CN109761465A - 一种剩余污泥厌氧发酵产乙醇的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种剩余污泥厌氧发酵产乙醇的方法，将剩余污泥进行脱水处理，使得污泥中固体物质量百分比浓度为12～30%；之后加入植物类填充剂，混匀后进行高温灭菌；将灭菌污泥冷却至室温，投加活化后的酵母菌液，污泥厌氧发酵初始pH值为5.0～6.0，发酵时间为5～8 d，反应温度为32～42℃，污泥经酵母菌厌氧发酵后，对发酵混合物进行蒸馏处理得到乙醇。本发明所述方法将污泥中的部分有机质转化为乙醇等低分子碳源组分，在处理处置污泥的同时，实现了其资源化利用。
Description
技术领域
本发明公开一种剩余污泥厌氧发酵产乙醇的方法，涉及城市污水处理厂剩余污泥的处理处置与资源化利用技术领域。
背景技术
随着我国污水处理能力的提升，城市污水处理厂的剩余污泥产量日益增长。相比污泥产量的快速增长，我国污泥处理处置设施建设相对滞后，污泥未经处理处置而随意堆放的现象时有发生，对周围生态环境带来严重影响。
针对我国众多城市污水处理厂进水中碳源相对不足，利用剩余污泥开发内碳源在近些年备受关注，其主要的技术手段或途径包括：厌氧水解酸化、超声波处理、湿式氧化、高温热处理等。通过这类技术破坏污泥的絮体结构，促使细胞内溶解性有机质得以释放，形成以乙酸、丙酸、丁酸等短链挥发性脂肪酸为主的含碳中间组分。但污水处理厂的实践运行经验表明，低C/N废水处理过程投加甲醇、乙醇、乙酸这类小分子有机物时，处理效果更为明显。已有专利CN201010104852.7公开了“一种利用剩余污泥乙醇型发酵补充反硝化碳源的方法”，该专利将热水解预处理后的剩余污泥送入发酵反应器，以污泥为基质培养驯化乙醇型发酵菌，将发酵反应控制在乙醇型发酵阶段，之后将发酵产物回流至热水解段。该专利通过剩余污泥乙醇型发酵，得到以乙醇、乙酸为主的反硝化碳源，从而提高反硝化效率，但该技术需要培养专属的乙醇型发酵菌，且热水解段需控制反应温度在120～130℃之间，实际操作难度较大；如何寻求一种乙醇累积量高且操作较为简便的污泥内碳源释放新技术，成为科研工作者亟待解决的难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种剩余污泥厌氧发酵产乙醇的方法，该方法基于厌氧发酵原理，对污水处理厂的剩余污泥进行脱水、灭菌处理，之后添加活化后的酵母菌，在厌氧条件下将污泥中的部分有机质转化为乙醇类低分子含碳组分，在实现污泥处理处置的同时，释放了污泥内碳源，达到污泥资源化利用的目的；所述方法具体包括以下步骤：
（1）将剩余污泥进行脱水处理，使得污泥中固体物质量百分比浓度为12～30%；之后加入植物类填充剂，混匀后进行高温灭菌。
（2）将灭菌污泥冷却至室温，投加活化后的酵母菌液，污泥厌氧发酵初始pH值为5.0～6.0，发酵时间为5～8 d，反应温度为32～42℃，污泥经酵母菌厌氧发酵后，对发酵混合物进行蒸馏处理得到乙醇。
优选的，本发明所述高温灭菌的条件为：123℃、0.14MPa条件下高温灭菌30 min。
优选的，本发明所述植物类填充剂为花生壳、玉米秸杆或麸皮，添加量为5～10g每1kg污泥。
优选的，本发明所述酵母菌的加入质量为发酵污泥质量的0.5/1000～3/1000，此处酵母菌的加入量是指活化前未加水的酵母颗粒的质量。
本发明所述酵母菌活化的方法为常规方法，条件如下：将酵母菌溶于10倍的蒸馏水中，并置于35℃恒温水浴摇床中保温10 min，再将其转入30℃恒温条件下维持15 min，即得活化后的酵母菌液。
本发明的有益效果：在灭菌污泥中添加酵母菌液，通过厌氧发酵将污泥中的有机质部分转化为乙醇类低分子含碳组分，收集的发酵液可作为低C/N废水的补充碳源，也可将发酵液进行精馏处理而得到高浓度的乙醇馏出组分，并作为能源物质加以回收利用；该技术在处理处置污泥的同时，实现了其资源化利用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1
（1）将污水处理厂剩余污泥脱水至固体物浓度为12%，按每1kg污泥加入7g填充剂的比例添加花生壳，混合均匀后于123℃、0.14MPa条件下高温灭菌30 min，并将污泥自然冷却至室温。
（2）酵母菌活化：将酵母菌溶于10倍的蒸馏水中，并置于35℃恒温水浴摇床中保温10 min，再将其转入30℃恒温条件下维持15 min。
（3）将活化的酵母菌液全部转移至灭菌污泥中（按酵母菌的加入质量为发酵污泥质量的1.5/1000的比例量取酵母菌液），搅拌均匀，调节发酵混合体系的pH值至5.0；密封后，置于32℃恒温水浴摇床中进行厌氧发酵8d；对发酵混合物进行蒸馏处理，馏出液组分中乙醇的浓度为2810mg/L。
实施例2
将污水处理厂剩余污泥脱水至固体物浓度为20%，加入玉米秸秆作为填充剂，高温灭菌后投加活化的酵母菌液，将发酵混合体系的pH值调整至5.4，在36℃恒温条件下厌氧发酵8d，其余条件均与实施例1相同；馏出液组分中乙醇的浓度为3530 mg/L。
实施例3
将污水处理厂剩余污泥脱水至固体物浓度为30%，按每1 kg污泥加入10 g填充剂的比例添加麸皮，混匀后进行高温灭菌；将其自然冷却至室温后，投加活化后的酵母菌液，酵母菌的加入质量为发酵污泥质量的3/1000；发酵混合体系的pH值调整至5.4，在34℃恒温条件下厌氧发酵6 d；其余条件均与实施例1相同；馏出液组分中乙醇的浓度为4260 mg/L。
实施例4
将剩余污泥脱水处理至污泥浓度为30%，按每1 kg污泥加入5 g填充剂的比例添加花生壳，混匀后进行高温灭菌；将其自然冷却至室温后，投加活化后的酵母菌液，酵母菌的加入质量为发酵污泥质量的1/1000；发酵混合体系的pH值调整至5.7，在38℃恒温条件下厌氧发酵6 d；其余条件均与实施例1相同。馏出液组分中乙醇的浓度为2340 mg/L。
实施例5
剩余污泥脱水处理至污泥浓度为30%，每1 kg污泥加入5 g玉米秸秆作为填充剂，混匀后进行高温灭菌。将其自然冷却至室温后，投加活化后的酵母菌液，酵母菌的加入质量为发酵污泥质量的0.5/1000；发酵混合体系的pH值调整至6.0，在42℃恒温条件下厌氧发酵5 d；其余条件均与实施例1相同；馏出液组分中乙醇的浓度为1910 mg/L。
Claims (4)
1.一种剩余污泥厌氧发酵产乙醇的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）将剩余污泥进行脱水处理，使得污泥中固体物质量百分比浓度为12～30%；之后加入植物类填充剂，混匀后进行高温灭菌；
（2）将灭菌污泥冷却至室温，投加活化后的酵母菌液，污泥厌氧发酵初始pH值为5.0～6.0，发酵时间为5～8 d，反应温度为32～42℃，污泥经酵母菌厌氧发酵后，对发酵混合物进行蒸馏处理得到乙醇。
2.根据权利要求1所述剩余污泥厌氧发酵产乙醇的方法，其特征在于：高温灭菌的条件为：123℃、0.14MPa条件下高温灭菌30 min。
3.根据权利要求1所述剩余污泥厌氧发酵产乙醇的方法，其特征在于：植物类填充剂为花生壳、玉米秸杆或麸皮，添加量为5～10g 每1kg污泥。
4.根据权利要求1所述剩余污泥厌氧发酵产乙醇的方法，其特征在于：酵母菌的加入质量为发酵污泥质量的0.5/1000～3/1000。
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|---|---|
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113248097A (zh) * | 2021-05-26 | 2021-08-13 | 北京科技大学 | 一种剩余污泥预处理方法 |
| CN114875076A (zh) * | 2022-06-28 | 2022-08-09 | 昆明理工大学 | 一种污泥与餐厨垃圾联合发酵产乙醇的技术方法 |
| CN115417567A (zh) * | 2022-08-30 | 2022-12-02 | 中冶华天工程技术有限公司 | 一种基于碳源回用且脱水性能稳定的剩余污泥水解酸化方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101863692A (zh) * | 2009-04-29 | 2010-10-20 | 岳寿松 | 利用城市生活污泥制备生物有机肥的方法 |
| CN101914576A (zh) * | 2010-07-16 | 2010-12-15 | 华南农业大学 | 一种利用造纸污泥与味精废液混合发酵产乙醇和甲烷的方法 |
| CN104593469A (zh) * | 2015-01-18 | 2015-05-06 | 徐州川海环保科技有限公司 | 一种处理低浓度污水外加碳源的制备方法 |
| CN106242221A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-12-21 | 江苏力维检测科技有限公司 | 一种提高剩余污泥厌氧发酵产沼气的方法 |
| CN106701837A (zh) * | 2016-12-08 | 2017-05-24 | 郑州凯山生化工程有限公司 | 一种农业秸秆和剩余污泥混合微贮稳定化预处理方法 |
| CN106967759A (zh) * | 2017-05-24 | 2017-07-21 | 辽宁大学 | 一种短时低温热预处理秸秆调质污泥共发酵产挥发酸的方法 |
| CN108048507A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-05-18 | 中溶科技股份有限公司 | 一种利用农作物秸秆产业化生产乙醇的方法 |
-
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101863692A (zh) * | 2009-04-29 | 2010-10-20 | 岳寿松 | 利用城市生活污泥制备生物有机肥的方法 |
| CN101914576A (zh) * | 2010-07-16 | 2010-12-15 | 华南农业大学 | 一种利用造纸污泥与味精废液混合发酵产乙醇和甲烷的方法 |
| CN104593469A (zh) * | 2015-01-18 | 2015-05-06 | 徐州川海环保科技有限公司 | 一种处理低浓度污水外加碳源的制备方法 |
| CN106242221A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-12-21 | 江苏力维检测科技有限公司 | 一种提高剩余污泥厌氧发酵产沼气的方法 |
| CN106701837A (zh) * | 2016-12-08 | 2017-05-24 | 郑州凯山生化工程有限公司 | 一种农业秸秆和剩余污泥混合微贮稳定化预处理方法 |
| CN106967759A (zh) * | 2017-05-24 | 2017-07-21 | 辽宁大学 | 一种短时低温热预处理秸秆调质污泥共发酵产挥发酸的方法 |
| CN108048507A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-05-18 | 中溶科技股份有限公司 | 一种利用农作物秸秆产业化生产乙醇的方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 吕继良等: "稻草和污泥同步糖化发酵转化乙醇研究", 《湖北理工学院学报》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113248097A (zh) * | 2021-05-26 | 2021-08-13 | 北京科技大学 | 一种剩余污泥预处理方法 |
| CN114875076A (zh) * | 2022-06-28 | 2022-08-09 | 昆明理工大学 | 一种污泥与餐厨垃圾联合发酵产乙醇的技术方法 |
| CN115417567A (zh) * | 2022-08-30 | 2022-12-02 | 中冶华天工程技术有限公司 | 一种基于碳源回用且脱水性能稳定的剩余污泥水解酸化方法 |
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190517 |