CN103241917A - 市政污泥与有机废弃物混合产酸用于生物除磷的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种市政污泥与有机废弃物混合产酸用于生物除磷的方法，将废水、有机废弃物和来自污水处理厂的沉降厌氧污泥投入反应器中，厌氧污泥与有机废弃物的重量比为1：2-3，使用碳酸氢钠调节反应器内物料的pH至6-7；将反应器中物料放置5-10h进行预处理，预处理结束后迅速向反应器中持续充N₂以排除反应器中的空气，保持反应器内厌氧状态，处理3-6h；向反应器内投入NH₄Cl和KH₂PO₄作为氮源，控制反应器内物料NH⁺³–N含量在25-35mg/L，物料温度20-25℃，使用循环泵进行厌氧循环200-220h，曝气5-7h，静止沉降14-16h后排水。本发明方法设计合理，操作简单，除磷效果好。

Description

市政污泥与有机废弃物混合产酸用于生物除磷的方法

技术领域

本发明涉及一种市政污水及有机废弃物的处理方法，特别是一种市政污泥与有机废弃物混合产酸用于生物除磷的方法。

背景技术

由于向自然水体中肆意排放富含碳、氮和磷等元素的生活废水，这些元素通过富集效应，最终可导致水体的富营养化。目前，对于生活、市政废水的处理已经有了大量的研究。其中，对磷的去除研究起步较晚，直至20世纪八、九十年代才开始对其进行研究。尽管目前关于磷去除技术已有大量研究报道，但对于磷去除中的微生物机理还没有完全明确，工艺开发也存在着诸多不完善的地方，大大限制了废水处理过程中磷的去除效率。生物除磷分为两个阶段：第一阶段为厌氧释磷，即产酸菌在厌氧或缺氧条件下，分解废水中的大分子有机物为乙酸等低分子脂肪酸(VFA)或短链脂肪酸(SCFA)等，聚磷菌则在厌氧条件下，分解体内的多聚磷酸盐和糖原等产生ATP，利用ATP吸收产酸菌产生的基质，合成聚β-羟基丁酸盐(PHB)，同时释放无机磷PO43-；第二阶段为好氧摄磷，即在好氧条件下，聚磷菌氧化PHB，除产生能量用于自身生长合成外，还把体外的PO43-运输到体内合成ATP和核酸，过剩的PO43-被聚合成多聚磷酸盐储存在体内，最后高磷污泥通过剩余污泥的方式排去。

由于生物除磷需要有机VFA作为基质，因此，对于相关工艺（目前常见的工艺有SBR、A/0、A2/0），常常需要外加碳源，这就导致费用的增加。由于废水的厌氧消化过程会产生VFA，因此，20世纪80年代以来，国外针对于厌氧消化的水解酸化阶段的研究越来越多。其中大多是利用污水处理厂的初沉池污泥水解发酵来产生挥发性脂肪酸(VFAs)，也有采用初沉污泥和剩余污泥的混合污泥进行研究。国内的研究多数是对较高浓度的污水进行水解酸化，针对于城市污水厂污泥产酸用于生物除磷的研究较少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种方法设计合理、操作简单、处理效果好的市政污泥与有机废弃物混合产酸用于生物除磷的方法。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种市政污泥与有机废弃物混合产酸用于生物除磷的方法，其特点是，其步骤如下：

（1）将废水、有机废弃物和来自污水处理厂的沉降厌氧污泥投入反应器中，厌氧污泥与有机废弃物的重量比为1：2-3，使用碳酸氢钠调节反应器内物料的pH至 6-7；

（2）将反应器中物料放置5-10 h进行预处理，预处理结束后迅速向反应器中持续充 N₂ 以排除反应器中的空气，保持反应器内厌氧状态，处理3-6 h；

（3）向反应器内投入NH₄Cl 和KH₂PO₄ 作为氮源，控制反应器内物料NH⁺³ – N含量在25-35mg/L，物料温度20-25℃，使用循环泵进行厌氧循环200-220h，曝气5-7h，静止沉降14-16h后排水。

本发明所述的市政污泥与有机废弃物混合产酸用于生物除磷的方法的优选技术方案步骤如下：

（1）将废水、有机废弃物和来自污水处理厂的沉降厌氧污泥投入反应器中，厌氧污泥与有机废弃物的重量比为1：2.5，使用碳酸氢钠调节反应器内物料的pH至 6.5；

（2）将反应器中物料放置5 h进行预处理，预处理结束后迅速向反应器中持续充 N₂ 以排除反应器中的空气，保持反应器内厌氧状态，处理4h；

（3）向反应器内投入NH₄Cl 和KH₂PO₄ 作为氮源，控制反应器内物料NH⁺³ – N含量在30mg/L，物料温度20℃，使用循环泵进行厌氧循环215h，曝气6h，静止沉降15h后排水。、

一般地，市政污泥含氮量高，而城市废弃物含碳量高，而厌氧发酵工艺对底物的营养组成有较高要求，因此，如果二者搭配组成不合理，将不能有效产酸，或者产酸发酵类型和途径会发生改变，由于用于生物除磷的有机酸主要应为小分子有机酸，因此，通过研究二者的物料比，可以确定其对产酸类型的影响。对于转化为有机酸的环境条件研究则着重研究 pH值对城市废弃物与污泥混合物厌氧发酵产酸的影响。不同pH值对发酵产酸的生物途径影响会有所不同；温度对混合物发酵产酸的影响——温度是影响微生物菌群代谢途径的主要因素。

本发明方法是基于城市有机废弃物与市政污泥两种废弃物的特点，二者混合发酵产酸，将废弃物产酸应用于城市污水的生物除磷，研究原料选择及混合比的确定、最佳产酸类型的工艺条件、混合产酸应用于废水处理厂除磷的机理。城市有机废弃物与市政污泥中生物易降解有机物质有70%以上转化为可溶性COD；由于增加污水中某些有机酸的含量(主要为乙酸和丙酸)，对于提高生物营养物质的去除特别是高效生物除磷很有效，预处理时间对后续厌氧消化产VAF具有显著影响。微氧预处理4 h，可以使VAF产量提高28%，提高最大产VAF速率57.5%，与常规方法相比较除磷效果提高22%以上。

本发明研究证实，物料pH的调控对产酸产率有重要的影响，而中性与弱酸性的条件更利于产率的提高，pH 6 时VFA的浓度最大。当预处理时间为1 h时，VFA产量为1.2 g/L，而当预处理时间为2～6 h时，VFA产量显著增加，说明通过微氧预处理可以促进有机废弃物的水解。预处理时间的不同对产VAF速率有显著影响。当预处理时间分别为4和6 h时，最高产VAF速率分别提高57.5%和17.5%。在预处理时间小于6 h时，各处理间辅酶F₄₂₀含量相差不大，无显著性差异（p＞0.05）；但当预处理时间为10 h时，对污泥的辅酶含量影响较大，F₄₂₀含量由对照系统的的1.02 μmol/g下降到0.50 μmol/g，一般认为对于同种污泥，辅酶F₄₂₀的含量可以用来表征产VAF菌的活性，所以这一结果表明：微氧预处理时间过长对产VAF菌产生了明显的毒害作用，采用微氧预处理手段时，需要严格控制处理时间。本发明方法中，反应器内的水在每个运行周期后完全排放。生物除磷过程中去除的磷量与所需的VFA量大约为20mg-COD/mg- P，总的除磷效果好，可达到85%以上。

具体实施方式

以下进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。

实施例1，一种市政污泥与有机废弃物混合产酸用于生物除磷的方法，其步骤如下：

（1）将废水、有机废弃物和来自污水处理厂的沉降厌氧污泥投入反应器中，厌氧污泥与有机废弃物的重量比为1：2，使用碳酸氢钠调节反应器内物料的pH至 6；

（2）将反应器中物料放置5 h进行预处理，预处理结束后迅速向反应器中持续充 N₂ 以排除反应器中的空气，保持反应器内厌氧状态，处理3 h；

（3）向反应器内投入NH₄Cl 和KH₂PO₄ 作为氮源，控制反应器内物料NH⁺³ – N含量在25mg/L，物料温度20℃，使用循环泵进行厌氧循环200h，曝气5h，静止沉降14-h后排水。

实施例2，一种市政污泥与有机废弃物混合产酸用于生物除磷的方法，其步骤如下：

（1）将废水、有机废弃物和来自污水处理厂的沉降厌氧污泥投入反应器中，厌氧污泥与有机废弃物的重量比为1： 3，使用碳酸氢钠调节反应器内物料的pH至7；

（2）将反应器中物料放置10 h进行预处理，预处理结束后迅速向反应器中持续充 N₂ 以排除反应器中的空气，保持反应器内厌氧状态，处理6 h；

（3）向反应器内投入NH₄Cl 和KH₂PO₄ 作为氮源，控制反应器内物料NH⁺³ – N含量在35mg/L，物料温度25℃，使用循环泵进行厌氧循环220h，曝气7h，静止沉降16h后排水。

实施例3，一种市政污泥与有机废弃物混合产酸用于生物除磷的方法，其步骤如下：

（1）将废水、有机废弃物和来自污水处理厂的沉降厌氧污泥投入反应器中，厌氧污泥与有机废弃物的重量比为1：2.5，使用碳酸氢钠调节反应器内物料的pH至 6.5；

（2）将反应器中物料放置5 h进行预处理，预处理结束后迅速向反应器中持续充 N₂ 以排除反应器中的空气，保持反应器内厌氧状态，处理4h；

（3）向反应器内投入NH₄Cl 和KH₂PO₄ 作为氮源，控制反应器内物料NH⁺³ – N含量在30mg/L，物料温度20℃，使用循环泵进行厌氧循环215h，曝气6h，静止沉降15h后排水。

Claims (2)

1.一种市政污泥与有机废弃物混合产酸用于生物除磷的方法，其特征在于，其步骤如下：

（1）将废水、有机废弃物和来自污水处理厂的沉降厌氧污泥投入反应器中，厌氧污泥与有机废弃物的重量比为1：2-3，使用碳酸氢钠调节反应器内物料的pH至 6-7；

（2）将反应器中物料放置5-10 h进行预处理，预处理结束后迅速向反应器中持续充 N₂ 以排除反应器中的空气，保持反应器内厌氧状态，处理3-6 h；

（3）向反应器内投入NH₄Cl 和KH₂PO₄ 作为氮源，控制反应器内物料NH⁺³ – N含量在25-35mg/L，物料温度20-25℃，使用循环泵进行厌氧循环200-220h，曝气5-7h，静止沉降14-16h后排水。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其步骤如下：

（1）将废水、有机废弃物和来自污水处理厂的沉降厌氧污泥投入反应器中，厌氧污泥与有机废弃物的重量比为1：2.5，使用碳酸氢钠调节反应器内物料的pH至 6.5；

（2）将反应器中物料放置5 h进行预处理，预处理结束后迅速向反应器中持续充 N₂ 以排除反应器中的空气，保持反应器内厌氧状态，处理4h；

（3）向反应器内投入NH₄Cl 和KH₂PO₄ 作为氮源，控制反应器内物料NH⁺³ – N含量在30mg/L，物料温度20℃，使用循环泵进行厌氧循环215h，曝气6h，静止沉降15h后排水。