[发明专利]一种提高污泥厌氧发酵生产短链挥发性脂肪酸的方法

说明书

本发明一种提高污泥厌氧发酵生产短链挥发性脂肪酸的方法，属于污泥资源化技术领域，涉及一种过氧化钙(CaO₂)联合游离氨(FA)提高污泥厌氧发酵生产短链挥发性脂肪酸的方法，该方法包括以下步骤：以城镇污水处理厂的剩余污泥经自然静沉弃上清液得到的污泥作为发酵底物，将发酵底物与过氧化钙(CaO₂)、氯化铵(NH₄Cl)混合均匀，在一定温度下，调节PH使氨氮形成游离氨(FA)，预处理反应72h，在搅拌的条件下继续进行厌氧发酵。发酵底物在过氧化钙(CaO₂)联合游离氨(FA)的预处理下，水解速率显著提高，促进酸化阶段，同时抑制产甲烷菌的活性，能够使短链挥发性脂肪酸大量累积。本发明实现了短链挥发性脂肪酸的显著提高，产生的短链挥发性脂肪酸可以继续应用在污水处理过程中，提高污水脱氮除磷的效果，达到污泥的减量化、无害化和资源化。

技术领域

本发明主要涉及环境保护以及资源化技术领域，具体涉及到一种提高污泥厌氧发酵生产短链挥发性脂肪酸的方法。

技术背景

生物脱氮除磷工艺作为城市污水生物处理的重要手段，利用活性污泥中微生物的新陈代谢作用，完成对有机污染物的降解，以去除具有悬浮性或溶解性的可生物降解的有机污染物，从而达到污水的排放要求。由于生物处理技术处理效率高，运行成本低的优势，我国污水生物处理厂的数量逐年上升。然而，污水生物处理工艺虽然能够有效的去除污水中的有机污染物但也会产生大量的剩余污泥。污泥中含有大量的病原体、重金属、不可降解的有机污染物，如果污泥处置不当将会对环境造成严重的污染。目前，我国对污泥的处理与处置方式包括填埋、焚烧等，然而污泥中同时也含有大量的蛋白质等能被微生物利用的有机物，这些资源可以再次被利用，避免资源的浪费与环境污染。

污水生物脱氮除磷过程中的微生物需要足够的有机碳源。研究表明，在强化生物除磷系统中，每除去1mg的磷需要6～9mg的短链脂肪酸。然而，在我国城市污水中的有机物浓度非常匮乏，为保证水中的氮磷达到污水的排放标准，往往需要投加额外的碳源，如乙醇、葡萄糖等，导致污水处理厂运营成本的增加。污泥厌氧发酵利用厌氧发酵微生物的作用，能有效的将污泥中大量存在的有机物降解转化为短链挥发性脂肪酸(如乙酸、丙酸、正丁酸等)、甲烷、氢气等可以再次利用的能源物质。产生的短链挥发性脂肪酸正好可以补充生物脱氮除磷过程中的微生物所需要的碳源，减少污水处理厂的运营成本。

污泥的厌氧发酵分三个阶段，即水解、酸化、产甲烷阶段，短链挥发性脂肪酸的产生属于前两个阶段。一般认为产生短链挥发性脂肪酸较低的原因有两个:水解阶段的缓慢和产生的短链挥发性脂肪酸快速被产甲烷菌所消耗。若能够促进污泥水解的速率，促进酸化和抑制产甲烷菌的活性，就可以使得短链挥发性脂肪酸进行大量的积累。目前，得到认可的提高污泥水解速率的方法有:超声波处理、高温热处理、机械处理等，这些处理方法需要投入较高能耗，并且不能促进产酸率的提高和抑制产甲烷菌的活性，因此，不能累积到较多的短链挥发性脂肪酸。

过氧化钙(CaO₂)具有较强的氧化性，溶于水会形成过氧化氢(H₂O₂)和氢氧化钙(Ca(OH)₂)。过氧化钙对污泥的胞外聚合物和细胞壁具有很强的破坏作用，可以提高污泥厌氧发酵的水解速率，同时过氧化钙可以促进酸化，抑制产甲烷菌的活性。游离氨(铵盐的分子化形态)在一定的温度、碱性条件下由铵盐形成，铵盐在污水中大量存在，过氧化钙形成的碱性环境能够使铵盐形成游离氨。游离氨能够促进污泥的水解，抑制产甲烷菌的活性。然而关于过氧化钙联合游离氨发酵提高短链挥发性脂肪酸的研究至今尚未报道。

发明内容

本发明要解决的现有的技术问题是短链挥发性脂肪酸的产量低和发酵时间长等缺点，提供一种短链挥发性脂肪酸的产量高、操作简单、运营成本低，利用过氧化钙联合游离氨预处理生产短链挥发性脂肪酸的方法。

为解决上述技术问题，提供一种短链挥发性脂肪酸的制备方法，该方法包括以下步骤: