[发明专利]一种利用热水解污泥连续厌氧发酵生产挥发性脂肪酸的方法

说明书

一种利用热水解污泥连续厌氧发酵生产挥发性脂肪酸的方法，属于城市污水污泥处理技术领域，具体包括以下内容：以剩余污泥为种泥，进行加热预处理并用特定培养基驯化发酵产酸菌，之后作为厌氧发酵的接种物加入到热水解污泥中；厌氧发酵在中温条件下进行，初期采用批式方式运行，快速启动产酸过程；此后采用连续方式运行，控制污泥停留时间，获得包含产物挥发性脂肪酸的热水解污泥发酵液。本发明实现了热水解污泥的资源化利用，具有可操作性强、成本低、产率高等优势。

技术领域

本发明属于城市污水污泥处理技术领域，涉及一种利用热水解污泥连续厌氧发酵生产挥发性脂肪酸的方法。

背景技术

随着城镇化进程的加快和生态环境建设的发展，我国城镇污水处理经历了跨越式推进。据统计，截至2019年底，我国已建成城镇污水处理厂5000余座，污水处理能力达2.1亿立方米/天，同时剩余污泥(以含水率80％计)产量超过6300万吨/年，污泥的“减量化、无害化、资源化”成为当今环境工程领域的核心任务之一。

厌氧消化是国内外应用最广泛的剩余污泥处理处置工艺，具有资源化效率高、能源消耗低、成熟稳定等优点。现有的污泥厌氧消化过程大多将甲烷作为最终目标产物，但是产甲烷过程停留时间较长，而且甲烷的存储、输送、使用等过程存在诸多隐患，也会带来“温室效应”等环境问题。相比而言，污泥厌氧消化过程的另一重要产物——挥发性脂肪酸，是一种更加高品质的碳源，可用于生可降解物塑料、微生物燃料电池和生物柴油等的合成，也可作为污水处理厂脱氮除磷的补充碳源。

污泥厌氧发酵合成挥发性脂肪酸包括水解和酸化两个阶段，其中大分子颗粒态有机物的水解是整个过程的限速步骤。为了提高污泥水解速率，进行污泥预处理是一种高效的途径和发展趋势，其中，热水解预处理是目前全球范围内商业化推广最成熟的污泥预处理技术，能够促使污泥中微生物絮体解构，释放胞内大分子物质，显著提高有机物溶解性，进而强化污泥厌氧发酵产酸性能。热水解污泥因经历了高温高压处理，其微生物含量极低，产酸接种物对发酵产酸过程尤为重要，也需要一定的启动期来激发产酸潜能。目前为止，有关利用热水解污泥连续厌氧发酵生产挥发性脂肪酸的研究还鲜有报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用热水解污泥连续厌氧发酵生产挥发性脂肪酸的方法，实现热水解污泥的资源化利用，具有可操作性强、成本低、产率高等优势。

1、一种利用热水解污泥连续厌氧发酵生产挥发性脂肪酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)种泥预处理：以剩余污泥为种泥，进行加热预处理并用特定培养基驯化发酵产酸菌，作为热水解污泥厌氧发酵的接种物；

(2)接种：将上述经过预处理的接种物与城市污水处理厂热水解污泥按一定比例混合，获得厌氧发酵底物；

(3)批式厌氧发酵：将底物加入厌氧发酵罐，先进行氮气吹脱，之后对发酵罐密封，控制发酵温度和机械搅拌转速，进行一定时间的批式厌氧发酵，启动产酸过程；

(4)连续厌氧发酵：产酸启动期后，厌氧发酵罐以连续方式运行，每天排泥-进泥一定次数，控制合适的污泥停留时间，生产挥发性脂肪酸。

2、进一步，步骤(1)中所述的加热预处理方式为121℃加热20min。

3、进一步，步骤(1)中所述的特定培养基的组成为葡萄糖20g/L、氯化钠3g/L、氯化镁0.1g/L、氯化亚铁0.1g/L、磷酸氢二钾2.5g/L、半胱氨酸0.5g/L、维生素液10ml/L和微量元素液10ml/L，其溶剂为水。其中，维生素液的组成为：谷氨酸0.01g/L、抗坏血酸0.025g/L、核黄素0.025g/L、一水合柠檬酸0.02g/L、叶酸0.01g/L、对氨基苯甲酸0.01g/L和肌氨酸0.025g/L，其溶剂为水。微量元素液的组成为氯化锰0.01g/L、氯化锌0.05g/L、硼酸0.01g/L、氯化钙0.01g/L、钼酸钠0.01g/L、六水合氯化钴0.2g/L、硫酸铝钾0.01g/L和六水合氯化镍0.01g/L，其溶剂为水。