專利名稱：市政污泥與有機廢棄物混合產酸用于生物除磷的方法
技術領域：
本發明涉及一種市政污水及有機廢棄物的處理方法，特別是一種市政污泥與有機廢棄物混合產酸用于生物除磷的方法。
背景技術：
由于向自然水體中肆意排放富含碳、氮和磷等元素的生活廢水，這些元素通過富集效應，最終可導致水體的富營養化。目前，對于生活、市政廢水的處理已經有了大量的研究。其中，對磷的去除研究起步較晚，直至20世紀八、九十年代才開始對其進行研究。盡管目前關于磷去除技術已有大量研究報道，但對于磷去除中的微生物機理還沒有完全明確，工藝開發也存在著諸多不完善的地方，大大限制了廢水處理過程中磷的去除效率。生物除磷分為兩個階段:第一階段為厭氧釋磷，即產酸菌在厭氧或缺氧條件下，分解廢水中的大分子有機物為乙酸等低分子脂肪酸(VFA)或短鏈脂肪酸(SCFA)等，聚磷菌則在厭氧條件下，分解體內的多聚磷酸鹽和糖原等產生ATP，利用ATP吸收產酸菌產生的基質，合成聚β -羥基丁酸鹽(PHB)，同時釋放無機磷Ρ043-;第二階段為好氧攝磷，即在好氧條件下，聚磷菌氧化PHB，除產生能量用于自身生長合成外,還把體外的Ρ043-運輸到體內合成ATP和核酸，過剩的Ρ043-被聚合成多聚磷酸鹽儲存在體內，最后高磷污泥通過剩余污泥的方式排去。由于生物除磷需要有機VFA作為基質，因此，對于相關工藝(目前常見的工藝有SBR、A/0、A2/0)，常常需要外加碳源，這就導致費用的增加。由于廢水的厭氧消化過程會產生VFA，因此，20世紀80年代以來，國外針對于厭氧消化的水解酸化階段的研究越來越多。其中大多是利用污水處理廠的初沉池污泥水解發酵來產生揮發性脂肪酸(VFAs)，也有采用初沉污泥和剩余污泥的混合污泥進行研究。國內的研究多數是對較高濃度的污水進行水解酸化，針對于城市污水廠污泥產酸用于生物除磷的研究較少。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種方法設計合理、操作簡單、處理效果好的市政污泥與有機廢棄物混合產酸用于生物除磷的方法。本發明所要解決的技術問題是通過以下的技術方案來實現的。本發明是一種市政污泥與有機廢棄物混合產酸用于生物除磷的方法，其特點是，其步驟如下:
(1)將廢水、有機廢棄物和來自污水處理廠的沉降厭氧污泥投入反應器中，厭氧污泥與有機廢棄物的重量比為1:2-3，使用碳酸氫鈉調節反應器內物料的pH至6-7 ；
(2)將反應器中物料放置5-10h進行預處理，預處理結束后迅速向反應器中持續充N2以排除反應器中的空氣，保持反應器內厭氧狀態，處理3-6 h ；
(3)向反應器內投入NH4Cl和KH2PO4作為氮源，控制反應器內物料NH+3- N含量在25-35mg/L，物料溫度20-25 °C，使用循環泵進行厭氧循環200_220h，曝氣5_7h，靜止沉降14-16h后排水。本發明所 述的市政污泥與有機廢棄物混合產酸用于生物除磷的方法的優選技術方案步驟如下:
(1)將廢水、有機廢棄物和來自污水處理廠的沉降厭氧污泥投入反應器中，厭氧污泥與有機廢棄物的重量比為1:2.5，使用碳酸氫鈉調節反應器內物料的pH至6.5 ;
(2)將反應器中物料放置5h進行預處理，預處理結束后迅速向反應器中持續充N2以排除反應器中的空氣，保持反應器內厭氧狀態，處理4h ；
(3)向反應器內投入NH4Cl和KH2PO4作為氮源，控制反應器內物料NH+3- N含量在30mg/L，物料溫度20°C，使用循環泵進行厭氧循環215h，曝氣6h，靜止沉降15h后排水。、
一般地，市政污泥含氮量高，而城市廢棄物含碳量高，而厭氧發酵工藝對底物的營養組成有較高要求，因此，如果二者搭配組成不合理，將不能有效產酸，或者產酸發酵類型和途徑會發生改變，由于用于生物除磷的有機酸主要應為小分子有機酸，因此，通過研究二者的物料比，可以確定其對產酸類型的影響。對于轉化為有機酸的環境條件研究則著重研究PH值對城市廢棄物與污泥混合物厭氧發酵產酸的影響。不同PH值對發酵產酸的生物途徑影響會有所不同；溫度對混合物發酵產酸的影響一溫度是影響微生物菌群代謝途徑的主要因素。本發明方法是基于城市有機廢棄物與市政污泥兩種廢棄物的特點，二者混合發酵產酸，將廢棄物產酸應用于城市污水的生物除磷，研究原料選擇及混合比的確定、最佳產酸類型的工藝條件、混合產酸應用于廢水處理廠除磷的機理。城市有機廢棄物與市政污泥中生物易降解有機物質有70%以上轉化為可溶性COD ;由于增加污水中某些有機酸的含量(主要為乙酸和丙酸)，對于提高生物營養物質的去除特別是高效生物除磷很有效，預處理時間對后續厭氧消化產VAF具有顯著影響。微氧預處理4 h，可以使VAF產量提高28%，提高最大產VAF速率57.5%，與常規方法相比較除磷效果提高22%以上。本發明研究證實，物料pH的調控對產酸產率有重要的影響，而中性與弱酸性的條件更利于產率的提高，PH 6時VFA的濃度最大。當預處理時間為I h時，VFA產量為1.2g/L，而當預處理時間為2 6 h時，VFA產量顯著增加，說明通過微氧預處理可以促進有機廢棄物的水解。預處理時間的不同對產VAF速率有顯著影響。當預處理時間分別為4和6h時，最高產VAF速率分別提高57.5%和17.5%。在預處理時間小于6 h時，各處理間輔酶F42tl含量相差不大，無顯著性差異(/7 > 0.05);但當預處理時間為10 h時，對污泥的輔酶含量影響較大，F42tl含量由對照系統的的1.02 Mmol/g下降到0.50 Mmol/g，一般認為對于同種污泥，輔酶F42tl的含量可以用來表征產VAF菌的活性，所以這一結果表明:微氧預處理時間過長對產VAF菌產生了明顯的毒害作用，采用微氧預處理手段時，需要嚴格控制處理時間。本發明方法中，反應器內的水在每個運行周期后完全排放。生物除磷過程中去除的磷量與所需的VFA量大約為20mg-C0D/mg- P，總的除磷效果好，可達到85%以上。
具體實施例方式以下進一步描述本發明的具體技術方案，以便于本領域的技術人員進一步地理解本發明，而不構成對其權利的限制。實施例1，一種市政污泥與有機廢棄物混合產酸用于生物除磷的方法，其步驟如下: (I)將廢水、有機廢棄物和來自污水處理廠的沉降厭氧污泥投入反應器中，厭氧污泥與有機廢棄物的重量比為1:2，使用碳酸氫鈉調節反應器內物料的pH至6 ；
(2)將反應器中物料放置5h進行預處理，預處理結束后迅速向反應器中持續充N2以排除反應器中的空氣，保持反應器內厭氧狀態，處理3 h；
(3)向反應器內投入NH4Cl和KH2PO4作為氮源，控制反應器內物料NH+3- N含量在25mg/L,物料溫度20°C，使用循環泵進行厭氧循環200h，曝氣5h，靜止沉降14_h后排水。實施例2，一種市政污泥與有機廢棄物混合產酸用于生物除磷的方法，其步驟如下:
(1)將廢水、有機廢棄物和來自污水處理廠的沉降厭氧污泥投入反應器中，厭氧污泥與有機廢棄物的重量比為1: 3，使用碳酸氫鈉調節反應器內物料的pH至7 ;
(2)將反應器中物料放置10h進行預處理，預處理結束后迅速向反應器中持續充N2以排除反應器中的空氣，保持反應器內厭氧狀態，處理6 h；
(3)向反應器內投入NH4Cl和KH2PO4作為氮源，控制反應器內物料NH+3- N含量在35mg/L，物料溫度25°C，使用循環泵進行厭氧循環220h，曝氣7h，靜止沉降16h后排水。實施例3，一種市政污泥與有機廢棄物混合產酸用于生物除磷的方法，其步驟如下:
(1)將廢水、有機廢棄物和來自污水處理廠的沉降厭氧污泥投入反應器中，厭氧污泥與有機廢棄物的重量比為1:2.5，使用碳酸氫鈉調節反應器內物料的pH至6.5 ;
(2)將反應器中物料 放置5h進行預處理，預處理結束后迅速向反應器中持續充N2以排除反應器中的空氣，保持反應器內厭氧狀態，處理4h ；
(3)向反應器內投入NH4Cl和KH2PO4作為氮源，控制反應器內物料NH+3- N含量在30mg/L，物料溫度20°C，使用循環泵進行厭氧循環215h，曝氣6h，靜止沉降15h后排水。
權利要求
1.一種市政污泥與有機廢棄物混合產酸用于生物除磷的方法，其特征在于，其步驟如下: (1)將廢水、有機廢棄物和來自污水處理廠的沉降厭氧污泥投入反應器中，厭氧污泥與有機廢棄物的重量比為1:2-3，使用碳酸氫鈉調節反應器內物料的pH至6-7 ； (2)將反應器中物料放置5-10h進行預處理，預處理結束后迅速向反應器中持續充N2以排除反應器中的空氣，保持反應器內厭氧狀態，處理3-6 h ； (3)向反應器內投入NH4Cl和KH2PO4作為氮源，控制反應器內物料NH+3- N含量在25-35mg/L，物料溫度20-25 °C，使用循環泵進行厭氧循環200_220h，曝氣5_7h，靜止沉降14-16h后排水。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，其步驟如下: (1)將廢水、有機廢棄物和來自污水處理廠的沉降厭氧污泥投入反應器中，厭氧污泥與有機廢棄物的重量比為1:2.5，使用碳酸氫鈉調節反應器內物料的pH至6.5 ; (2)將反應器中物料放置5h進行預處理，預處理結束后迅速向反應器中持續充N2以排除反應器中的空氣，保持反應器內厭氧狀態，處理4h ； (3)向反應器內投入NH4Cl和KH2PO4作為氮源，控制反應器內物料NH+3- N含量在30mg/L，物料溫度 20°C，使用循環泵進行厭氧循環215h，曝氣6h，靜止沉降15h后排水。
全文摘要
本發明是一種市政污泥與有機廢棄物混合產酸用于生物除磷的方法，將廢水、有機廢棄物和來自污水處理廠的沉降厭氧污泥投入反應器中，厭氧污泥與有機廢棄物的重量比為12-3，使用碳酸氫鈉調節反應器內物料的pH至6-7；將反應器中物料放置5-10h進行預處理，預處理結束后迅速向反應器中持續充N2以排除反應器中的空氣，保持反應器內厭氧狀態，處理3-6h；向反應器內投入NH4Cl和KH2PO4作為氮源，控制反應器內物料NH+3–N含量在25-35mg/L，物料溫度20-25℃，使用循環泵進行厭氧循環200-220h，曝氣5-7h，靜止沉降14-16h后排水。本發明方法設計合理，操作簡單，除磷效果好。
文檔編號C02F11/04GK103241917SQ20131018911
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月21日 優先權日2013年5月21日
發明者徐國想, 陳文賓, 周正, 胡慶昊 申請人:淮海工學院