一種物化聯(lián)合預(yù)處理強(qiáng)化剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)短鏈揮發(fā)酸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種物化聯(lián)合預(yù)處理強(qiáng)化剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)短鏈揮發(fā)酸的方法，屬 于固體廢棄物處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來由于城鎮(zhèn)化發(fā)展進(jìn)程加快，使得越來越多的污水進(jìn)入城鎮(zhèn)污水處理廠，導(dǎo) 致大量剩余污泥產(chǎn)生。目前，污泥處理處置運(yùn)行成本已占污水處理廠50%以上，這正成為一 個(gè)亟待解決的問題。剩余污泥中含有大量的無毒有機(jī)物，這是重要的回收資源。然而，由于 污泥自身水解發(fā)酵階段需要較長(zhǎng)時(shí)間，并且效率低下，這正成為污泥厭氧發(fā)酵的限速步驟。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提出一種物化聯(lián)合預(yù)處理強(qiáng)化剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)短鏈揮發(fā)酸 的方法，針對(duì)傳統(tǒng)污泥厭氧消化中存在的不足，通過超聲/Fenton聯(lián)合預(yù)處理剩余污泥，提 高污泥可生化性，促進(jìn)厭氧發(fā)酵產(chǎn)短鏈揮發(fā)酸反應(yīng)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)城市污水處理廠污泥的減量 化、資源化。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種物化聯(lián)合預(yù)處理強(qiáng)化剩余污 泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)短鏈揮發(fā)酸的方法，包括如下步驟：將污泥先經(jīng)超聲預(yù)處理，再進(jìn)行Fenton 預(yù)處理，得到聯(lián)合預(yù)處理后的污泥；將聯(lián)合預(yù)處理后的污泥送入?yún)捬跸磻?yīng)器中進(jìn)行發(fā) 酵產(chǎn)酸。
[0005] 上述的方法，包括污泥預(yù)處理：將污泥在2-5°C下重力沉降20-25小時(shí)，去除上清 液后，經(jīng)1.0 mm篩子過濾，取篩下物。
[0006] 上述的方法，所述的超聲預(yù)處理是：超聲預(yù)處理在頻率20-100kHz，能量密度 0. 2-0. 6kW/L下預(yù)處理5-15分鐘。優(yōu)選的，超聲預(yù)處理在頻率40kHz，能量密度0. 4kW/L下 預(yù)處理10分鐘。
[0007] 上述的方法，所述的Fenton預(yù)處理是：將超聲預(yù)處理后的污泥置于帶有磁力攪拌 器的容器中，先用濃硫酸調(diào)節(jié)pH為2. 5-3. 5,然后在每升污泥中投加FeSO4 ? 7H20試劑，使 Fe2+濃度為0. 02-0. 06g/L，最后在每升污泥中投加濃度30 %雙氧水10-15g，反應(yīng)80-100分 鐘。優(yōu)選的，將超聲預(yù)處理后的污泥置于帶有磁力攪拌器的容器中，先用濃硫酸調(diào)節(jié)PH為 3. 0,然后在每升污泥投加FeSO4 ? 7H20試劑使Fe2+濃度為0. 04g/L，最后在每升污泥中投加 濃度30 %雙氧水10g，反應(yīng)90分鐘。
[0008] 上述的方法，將聯(lián)合預(yù)處理后的污泥送入?yún)捬跸磻?yīng)器中，曝氮?dú)馊コ磻?yīng)器 中的氧氣，于30-40°C下發(fā)酵10-20天。
[0009] 本發(fā)明，首先，采用超聲預(yù)處理，破解污泥絮體和微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使胞內(nèi)有機(jī)物 釋放到液相中。同時(shí)，超聲過程中產(chǎn)生的羥基自由基? OH也有利于污泥分解。
[0010] 其次，采用Fenton預(yù)處理，在預(yù)處理過程中，二價(jià)鐵離子（Fe2+)催化雙氧水H 2O2分 解，加速羥基自由基的產(chǎn)生。羥基自由基是一個(gè)非常強(qiáng)的非定向選擇的氧化物基團(tuán)。羥基 自由基可輕易穿過細(xì)胞膜使胞內(nèi)有機(jī)物釋放到液相。與此同時(shí)，它也可以氧化難生物降解 物質(zhì)為可生物降解物質(zhì)。
[0011] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明首次利用超聲/Fenton聯(lián)合預(yù)處理強(qiáng)化剩余污泥 厭氧發(fā)酵產(chǎn)短鏈揮發(fā)酸。結(jié)果表明，超聲/Fenton聯(lián)合預(yù)處理后的污泥破解率DD sotS 15.4%，而單獨(dú)超聲和單獨(dú)Fenton預(yù)處理分別只有9. 97%和3. 18%。聯(lián)合預(yù)處理后的污 泥最大揮發(fā)酸積累量為4594mgC0D/L，而單獨(dú)超聲處理為3485mgC0D/L，單獨(dú)Fenton處理為 2700mgC0D/L。本發(fā)明的方法對(duì)提高污泥水解和后續(xù)厭氧發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)酸有協(xié)同作用。該方 法為實(shí)現(xiàn)剩余污泥資源化、減量化和無害化，提供了一種新的途徑。
【附圖說明】
[0012] 圖1不同預(yù)處理對(duì)污泥的破解效果。
[0013] 圖2聯(lián)合預(yù)處理對(duì)污泥形貌影響。
[0014] 圖中，a:未處理污泥形貌；b:聯(lián)合預(yù)處理后污泥形貌。
[0015] 圖3不同預(yù)處理對(duì)厭氧發(fā)酵過程中總揮發(fā)酸濃度變化。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不局限于此。由于各地 污水水質(zhì)及所采用的處理工藝有所差別，預(yù)處理參數(shù)也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)變化，因此在不違背本 發(fā)明的實(shí)質(zhì)和所附權(quán)利要求范圍的前提下，可對(duì)本發(fā)明中關(guān)鍵參數(shù)做適當(dāng)調(diào)整。
[0017] 實(shí)施例1一種物化聯(lián)合預(yù)處理強(qiáng)化剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)短鏈揮發(fā)酸的方法
[0018] 方法如下：
[0019](一）污泥預(yù)處理
[0020] 剩余污泥來源于哈爾濱市太平污水處理廠的二沉池污泥，取回污泥后先在4°C重 力沉降24小時(shí)，濃縮排去上清液。濃縮的污泥經(jīng)過1.0 mm篩子過濾，除去污泥中的大顆粒 物和一些雜質(zhì)，得到的污泥濃度為24g/L。
[0021](二）超聲/Fenton聯(lián)合預(yù)處理
[0022] 先將步驟（一）預(yù)處理后的污泥進(jìn)行超聲預(yù)處理：在超聲頻率40kHz，能量密度 0. 4kW/L下預(yù)處理10分鐘。
[0023] 再將超聲預(yù)處理后的污泥進(jìn)行Fenton預(yù)處理：將超聲預(yù)處理后的污泥置于帶有 磁力攪拌器的容器中，用濃硫酸調(diào)節(jié)pH為3,然后在每升污泥投加FeSO 4 WH2O試劑，使Fe2+ 濃度為〇. 〇4g，最后在每升污泥中投加濃度30 %雙氧水10g，反應(yīng)90分鐘。
[0024] 同時(shí)，做對(duì)比試驗(yàn)，即將預(yù)處理后的污泥單獨(dú)如上做超聲預(yù)處理和單獨(dú)如上做 Fenton預(yù)處理。
[0025] 將超聲預(yù)處理的污泥、Fenton預(yù)處理的污泥和超聲/Fenton聯(lián)合預(yù)處理的污泥按 苯酚硫酸法測(cè)定溶解性碳水化合物和改良型BCA試劑盒法測(cè)定溶解性蛋白質(zhì)。污泥破解率 用DDcmd表示。計(jì)算公式如下
[0027]其中，TCOD表示污泥混合液總COD，SCODt和SCOD。分別表示經(jīng)過處理和未經(jīng)處理 后的上清液COD。COD用重鉻酸鉀滴定法（GB 11914-89)測(cè)定。
[0028] 結(jié)果如圖1所示。
[0029] 如圖1所示，超聲/Fenton聯(lián)合預(yù)處理后的污泥中，溶解性碳水化合物濃度為 441mgC0D/L，分別是單獨(dú)Fenton