本發(fā)明屬于固體廢棄物處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種短時(shí)低溫?zé)犷A(yù)處理秸稈調(diào)質(zhì)的污泥共發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)酸的方法。

背景技術(shù)：

隨著生活污水水量逐年增加和處理標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格，剩余污泥的產(chǎn)生量顯著增加。污泥厭氧消化技術(shù)是目前針對(duì)污泥處理應(yīng)用最廣泛的技術(shù)，但是水解階段嚴(yán)重限制了污泥厭氧發(fā)酵周期，同時(shí)剩余污泥普遍碳源含量過低，大都通過外加碳源來調(diào)節(jié)污泥的c/n比，促進(jìn)污泥厭氧發(fā)酵的進(jìn)程。為了加快污泥消化周期，實(shí)現(xiàn)污泥資源化利用，必需強(qiáng)化水解步驟，提高污泥中c/n。

對(duì)污泥進(jìn)行預(yù)處理使細(xì)胞溶胞裂解是一種可行且高效的手段。目前，諸多研究表明，對(duì)剩余污泥進(jìn)行預(yù)處理后可以有效縮短污泥發(fā)酸時(shí)間，顯著提高揮發(fā)酸（vfas）的濃度。研究表明熱解可有效提高污泥的厭氧消化性能和微生物降解率。其中，高溫(130～210℃)、短時(shí)(15～60min)預(yù)處理是一種常用的預(yù)處理方法，對(duì)污泥破壞程度大，但高溫作業(yè)缺點(diǎn)甚多，如能耗大、對(duì)設(shè)備要求高、操作運(yùn)行危險(xiǎn)等；低溫(50～100℃)熱解也是一種提升有機(jī)物降解性能的有效方式。采用低溫?zé)犷A(yù)處理可以有效利用工業(yè)廢熱資源。

秸稈是重要的生物質(zhì)能源，我國每年衍生而來的農(nóng)作物秸稈量相當(dāng)龐大，最主要成分是碳水化合物，像粗蛋白和粗脂肪等只占很少的一部分。碳水化合物主要有纖維素類物質(zhì)和可溶性糖類，這一點(diǎn)是秸稈可以作為污泥厭氧發(fā)酵外加碳源的關(guān)鍵。但是目前階段秸稈的利用方式單一，利用效率不高。如何經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、高效的利用秸稈是目前主要研究方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種短時(shí)低溫?zé)犷A(yù)處理秸稈調(diào)質(zhì)的污泥共發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)酸的方法，針對(duì)傳統(tǒng)污泥厭氧消化周期時(shí)間長、c/n比過低、發(fā)酵產(chǎn)酸效率低的缺點(diǎn)和為了達(dá)到高效回收污泥和秸稈生物質(zhì)資源的目的，外加秸稈作為碳源，可以提高污泥中的c/n比，進(jìn)行熱預(yù)處理操作可以破解污泥細(xì)胞，釋放有機(jī)質(zhì)，加速水解過程，實(shí)現(xiàn)城市污水處理廠污泥的減量化、資源化和秸稈資源的有效利用。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種短時(shí)低溫?zé)犷A(yù)處理秸稈調(diào)質(zhì)污泥共發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)酸的方法，包括以下步驟：對(duì)作為外加碳源的玉米秸稈進(jìn)行稀堿預(yù)處理；采用熱預(yù)處理技術(shù)處理經(jīng)過秸稈調(diào)制的剩余污泥；將經(jīng)過熱預(yù)處理后的泥漿進(jìn)行中溫厭氧發(fā)酵，制取揮發(fā)性脂肪酸。

上述的一種短時(shí)低溫?zé)犷A(yù)處理秸稈調(diào)質(zhì)污泥共發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)酸的方法，所述的稀堿預(yù)處理秸稈：將秸稈洗滌，于70℃下烘干至恒重，之后用電動(dòng)粉碎機(jī)將其粉碎成粉末狀，對(duì)粉末狀玉米秸稈進(jìn)行稀堿預(yù)處理，具體為首先按一定固液比混合，粉碎后的玉米秸稈：naoh溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%）=1g:10ml；接著將混合物放入70-100℃溫度下恒溫水浴，加熱1h后，再離心；然后除去混合液中的上清液，剩下的濾渣放入60-80℃烘箱中，烘干至恒重；再粉碎，常溫保存待用。

上述的一種短時(shí)低溫?zé)犷A(yù)處理秸稈調(diào)質(zhì)污泥共發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)酸的方法，包括污泥的前處理：將污泥在4℃溫度下靜置沉淀24h，除去上清液，之后過濾至40目篩子，去除污泥中的沙礫等雜質(zhì)顆粒。

上述的一種短時(shí)低溫?zé)犷A(yù)處理秸稈調(diào)質(zhì)污泥共發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)酸的方法，所述的熱預(yù)處理秸稈調(diào)質(zhì)的污泥方法是：將上述的剩余污泥與玉米秸稈按vss比例為1.5-3.0之間均勻混合，然后在40-60℃的恒定溫度下加熱25-40min。

上述的一種短時(shí)低溫?zé)犷A(yù)處理秸稈調(diào)質(zhì)污泥共發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)酸的方法，將經(jīng)過熱預(yù)處理后的調(diào)質(zhì)污泥送入到中溫厭氧消化裝置中，通氮?dú)馊コb置中的氧，在35℃下進(jìn)行中溫厭氧發(fā)酵，同時(shí)過程中以100r/min轉(zhuǎn)速攪拌，在反應(yīng)進(jìn)行到第五天提取揮發(fā)酸。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

（一）可以有效地回收農(nóng)作物秸稈和剩余污泥生物質(zhì)資源，同時(shí)可以采用工業(yè)廢熱資源作為低溫?zé)犷A(yù)處理的能量來源，避免資源能源浪費(fèi)。

（二）在第五天揮發(fā)酸的產(chǎn)量達(dá)到最大值9822.49mgcod/l，相比較采用其他方式得到的酸產(chǎn)量有了顯著地增加，同時(shí)揮發(fā)酸組成上也發(fā)生了變化，乙酸丙酸含量明顯升高。產(chǎn)物具有很好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

附圖說明

圖1粉碎秸稈圖（實(shí)物圖）。

圖2scod的變化情況。

圖3總揮發(fā)酸變化情況。

圖4乙酸的變化情況。

圖5揮發(fā)酸最大產(chǎn)量時(shí)成分組成。

具體實(shí)施方式

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。

實(shí)施例1

1、污泥前處理

所用污泥來源于哈爾濱市文昌污水處理廠的二沉池，取回后，在4℃下靜置沉淀24h，除去上清液，之后過濾至40目篩子，去除污泥中的沙礫等雜質(zhì)顆粒。

2、玉米秸稈預(yù)處理

玉米秸稈來源于哈爾濱郊區(qū)田地，將秸稈剪成段狀，清洗滌，于70℃下烘干至恒重，之后用電動(dòng)粉碎機(jī)將其粉碎成粉末狀，常溫保存。采用稀堿預(yù)處理玉米秸稈，操作如下：首先按以下固液比混合，粉碎后的玉米秸稈：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的naoh溶液=1:10（1g秸稈:10ml堿液）。接著將混合物放入85℃恒溫水浴鍋內(nèi)，加熱1h后，再放入轉(zhuǎn)速10000rpm/min的離心機(jī)中離心10min；然后除去混合液中的上清液，剩下的濾渣放入70℃烘箱中，烘干至恒重；再粉碎，常溫保存待用；處理后秸稈中三種成分物質(zhì)的占干重比例變化為：纖維素從45%提高到57%，半纖維素從22%降低為16%，木質(zhì)素從20%降低到6%。

3、短時(shí)低溫?zé)犷A(yù)處理過程

玉米秸稈投加比例為1:2gvss秸稈/gvss污泥，實(shí)際投加量約為300ml污泥：2.8g秸稈，在55℃恒溫水浴中加熱30min。

4、中溫厭氧消化過程

之后放入35℃中溫厭氧消化裝置進(jìn)行發(fā)酵。其中，攪拌器轉(zhuǎn)速為100r/min。

結(jié)果表明在發(fā)酵時(shí)間第5天總揮發(fā)酸產(chǎn)量達(dá)到最大值9823mgcod/l。同時(shí)乙酸是最主要的揮發(fā)酸組分，最大產(chǎn)量5028mgcod/l，占總揮發(fā)酸含量的51.86%，丙酸產(chǎn)量為2678mgcod/l，占總揮發(fā)酸含量的27.26%。

實(shí)施例2

方法同實(shí)施例1，只是在污泥中混合秸稈后不經(jīng)過熱預(yù)處理，即was+秸稈直接進(jìn)行中溫厭氧發(fā)酵過程。

結(jié)果表明was+秸稈的方法scod含量在第6天達(dá)到最大值4053mgcod/l，同時(shí)總揮發(fā)酸產(chǎn)量也在第6天達(dá)到最大值8443mgcod/l，其中乙酸是最主要的揮發(fā)酸成分，最大產(chǎn)量3970mgcod/l，占總揮發(fā)酸含量的47.02%，丙酸產(chǎn)量為3413mgcod/l，占總揮發(fā)酸含量的40.42%。

實(shí)施例3

方法同實(shí)施例1，只是污泥經(jīng)過前處理后不投加玉米秸稈混合，然后污泥單獨(dú)進(jìn)行熱預(yù)處理，即was+55℃再進(jìn)行中溫厭氧發(fā)酵過程。

結(jié)果表明was+55℃的方法scod含量在第3天達(dá)到最大值1155mgcod/l，總揮發(fā)酸產(chǎn)量在發(fā)酵時(shí)間第5天達(dá)到最大值2236mgcod/l，其中丙酸是最主要的揮發(fā)酸成分，最大產(chǎn)量1023mgcod/l，占總揮發(fā)酸的45.75%，乙酸產(chǎn)量為720mgcod/l，占總揮發(fā)酸的32.2%。

實(shí)施例4

方法同實(shí)施例1，不同的是污泥經(jīng)過前處理后不投加玉米秸稈混合，也不進(jìn)行熱預(yù)處理，即was直接進(jìn)行中溫厭氧發(fā)酵過程。

結(jié)果表明was方法scod含量在第3天達(dá)到最大值626mgcod/l，揮發(fā)酸在發(fā)酵時(shí)間3天達(dá)到最大值為1206mgcod/l，其中丙酸是最主要的揮發(fā)酸成分，最大產(chǎn)量493mgcod/l，占總揮發(fā)酸的40.9%，乙酸產(chǎn)量為380mgcod/l，占總揮發(fā)酸的31.5%。