CN110467323B - 一种高温微氧和微电流协同处理污泥快速释放内碳源的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高温微氧和微电流协同处理污泥快速释放内碳源的方法，属于污泥的处理与资源化利用技术领域。本发明所述方法为将剩余污泥脱水后，在高温微氧条件下施加100～200mA微电流进行协同消化处理，促进污泥絮体分解与胞内有机物质快速释放，微电流作用下产生的活性氧也使得嗜磷菌代谢作用更为明显，正磷酸盐经同化作用而被微生物体所吸收，消化上清液中磷含量明显降低。本发明所得污泥消化上清液有机质含量高，碳氮、碳磷比明显提升，可作为高品质的污泥内碳源加以利用。

Description

一种高温微氧和微电流协同处理污泥快速释放内碳源的方法
技术领域
本发明公开一种高温微氧和微电流协同处理污泥快速释放内碳源的方法，属于污泥的处理与资源化利用技术领域。
背景技术
碳源是废水生化处理过程中必须营养元素，主要消耗于释磷、反硝化和异养菌代谢。对我国大多数污水处理厂而言，进水COD较低，需要额外补充碳源以保证废水生化处理效果。理论上讲，碳氮摩尔比（C/N）为2.86时即可完成反硝化过程，碳磷摩尔比（C/P）在18～20之间才能获得较为满意的除磷效果；但实际运行经验表明，当进水C/N低于3.4时就必须投加外部碳源。目前，甲醇、乙醇、乙酸盐、葡萄糖等有机物已被用作低C/N废水的外加碳源，但外碳源的投加将直接导致污水处理厂运行成本上升、污泥产量大幅增加，对污水厂的长期运行极为不利。
近些年来，从剩余污泥中开发内碳源日益受到关注。实际应用中通过某些技术手段或方法使污泥细胞壁破裂，促进细胞内有机物向水相中释放，然后收集滤液将其作为污泥内碳源。鉴于污泥微生物细胞壁是一个复杂的半刚性结构，常规厌氧消化或水解酸化等工艺很难使细胞内的溶解性有机物快速释放，研究人员尝试采用热处理或预处理+厌氧发酵等技术手段对剩余污泥进行处理，以破坏污泥的絮体结构、释放污泥内碳源，在释放胞内有机物的同时也将胞内磷元素也释放到上清液，但是该技术没有去除上清液中的磷，导致碳磷比不能明显降低，无法获得更好的污泥营养比。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高温微氧和微电流协同处理污泥快速释放内碳源的方法，将污泥置于高温微氧反应器中，并同时施加微电流进行消化处理，控制消化体系呈弱碱性条件，污泥中蛋白质、多糖类有机质得到快速释放；微电流促进活性氧的产生并增强微生物代谢活动，释放的正磷酸盐经同化作用转化为微生物体内的ATP，上清液中总磷（TP）浓度明显降低；曝气对污泥内碳源释放进程有机质氧化、氮吹脱、短链脂肪酸累积影响明显，适宜的曝气强度对协同处理体系甚为关键。
本发明通过以下技术方案实现：
将污水处理厂剩余污泥脱水处理至固体物浓度为5%~7%，在高温微氧条件下向剩余污泥体系施加微电流进行污泥消化，并调节污泥消化体系pH值为8.6～9.5；协同处理后，消化上清液中SCOD含量上升，氮磷含量降低，污泥内碳源品质提升。高温微氧耦合微电流的消化环境使得剩余污泥快速释放出胞内有机质，短链脂肪酸累积甚为明显。
优选的，本发明施加的微电流的过程采用网状电极板，极板间距为15～30cm，电流为100～200mA。
优选的，本发明所述污泥消化过程中，反应体系的温度为40～50℃，消化时间为84～120 h。
优选的，本发明曝气强度为1.6～2.0 m3空气/(h·m3污泥)。
本发明采用高温微氧消化协同微电流技术处理剩余污泥，除快速释放污泥内碳源外，微电流也将促进嗜热微生物的代谢活动，部分因溶胞作用而释放的磷经生物同化作用转入生物体内，上清液中总磷浓度明显降低，所得污泥上清液具有高SCOD、高碳氮碳磷比。
本发明的有益效果：
（1）本发明在高温微氧条件下向污泥消化体系中施加微电流，协同处理方式使得污泥内碳源在更短时间内得以释放。
（2）本发明在释放污泥内碳源的同时降低了污泥消化上清液中氮磷含量，有效提高了碳氮、碳磷比，污泥内碳源品质更高。
（3）本发明的消化污泥固体物中磷含量高达7.2％，经灼烧、浮选处理可以回收磷，污泥在释放内碳源的同时，也实现了磷的资源化利用。
具体实施方式
下面结合具体实施里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
将污水处理厂剩余污泥进行脱水处理至固体物浓度TS为5%，调节体系pH值为8.6，控制消化反应温度为40℃，曝气强度为1.6m3空气/(h·m3污泥)的条件下，通过相距15cm的渔网状电极板向剩余污泥中施加100mA微电流进行污泥消化。其中，电极板设计为渔网状以促进污泥流动；曝气装置安装于电极板下方，通过曝气给污泥消化体系供氧，同时也使得污泥处于搅动状态。
本实施例中消化体系在120h 时SCOD浓度达到最高值11000mg/L，此时，上清液中磷含量仅为105mg/L，该条件下SCOD/TN和SCOD/TP分别为15:1及104:1，消化污泥固体物中磷含量达6.2％。
相比而言，未施加微电流的消化对照组，消化时间达168h时，SCOD浓度才达到最高值8900 mg/L，消化液中总磷浓度为210mg/L，碳磷比为42:1。
实施例2
将待处理污泥体系pH调整至9.5，曝气强度为2.0m3空气/(h·m3污泥)条件下，控制消化反应温度为45℃，通过相距25cm的渔网状电极板向剩余污泥中施加200mA微电流进行污泥消化，其余操作与实施例1相同。
本实施例中消化体系在108h 时SCOD浓度达到最高值11900mg/L，此时，上清液中磷含量为92mg/L，该条件下SCOD/TN和SCOD/TP分别为13:1及129:1，消化污泥固体物中磷含量达7.1％。
相比而言，未施加微电流的消化对照组，消化时间达154h时，SCOD浓度达到最高值8700 mg/L，该条件下消化液中总磷浓度为160mg/L，碳磷比为54:1。
实施例3
将待处理污泥体系pH调整至9.5，曝气强度为1.8 m3空气/(h·m3污泥)条件下，控制消化反应温度为45℃，通过相距25cm的渔网状电极板向剩余污泥中施加175mA微电流进行污泥消化，其余操作与实施例1相同。
本实施例中消化体系在96h 时SCOD浓度达到最高值12200 mg/L，此时，上清液中磷含量下降为92mg/L，该条件下SCOD/TN和SCOD/TP分别为18:1及132:1，消化污泥固体物中磷含量达7.2％。
相比而言，未施加微电流的消化对照组，消化时间达150 h时SCOD浓度达到最高值7600 mg/L，总磷浓度为198 mg/L，碳磷比为38:1。
实施例4
将待处理的污泥调节体系的pH为9.0，曝气强度为1.8 m3空气/(h·m3污泥)的条件下，控制消化反应温度为50℃，通过相距30cm的渔网状电极板向剩余污泥中施加150mA微电流进行污泥消化，其余操作与实施例1相同。
本实施例中消化体系在84h 时SCOD浓度达到最高值11700mg/L，此时，上清液中磷含量为110 mg/L，该条件下SCOD/TN和SCOD/TP分别为14:1及106:1，消化污泥固体物中磷含量达6.7％。
相比而言，未施加微电流的消化对照组，消化时间达172 h时SCOD浓度达到最高值7900 mg/L，总磷浓度为165 mg/L，碳磷比为48:1。

Claims (1)

1.一种高温微氧和微电流协同处理污泥快速释放内碳源的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：将污水处理厂剩余污泥脱水处理至固体物浓度为5%~7%，在高温微氧条件下向剩余污泥体系施加微电流进行污泥消化，并调节污泥消化体系pH值为8.6～9.5；协同处理后，消化上清液中SCOD含量上升，氮磷含量降低，污泥内碳源品质提升；
施加的微电流的过程采用网状电极板，极板间距为15～30cm，电流为100～200mA；
污泥消化过程中：反应体系的温度为40～50℃，消化时间为84～120 h；
曝气强度为1.6～2.0 m3空气/(h·m3污泥)。
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高温消化条件下污泥内碳源释放进程及特性;陈芳等;《化工进展》;20190527;第38卷(第8期);第3917-3924页 *

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