[发明专利]一种生物表面活性剂促进剩余污泥厌氧发酵产酸的方法

说明书

技术领域

本发明属于固体废弃物资源化领域，具体涉及一种利用生物表面活性剂烷基多苷促进剩余污泥厌氧发酵产酸的方法。

 

背景技术

随着污水处理技术的进一步发展，剩余污泥的妥善处理问题引起越来越多的关注。由于污泥处置方式存在着各种弊端，如今污泥的资源化受到人们越来越多的重视。剩余污泥中有机物的含量在 60%左右，生物易降解有机组分在 40%以上，这些生物易降解有机物都是微生物丰富的营养源。污泥处理处置方法包括厌氧消化、好氧消化等，而厌氧消化法被认为是经济有效的污泥处理工艺之一。

近年来，利用剩余污泥厌氧发酵产甲烷越来越受到关注，然而，相对于生物产甲烷，在酸化过程中产生的有机酸，不仅有更高的价值，而且有着广泛的应用和许多潜在的工业用途。此外，在污水处理厂内，利用剩余污泥产酸可以直接用作污水处理厂微生物的内部碳源，用以去除污水中的生物营养物质（磷和氮）。因此，对剩余污泥厌氧消化条件进行优化，最大程度获取有机酸，是剩余污泥减量化资源化的一条有效途径。

水解阶段一直被认为是厌氧消化三阶段中的限速阶段，而提高污泥水解速率的基本原理是促使污泥中颗粒态的有机物分解为小分子溶解态的有机物。表面活性剂是一种两性化合物，分子的一端为非极性的疏水基，另一端为极性亲水基，因而表面活性剂分子能够通过取代界面的高能体相分子，从而减少系统的自由能。投加表面活性剂可提高污泥水解速率，为剩余污泥产酸提供大量底物，从而促进短链脂肪酸（SCFAs）的累积，最终实现剩余污泥在污水处理厂内的原位减量化与资源化。同济大学陈银广等讨论了厌氧条件下利用化学表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）对污泥水解和酸化的影响，结果表明，当SDS投加量为0.1g/gTSS时，SCFAs最高浓度2243.04mg/L，而未投加SDS的空白组SCFAs最高浓度仅为191.10mg/L。但是化学表明活性剂往往存在难降解，易导致二次污染的问题。生物表面活性剂不仅具有化学表面活性剂具有的各种表面性能，而且对环境友好，生物降解性能好，而利用生物表面活性剂烷基多苷强化污泥水解，促进污泥产酸的方法未见报道。

 

发明内容

    本发明的目的是为了解决现有的化学表面活性剂存在毒性，且不可生物降解的问题，而提出利用生物表面活性剂烷基多苷促进剩余污泥厌氧发酵产酸的方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种生物表面活性剂促进剩余污泥厌氧发酵产酸的方法，采用了烷基多苷促进剩余污泥厌氧发酵产酸，具体包括以下步骤：

（1） 将剩余污泥加入反应瓶中，调节初始pH值为5~11，投加烷基多苷；

（2） 将反应瓶驱氧充氮10min后，密封反应瓶，恒温振荡培养进行厌氧发酵，完成生物表面活性剂烷基多苷促进剩余污泥厌氧发酵产酸的过程。

    其中，步骤（1）中，剩余污泥取自污水处理厂二沉池，剩余污泥总悬浮固体浓度为24000mg/L~28700mg/L，挥发性固体浓度为10200mg/L~11400mg/L。

    步骤（1）中，调节反应瓶中剩余污泥的pH值选用HCl溶液或 NaOH溶液。

    步骤（1）中，烷基多苷的投加量为0.05~0.4g/gTSS（TSS：干污泥质量）。

    步骤（2）中，发酵温度为30~37℃，发酵时间为12~48h。

本发明与现有技术相比，其显著优点：（1）生物表面活性剂烷基多苷促进剩余污泥厌氧发酵产酸的方法中的烷基多苷兼具普通非离子和阴离子表面活性剂的特性，具有高表面活性、良好的生态安全性和相溶性，不存在二次污染的问题。（2）生物表面活性剂烷基多苷能强化污泥水解，明显促进蛋白质和可溶性糖等有机物的溶出，显著提高污泥厌氧发酵产酸量。

 

附图说明

图1是实施例1中不同烷基多苷投加量下，酸浓度随发酵时间的变化；

图2是实施例2中pH对剩余污泥厌氧发酵产酸的影响；

图3是实施例3中温度对剩余污泥厌氧发酵产酸的影响。

 

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业技术人员更全面地理解本发明。

一种利用生物表面活性剂烷基多苷促进剩余污泥厌氧发酵产酸的方法，其特征在于利用生物表面活性剂降低表面张力，促进污泥水解产酸，通过控制条件提高剩余污泥厌氧发酵产酸量，具体步骤：

（1）将剩余污泥加入反应瓶中，调节初始pH值为5~11，投加0.05~0.4g/gTSS烷基多苷；