[发明专利]一种利用过氧化钙降解污泥中的四环素并提高发酵短链脂肪酸产量的方法

说明书

目前含四环素的污泥在厌氧发酵过程中由于四环素的难降解性以及四环素会影响与短链脂肪酸产生有关的微生物的多样性和丰度，导致较差的厌氧发酵效率，同时也存在污泥残留四环素对环境具有潜在威胁的问题。本发明属于固体废物无害化资源化处理领域，公开一种利用过氧化钙降解污泥中的四环素、提高发酵短链脂肪酸产量、且同步提高发酵污泥脱水的方法。所述方法具体过程为：将含有四环素的剩余污泥浓缩后送入过氧化钙预处理装置，搅拌使装置中物质混合均匀，然后送至厌氧发酵装置进行发酵，最后送至固液分离装置进行脱水处理。实验表明，此方法可以有效降解四环素，消除了四环素对污泥厌氧发酵的抑制，缓解四环素对环境的污染，同时提高发酵短链脂肪酸的产量和发酵污泥的脱水性能。本发明达到了污泥无害化、资源化和减量化的目的，同时该发明还具有成本低、操作简单、便于管理等优势。

技术领域

本发明是一种利用过氧化钙降解污泥中的四环素、提高发酵短链脂肪酸产量，且同步提高发酵污泥脱水的方法，涉及固体废物无害化资源化处理领域。

技术背景

随着城市发展，人们产生的生活污水越来越多，也越来越复杂，因此如何科学有效地对生活污水进行处理已经成为了一个亟待解决的问题。活性污泥法是目前污水处理厂的常用方法，该方法具有很多的优点，但是在处理污水的过程中不可避免地会产生大量的剩余活性污泥。剩余活性污泥中含有大量的有机物，可以利用厌氧发酵过程将其转化为短链脂肪酸。但同时剩余活性污泥中含有病原体、重金属和持久性有机物等有毒有害物质，例如四环素，它们会对污泥厌氧发酵过程产生影响，若被排放到环境中也可能会对环境和公众健康造成直接或间接的威胁。

四环素是一种广谱的抗生素，因成本较低、抗菌活性好而被广泛应用。四环素难以在动物或人类体内被消化和吸收，大约有50％到80％会以动物尿液或粪便的形式进入环境中并未被有效降解，而且大多最终会进入城市污水处理系统。有文献表明，在污水处理厂的进水、出水和剩余污泥中可以检测到其的存在。四环素会抑制污泥厌氧发酵过程，对剩余活性污泥在厌氧发酵的过程中产生的短链脂肪酸的产量和结构都产生了不利的影响。四环素降低了短链脂肪酸的产量，并且使乙酸的比例降低。四环素在发酵过程中不易被降解，可能会随着发酵污泥的后续处理而进入环境中从而对环境造成潜在威胁。

本发明中利用加入一定量的过氧化钙解决含四环素的剩余污泥在厌氧发酵过程中产生的问题。过氧化钙在含水介质中会释放出羟基自由基和超氧自由基，它们具有很强的氧化能力，能够氧化分解污泥，增强有机物的生物转化，已被广泛地用于有机物的降解。中国专利CN104031949A公布了一种利用过氧化钙提高剩余污泥厌氧发酵产酸的方法，该方法表明过氧化钙可以促进颗粒性有机物的溶解，提高溶解性有机物的酸化程度。过氧化钙在水相中会缓慢释放过氧化氢，这可避免污水脱水调理过程中高浓度、集中投加的过氧化氢在污泥复杂有机体系中稳定性较差的问题，提高脱水性能。因此本发明将过氧化钙引入含四环素的剩余污泥厌氧发酵系统中达到降解污泥中的四环素、提高发酵短链脂肪酸产量，且同步提高发酵污泥脱水的目的。

发明内容

针对含四环素的剩余污泥厌氧发酵过程中存在的问题，本发明建立了一个利用过氧化钙降解污泥中的四环素、提高发酵短链脂肪酸产量，且同步提高发酵污泥脱水的体系作为一种经济高效、节能环保的解决措施，通过向厌氧发酵装置中投加一定量的过氧化钙，降解污泥中的四环素，同时提高发酵短链脂肪酸产量和污泥脱水效果。

该含四环素污泥的无害化资源化处理体系由浓缩装置1、预处理装置2、厌氧发酵装置3和固液分离装置4组成。浓缩装置1与预处理装置2连接，预处理装置2与厌氧发酵装置3连接，厌氧发酵装置3与固液分离装置4连接。浓缩装置1设有进泥管、出水阀、出水管、排泥阀、排泥管、均匀分散装置等，预处理装置2设有过氧化钙储掷装置、均匀分散装置等，厌氧发酵装置3设有风机、控温装置、过氧化钙储掷装置、均匀分散装置等，固液分离装置4设有调理搅拌室和带式压滤机。

该方法包括以下步骤：

(1)将市政污水处理厂产生的二沉池剩余污泥在4℃的浓缩装置中进行沉降24h，然后排出部分上清液体，获得浓缩后的污泥样品；