專利名稱：一種利用剩余污泥乙醇型發(fā)酵補(bǔ)充反硝化碳源的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用剩余污泥乙醇型發(fā)酵補(bǔ)充反硝化碳源的方法，以解決污水處 理廠反硝化碳源不足的問題，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著我國幾大水系富營養(yǎng)化加劇，相繼爆發(fā)水華、赤潮現(xiàn)象，國家對(duì)水體排放標(biāo)準(zhǔn) 也不斷提高。生物脫氮是城市污水處理中應(yīng)用最為普遍的工藝，總氮的去除最終要通過反 硝化過程，反硝化菌在缺氧條件下將好氧過程產(chǎn)生的硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為N2排入大氣，以達(dá)到去 除水中總氮的目的。要達(dá)到較好的生物脫氮效果，反硝化過程必須要有足夠的有機(jī)碳源 (一般B0D5/TN> 3-5，即認(rèn)為碳源充足)。但是，目前我國城市污水BOD5平均水平較低，普 遍存在反硝化碳源不足的問題，極大限制了具有生物脫氮功能的污水廠穩(wěn)定有效地發(fā)揮作 用。針對(duì)反硝化碳源不足問題，早期研究主要是在反硝化段投加甲醇、乙醇等低分子 有機(jī)物，這種外加碳源可提高反硝化速率，但價(jià)格昂貴。近年來對(duì)外加碳源的研究主要為利 用工業(yè)廢水或垃圾滲濾液作為反硝化碳源，不僅能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的外加碳源投加方式，還能解 決部分工業(yè)廢水及垃圾滲濾液的處理問題，但這些廢水普遍存在高濃度的氨氮、重金屬離 子及其它有毒物質(zhì)，如對(duì)水質(zhì)了解不足，盲目投加可能會(huì)對(duì)整個(gè)脫氮系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重毒副作 用；另外主要是將經(jīng)厭氧消化后剩余污泥作為反硝化碳源，此方法也可提高反硝化效率，但 經(jīng)厭氧處理后的污泥中含有大量磷酸鹽，在作為反硝化碳源前需進(jìn)行化學(xué)沉淀除磷，這樣 不但增加了運(yùn)行成本還會(huì)因除磷不徹底或藥劑投加過量而造成污水處理系統(tǒng)二次污染問 題。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)以上方法存在的問題，本發(fā)明主要是提供一種利用剩余污泥乙醇型發(fā)酵補(bǔ)充 反硝化碳源的方法，主要目的是(1)解決污水處理廠反硝化碳源不足的問題；(2)利用乙醇型發(fā)酵主要末端產(chǎn)物乙醇、乙酸作為外加反硝化有機(jī)碳源；(3)避免將厭氧處理后的污泥作為反硝化段有機(jī)碳源存在的磷積累問題。本發(fā)明為了達(dá)到上述目的，具體內(nèi)容如下一種利用剩余污泥乙醇型發(fā)酵補(bǔ)充反硝化碳源的方法，包括熱水解反應(yīng)器、發(fā)酵 反應(yīng)器、回流管、冷凝裝置、碳源收集罐和排泥管；其特征在于污水處理廠的剩余污泥經(jīng) 熱水解反應(yīng)器預(yù)處理后進(jìn)入發(fā)酵反應(yīng)器，將發(fā)酵后剩余部分通過排泥管排放，其它部分經(jīng) 回流管回流至熱水解反應(yīng)器，并進(jìn)行溫度調(diào)控在120°C -130°C之間，使沸點(diǎn)低于120°C的乙 醇、乙酸等物質(zhì)以氣態(tài)形式存在，最后通過冷凝回收裝置回收此部分產(chǎn)物至碳源收集罐。熱水解反應(yīng)器作為剩余污泥的預(yù)處理單元，可有效提高污泥的厭氧消化性能，為 后續(xù)乙醇型發(fā)酵階段的有效控制提供保障，且熱水解反應(yīng)器有特制的氣體冷凝回收裝置。
發(fā)酵反應(yīng)器接收熱水解預(yù)處理后的污泥，并以其為基質(zhì)培養(yǎng)馴化乙醇型發(fā)酵菌， 將發(fā)酵反應(yīng)器控制在乙醇型發(fā)酵階段，發(fā)酵產(chǎn)物以乙醇、乙酸為主；一部分剩余產(chǎn)物經(jīng)排泥 管排放，其它產(chǎn)物回流至熱水解反應(yīng)器；當(dāng)乙醇型發(fā)酵污泥回流至熱水解反應(yīng)器時(shí)，將熱水 解控制在120°C 130°C之間，由于乙醇和乙酸的沸點(diǎn)分別是118°C和78. 3°C，乙醇和乙酸 在熱水解過程中蒸發(fā)，并通過冷凝回收裝置將乙醇型發(fā)酵主要末端產(chǎn)物乙醇和乙酸回收， 作為優(yōu)質(zhì)有機(jī)碳源投加到污水處理廠反硝化段補(bǔ)充碳源。本發(fā)明的有益效果1、本發(fā)明所用的污泥來自污水處理廠的剩余污泥，將其處理后的產(chǎn)物作為反硝化 碳源，不僅有效利用了資源，也使污泥得到進(jìn)一步處理，最終達(dá)到以廢制廢的目的；2、將發(fā)酵反應(yīng)器控制在乙醇型發(fā)酵階段，通過冷凝回收方式收集乙醇型發(fā)酵主要 末端產(chǎn)物乙醇、乙酸。以此作為反硝化碳源，可有效提高反硝化效率；3、以冷凝回收裝置回收蒸發(fā)后的乙醇型發(fā)酵主要末端產(chǎn)物乙醇和乙酸，避免以厭 氧消化污泥直接作為反硝化碳源造成的系統(tǒng)磷積累問題。
圖1為一種利用剩余污泥乙醇型發(fā)酵補(bǔ)充反硝化碳源的方法工藝示意中標(biāo)號(hào)說明1、熱水解反應(yīng)器2、發(fā)酵反應(yīng)器3、污泥回流管4、冷凝裝置5、碳源收集罐 6、排泥管 7、進(jìn)泥管
具體實(shí)施例方式結(jié)合圖1具體說明本發(fā)明實(shí)施方式如下以簡(jiǎn)單液相碳源為基質(zhì)培養(yǎng)乙醇型發(fā)酵菌，將培養(yǎng)好的乙醇型發(fā)酵菌投加到發(fā)酵 反應(yīng)器(2)內(nèi)作為接種污泥，控制各項(xiàng)參數(shù)(pH值、堿度、溫度、氧化還原電位等)將發(fā)酵反 應(yīng)器(2)控制在乙醇型發(fā)酵階段，運(yùn)行穩(wěn)定后用熱水解反應(yīng)器(1)預(yù)處理后的剩余污泥產(chǎn) 物逐步取代簡(jiǎn)單液相基質(zhì)，對(duì)乙醇型發(fā)酵菌進(jìn)行馴化，將發(fā)酵反應(yīng)器(2)控制在以污泥為 基質(zhì)的乙醇型發(fā)酵階段，發(fā)酵后產(chǎn)物剩余部分通過排泥管(6)排放，其它部分經(jīng)回流管(3) 回流至熱水解反應(yīng)器(1)，并將溫度調(diào)控在120°C 130°C之間，使沸點(diǎn)低于120°C的乙醇、 乙酸等物質(zhì)以氣態(tài)形式存在，最后通過冷凝回收裝置(4)回收此部分產(chǎn)物至碳源收集罐 (5)，回收后的優(yōu)質(zhì)有機(jī)碳源根據(jù)所在污水廠反硝化碳源的缺乏情況進(jìn)行補(bǔ)充投加。
權(quán)利要求
一種利用剩余污泥乙醇型發(fā)酵補(bǔ)充反硝化碳源的方法，包括熱水解反應(yīng)器(1)、發(fā)酵反應(yīng)器(2)、回流管(3)、冷凝裝置(4)、碳源收集罐(5)和排泥管(6)；其特征在于污水處理廠的剩余污泥經(jīng)熱水解反應(yīng)器(1)預(yù)處理后進(jìn)入發(fā)酵池(2)，將發(fā)酵后剩余部分通過排泥管(6)排放，其它部分經(jīng)回流管(3)回流至熱水解反應(yīng)器(1)，并進(jìn)行溫度調(diào)控在120℃-130℃之間，使沸點(diǎn)低于120℃的乙醇、乙酸等物質(zhì)以氣態(tài)形式存在，最后通過冷凝回收裝置(4)回收此部分產(chǎn)物至碳源收集罐(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種利用剩余污泥乙醇型發(fā)酵補(bǔ)充反硝化碳源的方法，其特征 在于所述的污泥為污水處理廠的剩余污泥，以熱水解作為剩余污泥的預(yù)處理方式，可以有 效的提高污泥的厭氧消化性能，為后續(xù)乙醇型發(fā)酵控制提供保障；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種利用剩余污泥乙醇型發(fā)酵補(bǔ)充反硝化碳源的方法，其特征 在于將發(fā)酵反應(yīng)器控制在乙醇型發(fā)酵階段，使發(fā)酵末端產(chǎn)物以乙醇、乙酸為主。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種利用剩余污泥乙醇型發(fā)酵補(bǔ)充反硝化碳源的方法，其特征 在于將發(fā)酵反應(yīng)器中經(jīng)過乙醇型發(fā)酵的污泥部分回流至熱水解反應(yīng)器；并控制熱水解溫 度在120°C 130°C之間，利用冷凝回收乙醇型發(fā)酵主要的末端產(chǎn)物乙醇和乙酸作為反硝 化有機(jī)碳源。
全文摘要
針對(duì)我國城市污水BOD5平均水平較低，普遍存在反硝化碳源不足的問題，本發(fā)明公開了一種利用剩余污泥乙醇型發(fā)酵補(bǔ)充反硝化碳源的方法。經(jīng)熱水解預(yù)處理后的剩余污泥進(jìn)入發(fā)酵反應(yīng)器，以污泥為基質(zhì)培養(yǎng)馴化乙醇型發(fā)酵菌，將發(fā)酵反應(yīng)控制在乙醇型發(fā)酵階段，之后將產(chǎn)物回流至熱水解段并控制熱水解溫度在120℃-130℃之間，使沸點(diǎn)低于120℃的乙醇、乙酸等物質(zhì)以氣態(tài)形式存在，并通過冷凝回收的方式收集以乙醇、乙酸為主的優(yōu)質(zhì)有機(jī)碳源。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)乙醇、乙酸為主的反硝化碳源有效提高了反硝化效率，特殊的碳源提取方式避免了厭氧消化后的污泥直接作為外加碳源造成的系統(tǒng)磷積累問題；整個(gè)流程控制條件簡(jiǎn)單、易操作、運(yùn)行成本低。
文檔編號(hào)C02F3/28GK101880115SQ20101010485
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月3日
發(fā)明者崔佳, 李廣, 王鶴立, 白楊 申請(qǐng)人:王鶴立