CN108046557B - 促进含磷酸盐沉淀的污泥在室温条件下释磷与产气的方法 - Google Patents

促进含磷酸盐沉淀的污泥在室温条件下释磷与产气的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种促进含磷酸盐沉淀的污泥在室温条件下释磷与产气的方法，包括以下步骤：将含磷酸盐沉淀的污泥放在反应器内，在室温下静沉，排出上清液，得到浓缩的混合污泥；针对浓缩的混合污泥，根据污泥总悬浮固体含量加入柠檬酸三钠，密闭反应器，在室温条件下厌氧发酵7天以上，则既能使污泥的磷释放率提高，又能促进污泥厌氧发酵产酸产甲烷。与现有技术相比，本发明能促进含磷酸盐沉淀的污泥中的磷释放，有利于提高后期氮磷资源的回收率，同时可促进污泥厌氧产酸产气，实现对剩余污泥的资源化利用，且在室温下操作，经济成本较低。

Description

促进含磷酸盐沉淀的污泥在室温条件下释磷与产气的方法
技术领域
本发明涉及一种污泥处理方法，尤其是涉及一种促进含磷酸盐沉淀的污泥在室温条件下释磷与产气的方法。
背景技术
磷作为一种不可替代的资源正在日益得到重视。有限的磷矿石储量渐渐无法满足人类社会发展的需求。与此同时，人类在生产生活过程中将磷排入环境，而导致了水体的富营养化。因此，从污水中富集回收磷是符合可持续发展的一种方法。目前回收磷的方法主要是通过结晶沉淀法从溶液中分离磷，如鸟粪石结晶沉淀法可利用溶液中的氮、磷、镁元素获得缓释肥鸟粪石，具有较高的利用价值。而实现较高的磷回收率的前提是获得高浓度的磷溶液。在污水处理厂，为了去除磷通常采用化学沉淀法，导致剩余污泥中通常含有磷酸盐沉淀。常用的化学除磷混凝剂为铁盐和铝盐，因此污泥中会有磷酸铁和磷酸铝。目前从污泥中回收磷主要是通过厌氧消化法将磷释放到上清液，得到浓度较高的磷溶液，然后进行回收。但污泥厌氧消化过程主要使活性污泥细胞中的磷释放出来，无法有效地释放化学沉淀中的磷。因此，有必要开发释放污泥中磷酸盐沉淀中磷的有效方法，提高污泥释磷率。
公开号为CN103936249A的中国专利“提高含磷化学-生物混合污泥厌氧发酵释磷率的方法”也公开了一种促进含磷酸盐沉淀混合污泥厌氧发酵释磷的方法，在混合污泥中加入EDTA-2Na进行厌氧发酵，利用EDTA与化学污泥中的金属离子发生络合，可以促使磷酸铝或磷酸铁释磷，同时与污泥本身含有的金属离子发生络合，可以减少释出的磷发生再沉淀，从而可以提高含磷化学-生物混合污泥厌氧发酵过程中的释磷率。但在污泥厌氧消化过程中，加入的EDTA-2Na由于其毒性较强，对微生物的破坏作用较大，不利于后续微生物的厌氧发酵产气，污泥产气受到了严重抑制。另外，该技术的操作温度在30～50℃中高温条件下，成本较高。本发明是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种在室温条件下可同时促进含磷酸盐沉淀的污泥释磷和产气的方法。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种促进含磷酸盐沉淀的污泥在室温条件下释磷与产气的方法。
本发明的方法提高了含磷酸盐沉淀的剩余污泥在厌氧发酵过程中释磷率，同时也提高产甲烷量。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
促进含磷酸盐沉淀的污泥在室温条件下释磷与产气的方法，包括以下步骤：
(1)将含磷酸盐沉淀的污泥放在反应器内，在室温下静沉，排出上清液，得到浓缩的混合污泥；
(2)针对浓缩的混合污泥，根据污泥总悬浮固体含量加入柠檬酸三钠，密闭反应器，在室温条件下厌氧发酵，则既能使化学除磷产生的化学沉淀中的磷获得释放，又能促进生物污泥释放磷，从而提高污泥的释磷率，与此同时，污泥产甲烷量得以提高。
步骤(1)所述的含磷酸盐沉淀的污泥为污水厂投加铝盐或铁盐进行化学除磷后产生的剩余污泥。
步骤(1)所述的混合污泥中污泥总悬浮固体含量(TSS)为13～16g/L。
步骤(1)中静沉的时间优选在24小时以上。
步骤(2)中加入的柠檬酸钠的量为0.12～0.37g/g污泥总悬浮固体含量。
步骤(2)所述室温条件为20-30℃。
步骤(2)中进行厌氧发酵的时间为7天以上。
柠檬酸三钠(Na3C6H5O7)是优良的络合剂，且无毒，它的络合性可与各种金属阳离子形成水溶性络合物。因此，本发明利用柠檬酸三钠促进磷酸盐沉淀中的磷释放，同时柠檬酸三钠作为外加碳源对污泥厌氧发酵产酸、产气有促进作用。
本发明的技术原理为：一般污泥厌氧发酵过程中，部分微生物细胞溶解，胞内物质溶出，使厌氧发酵上清液中含有一定量的有机物、氮、磷；而磷酸铝、磷酸铁等化学磷沉淀在厌氧发酵过程中溶解释磷较少。在混合污泥中加入柠檬酸三钠进行厌氧发酵，利用柠檬酸三钠与化学污泥中的金属离子发生络合，可以促使磷酸铝或磷酸铁释磷。同时柠檬酸三钠可促进生物污泥细胞分解，加速释放细胞中的磷。由于柠檬酸三钠毒性小，对生物污泥细胞几乎没有抑制作用，因此不影响后续的产气。
目前，国内外对柠檬酸三钠在污泥释磷与产气方面的作用研究还未见报道，也没有相关专利。由于化学除磷工艺在城市污水处理厂仍在广泛应用，柠檬酸三钠对促进含磷酸盐沉淀的混合污泥厌氧发酵过程释磷，提高发酵液中的磷含量，对后期氮磷的资源化回收利用具有非常重要的现实意义和经济价值。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
(1)本发明采用的柠檬酸三钠无毒，利用它提取污泥中的磷，可以避免EDTA等强螯合剂对微生物的破坏作用。
(2)本方法既能使化学除磷产生的化学污泥中的磷大量释放，又能促进生物污泥厌氧释磷，能提高含磷酸盐沉淀污泥的释磷能力。与未投加柠檬酸三钠相比，投加后污泥的释磷量能提高17～25％，有利于提高后期氮磷资源的回收率，实现对剩余污泥的资源化利用。
(3)本方法条件下，加0.12～0.37g柠檬酸三钠/gTSS与污泥共同厌氧发酵时，厌氧发酵7天内，溶出的STOC浓度比不投加柠檬酸三钠时高29～177％。
(4)本方法条件下，加入柠檬酸三钠与污泥共同厌氧发酵时，能促进污泥产酸，加0.12～0.37g柠檬酸三钠/gTSS与污泥共同厌氧发酵时，挥发性脂肪酸产酸量比不投加柠檬酸三钠时高37～140％。
(5)本方法条件下，加入柠檬酸三钠与污泥共同厌氧发酵时，能促进污泥产气，加0.12～0.37g柠檬酸三钠/gTSS与污泥共同厌氧发酵时，产甲烷量比不投加时可提高7％。
(6)本发明采用柠檬酸三钠成本低廉，远远低于EDTA的成本，利用它提取污泥中的磷具有经济性。
(7)本发明采用的释磷实验温度为20-30℃，在室温条件下促进厌氧释磷和产气具有经济性。
附图说明
图1为加入柠檬酸三钠对污泥释磷量和产气量的影响图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
分别取500mL浓缩后的纯生物污泥、含磷酸铁的污泥(总悬浮固体浓度为14.4g/L，挥发性悬浮固体浓度为7.5g/L)加入不同的反应器中，分别加入0.882g柠檬酸三钠固体(即加入0.12g柠檬酸三钠/gTSS)，驱赶氧气形成厌氧环境，密闭反应器在20-30℃条件下厌氧发酵7天。同时做不加柠檬酸三钠的纯生物污泥和不加柠檬酸三钠含磷酸铁的污泥作为对照。
每24h取1次样，每次取样后驱赶氧气形成厌氧环境，密闭反应器，测两种污泥厌氧发酵上清液中正磷酸盐、溶解性有机碳(STOC)、挥发性脂肪酸(VFA)的浓度和产甲烷量。
参考图1，含磷酸铁的污泥未加柠檬酸三钠时，厌氧发酵7天后，约能释出混合污泥中143.8mg/L的磷，磷酸铁没有释磷；投加0.12g柠檬酸三钠/gTSS与混合污泥共同厌氧发酵时，厌氧发酵7天后，约能释出污泥中169.3mg/L的磷。
投加柠檬酸三钠的含磷酸铁污泥溶出的STOC浓度比不投加的混合污泥溶出的STOC浓度高29％。投加柠檬酸三钠含磷酸铁的污泥产生的VFA浓度比不投加柠檬酸三钠的污泥产生的VFA浓度高37％。
投加柠檬酸三钠的含磷酸铁污泥厌氧发酵产生的甲烷量比不投加柠檬酸三钠的污泥产生的甲烷浓度高7％。
实施例2
分别取500mL浓缩后的纯生物污泥、含磷酸铁的污泥(总悬浮固体浓度为14.4g/L，挥发性悬浮固体浓度为7.5g/L)加入不同的反应器中，分别加入1.3235g柠檬酸三钠固体(即加入0.18g柠檬酸三钠/gTSS)，驱赶氧气形成厌氧环境，密闭反应器在20-30℃条件下厌氧发酵7天。同时做不加柠檬酸三钠的纯生物污泥和不加柠檬酸三钠含磷酸铁的污泥厌氧发酵作为对照。
每24h取1次样，每次取样后驱赶氧气形成厌氧环境，密闭反应器，测两种污泥厌氧发酵上清液中正磷酸盐、溶解性有机碳(STOC)、挥发性脂肪酸(VFA)的浓度和产甲烷量。
投加0.37g柠檬酸三钠/gTSS与混合污泥共同厌氧发酵时，比不投加柠檬酸三钠的混合污泥释磷量提高了18％
投加柠檬酸三钠的含磷酸铁污泥溶出的STOC浓度比不投加的混合污泥溶出的STOC浓度高114％。投加柠檬酸三钠的含磷酸铁污泥产生的VFA浓度比不投加柠檬酸三钠的污泥产生的VFA浓度高60％。
投加柠檬酸三钠的含磷酸铁污泥厌氧发酵产生的甲烷量比不投加柠檬酸三钠的污泥产生的甲烷浓度高6％。
实施例3
分别取500mL浓缩后的纯生物污泥、含磷酸铝的污泥(总悬浮固体浓度为14.4g/L，挥发性悬浮固体浓度为7.5g/L)加入不同的反应器中，分别加入1.3235g柠檬酸三钠固体(即加入0.18g柠檬酸三钠/gTSS)，驱赶氧气形成厌氧环境，密闭反应器在20-30℃条件下厌氧发酵7天。同时做不加柠檬酸三钠的纯生物污泥和不加柠檬酸三钠的含磷酸铝污泥厌氧发酵作为对照。
每24h取1次样，每次取样后驱赶氧气形成厌氧环境，密闭反应器，测两种污泥厌氧发酵上清液中正磷酸盐、溶解性有机碳(STOC)、挥发性脂肪酸(VFA)的浓度。
厌氧发酵7天后，投加0.18g柠檬酸三钠/gTSS与含磷酸铝污泥共同厌氧发酵时，比不投加柠檬酸三钠的污泥释磷量提高了25％。
投加柠檬酸三钠的含磷酸铝污泥溶出的STOC浓度比不投加的污泥溶出的STOC浓度高119％。投加柠檬酸三钠的含磷酸铝污泥产生的VFA浓度比不投加柠檬酸三钠的污泥产生的VFA浓度高57％。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.促进含磷酸盐沉淀的污泥在室温条件下释磷与产气的方法，包括以下步骤：
(1)将含磷酸盐沉淀的污泥放在反应器内，在室温下静沉，排出上清液，得到浓缩的混合污泥；
(2)针对浓缩的混合污泥，根据污泥总悬浮固体含量加入柠檬酸三钠，密闭反应器，在室温条件下厌氧发酵，使化学除磷产生的化学沉淀中的磷释放，同时促进厌氧发酵产甲烷；
所述步骤(2)室温条件为20-30℃，步骤(2)中进行厌氧发酵的时间为7天以上；
步骤(2)中加入的柠檬酸三钠的量为0.12～0.37g/g污泥总悬浮固体含量；
利用柠檬酸三钠与化学污泥中的金属离子发生络合，可以促使磷酸铝或磷酸铁释磷；同时柠檬酸三钠可促进生物污泥细胞分解，加速释放细胞中的磷；同时柠檬酸三钠作为外加碳源对污泥厌氧发酵产酸、产气有促进作用；柠檬酸三钠毒性小，对生物污泥细胞几乎没有抑制作用，因此不影响后续的产气。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述的含磷酸盐沉淀的污泥为污水厂投加铝盐或铁盐进行化学除磷后产生的剩余污泥。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述的混合污泥中污泥总悬浮固体含量为13～16g/L。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108609820A (zh) * 2018-05-11 2018-10-02 南京工程学院 化学强化初沉污泥资源回收利用的方法及其系统
CN109081536B (zh) * 2018-08-28 2021-08-24 合肥市市政设计研究总院有限公司 从化学污泥中回收厌氧氨氧化污泥的方法
CN109110891A (zh) * 2018-09-04 2019-01-01 南京师范大学 一种基于ceps碱性厌氧发酵的混凝剂原位回收及再循环工艺
CN112279478A (zh) * 2020-10-23 2021-01-29 国河环境研究院(南京)有限公司 一种以蓝铁矿的形式对剩余污泥中磷进行回收的方法
CN113087325B (zh) * 2021-03-27 2022-06-24 同济大学 一种用于污泥磷回收的靶向清洁提取方法
CN113698057A (zh) * 2021-08-18 2021-11-26 华南理工大学 一种利用甘氨酸作为释磷剂从含磷污泥中回收磷的方法
CN114195341B (zh) * 2021-12-09 2023-11-03 南京大学 一种提高剩余污泥厌氧产甲烷效率和磷可利用度的强化预处理方法
CN115043563A (zh) * 2022-06-28 2022-09-13 广州市市政工程设计研究总院有限公司 一种强化剩余污泥厌氧发酵和发酵液回流强化污水脱氮除磷的装置及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008147296A1 (en) * 2007-05-31 2008-12-04 Kemira Oyj A method for enzymatic treatment of sludge in water purification
CN103204613A (zh) * 2013-04-12 2013-07-17 同济大学 一种提取含磷化学-生物混合污泥中磷元素的方法
CN103936249A (zh) * 2014-03-27 2014-07-23 同济大学 提高含磷化学-生物混合污泥厌氧发酵释磷率的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008147296A1 (en) * 2007-05-31 2008-12-04 Kemira Oyj A method for enzymatic treatment of sludge in water purification
CN103204613A (zh) * 2013-04-12 2013-07-17 同济大学 一种提取含磷化学-生物混合污泥中磷元素的方法
CN103936249A (zh) * 2014-03-27 2014-07-23 同济大学 提高含磷化学-生物混合污泥厌氧发酵释磷率的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
柠檬酸钠强化剩余污泥酶水解和酸化的研究;罗琨等;《环境科学学报》;20151130;第35卷(第11期);3552 *
颗粒污泥用于污水生物除磷及剩余污泥中磷回收技术研究;黄宇;《中国博士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》;20110615(第06期);63 *

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