污泥发酵产酸技术

2021-09-24 14:12:25 0

  当前,污泥的最终处置方式主要包括焚烧和土地填埋处理等。污泥焚烧所需的设备和运行费用都比较高,且焚烧过程中会对周围大气带来很大程度的污染。而污泥用于填埋处理时要求比较高,很多污水处理厂对污泥进行处理后,污泥稳定化和干化率较低,若不对其进行有效处理,必将对环境造成严重的污染。

  活性污泥中含有大量的糖类、脂肪和蛋白质等有机物质,这些有机物能够在厌氧条件下发生水解,生成易生物利用的溶解性小分子物质,如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸和戊酸等挥发性短链脂肪酸。这些物质可作为有机碳源补充加入污水处理过程中,不仅降低了投资成本,还减少了污泥产量,故污泥发酵产酸成为当前研究的热点。

  1、亚硝酸预处理对污泥发酵产酸性能的影响

  亚硝酸作为一种很强的杀生剂,能够分解糖、蛋白质、脂肪和脱氧核糖核酸等有机絮体,亚硝酸在随后的脱氮过程中转化为氮气,是一种环保性较好的物质。

  马斌等通过用亚硝酸预处理污泥对其发酵产酸进行研究,结果表明,当亚硝酸含量从0mg/L增加到2.04mg/L时,可溶性化学需氧量产量持续增加。与未经处理的污泥相比,内部碳源的产量增加了50%,反硝化效率提高了76%,污泥量减少了87.5%。

  由于亚硝酸最后转化为氮气,故使用亚硝酸预处理污泥使系统同时发生发酵和反硝化,使污泥减量的同时提高系统的反硝化效率。另外,亚硝酸作为一种污水处理的副产物,通过亚硝化很容易获得,故在实际工程中具有很高的应用价值。

  2、表面活性剂对污泥发酵产酸性能的影响

  表面活性剂不但具有"两亲"作用,而且还有"增溶"作用。表面活性剂能够使一些脱离污泥表面的大分子物质的水溶性增强,使糖类和蛋白质等大分子有机物溶解,这些物质通过微生物产生的水解酶进一步水解,形成小分子的有机物。微生物的水解过程不断往复进行,直到水解产物可以直接被微生物所吸收。被微生物吸收的有机物进入酸化发酵阶段,最终被转化为脂肪酸。因此,表面活性剂可以用来提高污泥的水解速率,为产酸菌提供更多的发酵底物,从而大幅度地提高水解产物在微生物作用下生产有机酸的量。

  罗静阳等将烷基糖苷应用到污泥发酵过程中。结果表明:在APG的作用下,不仅增加了挥发酸的产生量,同时也缩短了发酵时间。当APG量为0.3g/gTS时,短链脂肪酸在第4d时达到最大,产酸量为空白样的7.9倍。

  吴庆林等将表面活性剂鼠李糖脂用于污泥发酵产酸,结果表明,单独鼠李糖脂存在条件下,挥发酸在第4d时达到最大,比污泥空白产算量多出75%,极大提高了污泥产酸率。

  3、过硫酸盐对污泥发酵产酸性能的影响

  向污泥中加入过硫酸盐,系统中会产生硫酸根自由基,硫酸根自由基的强氧化性能够使污泥絮体结构遭到破坏,进而将污泥所包含的水分进行浓缩,极大地提高了污泥脱水性能。研究发现,过硫酸盐不仅对污泥脱水有很强的效果,还可促进污泥发酵。这是由于过硫酸盐能够破解污泥絮体中的细胞壁,使絮体胞内的多糖、蛋白质和脂肪等有机物质释放到胞外,为污泥进行厌氧消化提供较为充足的有机物质。贞光音等通过使用二价铁激活过硫酸盐来处理污泥,结果发现,污泥经二价铁和过硫酸盐处理后,消化过程中产生的甲烷气体大幅度减少,这是过硫酸盐能够被二价铁激活产生硫酸根自由基,硫酸根自由基具有很强作用,能够破坏产甲烷菌的细胞膜,从而间接地提高系统产算量。

  4、发展前景

  污泥中含有很多易生物降解的有机物,其主要成分是蛋白质、多糖等,它们作为微生物生存所必需的营养物质,能够在特定的环境条件下,通过微生物的的分解形成有机酸。且在污水脱氮除磷工艺中,若进水COD浓度较低,不能达到反硝化菌和除磷菌生存所需时,就必须在生化处理系统中投加额外的碳源。而污泥发酵过程中产生的短链脂肪酸可作为碳源直接加入系统中,不仅减少了额外碳源的投资成本,也减少了污泥的排放量,具有非常重要的研究价值。

  今后的研究中,应试图将两种或多种物质结合应用到污泥发酵产酸过程中,进一步缩短污泥发酵时间,同时提高系统中短链脂肪酸的产生量。

  5、结语

  活性污泥中含有许多丰富的有机物,它们在一定条件下能够被微生物分解转化为有机酸。这些酸可以作为碳源补充污水处理工艺的需要,使污泥同时达到减量化、稳定化、资源化。(来源:山西潞安焦化有限责任公司)

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