曝氣強化污水處理廠剩余污泥高溫水解酸化方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及污泥資源化利用與處理領(lǐng)域，具體是曝氣強化污水處理廠剩余污泥高溫水解酸化方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]厭氧消化是一種普遍存在于自然界的微生物降解有機物代謝過程。凡是有水和有機物存在的地方，只要供氧條件不好或有機物含量多，都會發(fā)生厭氧消化現(xiàn)象，使有機物經(jīng)厭氧分解而產(chǎn)生ch4、CO2, H2S等氣體。厭氧消化是一個極其復(fù)雜的過程，可以分為三個階段:第一階段，是在水解和發(fā)酵細菌作用下，碳水化合物、蛋白質(zhì)與脂肪水解和發(fā)酵轉(zhuǎn)化成單糖、氨基酸、脂肪酸、甘油及二氧化碳、氫等；第二階段，是產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的作用下，把第一階段的產(chǎn)物進一步分解為氫、二氧化碳和乙酸；第三階段，是通過兩組生理上不同的產(chǎn)甲烷菌的作用，一組把氫和二氧化碳轉(zhuǎn)化成甲烷，另一組是對乙酸脫羧產(chǎn)生甲烷。污泥的水解酸化過程主要是指三階段理論中的前兩個階段。
[0003]目前對污泥厭氧消化的研究主要集中于生物質(zhì)能源化，也即產(chǎn)甲烷過程，而對污泥厭氧消化過程中的水解酸化步驟關(guān)注相對較少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種曝氣強化污水處理廠剩余污泥高溫水解酸化方法及裝置，通過調(diào)整高溫污泥發(fā)酵過程中的電子受體，抑制污泥產(chǎn)甲烷過程使污泥水解酸化得到強化，提高污泥VFAs產(chǎn)率，為污泥水解酸化提供更有價值的資源化方法，使污泥水解酸化更具有操作性和經(jīng)濟性。
[0005]污泥中的微生物水解酸化過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸(VFAs)可以回收用來作為污水處理的“內(nèi)碳源”，或者作為厭氧產(chǎn)甲烷發(fā)酵的底物，同時，有利于實現(xiàn)污泥減量化和資源化利用。
[0006]污泥水解酸化是其厭氧消化過程中的限制因素，如何強化其水解酸化過程，是污泥處理處置領(lǐng)域的重要技術(shù)問題。以往關(guān)于活性污泥水解酸化產(chǎn)生小分子揮發(fā)酸的研究，主要包括厭氧條件下水解酸化污泥接種量、污泥齡、污泥濃度等對剩余污泥水解產(chǎn)酸、污泥減量的影響。或者采用將污水和剩余污泥同時進行水解酸化，有效地改善污水的可生化性，提高系統(tǒng)對碳源的需求和利用效率，又可實現(xiàn)污泥的減量化。根據(jù)厭氧消化兩步過程，如果能夠有效抑制產(chǎn)甲烷過程，或者提高水解酸化過程的效率，都能夠提高水解酸化產(chǎn)物的積累，為水解酸化產(chǎn)物的進一步利用提供有利的基礎(chǔ)條件。如果使污泥交替經(jīng)歷好氧或微好氧與厭氧條件，可能會促進產(chǎn)甲烷菌的抑制，同時能夠強化各種水解酶的產(chǎn)生，進而能夠強化污泥水解酸化。
[0007]本發(fā)明采用曝氣強化污泥水解酸化，通過對厭氧消化系統(tǒng)進行曝氣改變污泥生化代謝電子受體，可以強化剩余污泥水解酸化，抑制污泥產(chǎn)甲烷，進而促進有機酸的積累，推動城市剩余污泥資源化利用。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
曝氣強化污水處理廠剩余污泥高溫水解酸化的裝置:包括污泥儲存池、污泥進料栗、曝氣栗、攪拌器、逆止閥、水解酸化反應(yīng)器、加熱水浴池、出泥栗，污泥進料栗置于污泥儲存池內(nèi)，曝氣栗、攪拌器置于水解酸化反應(yīng)器內(nèi)，水解酸化反應(yīng)器置于加熱水浴池內(nèi)，水解酸化反應(yīng)器連接出泥栗，水解酸化反應(yīng)器上設(shè)有出氣口，該出氣口處裝有逆止閥。
[0009]污泥進料栗和出泥栗以及曝氣栗均由自動控制器控制，也可以采用手動方式控制。
[0010]曝氣強化污水處理廠剩余污泥高溫水解酸化方法:
對生活污水處理廠二沉池排出的剩余污泥進行靜置沉淀，排出上清液以濃縮污泥；濃縮后的污泥儲存于儲存池中，用污泥栗將濃縮污泥栗入水解酸化反應(yīng)器中，然后，用曝氣栗對反應(yīng)器進行曝氣8-12 min，曝氣流量為2.4~3L/h.L，氣體通過出氣口進行流通，并用逆止閥防止反應(yīng)器外空氣進入反應(yīng)器，以此提供氧氣作為電子受體，抑制產(chǎn)甲烷菌的活性，同時強化污泥水解酶等活性，整個反應(yīng)過程中，攪拌器一直對污泥連續(xù)攪拌，控制反應(yīng)器中污泥溫度在55±1°C條件下進行水解酸化反應(yīng)，每24h排出反應(yīng)體積1/4的污泥，并加入等量體積的濃縮污泥，實現(xiàn)連續(xù)水解酸化反應(yīng)。
[0011]所述的攪拌器為磁力攪拌器，轉(zhuǎn)速為140-160r/min。
[0012]所述水解酸化反應(yīng)器體積為2000 mL。
[0013]所述濃縮后的污泥濃度為15 -25g/L0
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較具有的積極效果:
本發(fā)明以城市污水廠二沉池剩余污泥為原料，在高溫條件下利用短時曝氣的方法改變污泥厭氧水解酸化過程中電子受體，抑制了污泥產(chǎn)甲烷過程，強化了污泥水解酸化過程，獲得高附加值的揮發(fā)性脂肪酸。本發(fā)明不僅實現(xiàn)了污泥減量化、資源化、穩(wěn)定化，減少了污泥對于城市環(huán)境的污染，同時生成的揮發(fā)性脂肪酸可以廣泛應(yīng)用于環(huán)境及化工等多個領(lǐng)域，具有可觀的經(jīng)濟價值、重要的生態(tài)效益和社會效益。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的曝氣強化污水處理廠剩余污泥高溫水解酸化方法裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中，I為污泥儲存池，2為污泥進料栗，3為曝氣栗，4為攪拌器，5為出氣口，6為逆止閥，7為水解酸化反應(yīng)器，8為加熱水浴池，9為出泥栗，10為自動控制器。
[0017]圖2為污泥在兩種運行模式下發(fā)酵，污泥上清液揮發(fā)性脂肪酸(VFAs)濃度的變化趨勢。
[0018]圖3為污泥在兩種運行模式下發(fā)酵，碳源生化需氧量(COD)濃度的變化趨勢。
[0019]圖4為污泥在兩種運行模式下發(fā)酵，懸浮污泥濃度(SS)的變化趨勢。
[0020]圖5為兩種運行模式下發(fā)酵，揮發(fā)性懸浮污泥濃度(VSS)的變化趨勢。
【具體實施方式】
[0021]如圖1所示，本發(fā)明的曝氣強化污水處理廠剩余污泥高溫水解酸化的裝置:包括污泥儲存池1、污泥進料栗2、曝氣栗3、攪拌器4、逆止閥6、水解酸化反應(yīng)器7、加熱水浴池8、出泥栗9，污泥進料栗置于污泥儲存池內(nèi)，曝氣栗、攪拌器置于水解酸化反應(yīng)器內(nèi)，水解酸化反應(yīng)器置于加熱水浴池內(nèi)，水解酸化反應(yīng)器連接出泥栗，水解酸化反應(yīng)器上設(shè)有出氣口5，該出氣口處裝有逆止閥。污泥進料栗和出泥栗以及曝氣栗均由自動控制器10控制(也可以采用手動方式控制)。水解酸化反應(yīng)器體積為2000 mL。
[0022]實施例1:
采用上述裝置曝氣強化污水處理廠剩余污泥高溫水解酸化方法:
對某生活污水處理廠二沉池排出的剩余污泥進