公布日：2022.04.29
申請日：2022.02.15
分類(lèi)號：C12P7/54(2006.01)I;C02F11/10(2006.01)I;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種避、促結合的污泥水解液二次厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸激勵方法，先將待處理的污泥調至一定的含水量，在高溫高壓下進(jìn)行熱水解，然通過(guò)固液分離去除熱水解產(chǎn)物中的固相殘渣，再加入生物炭或活性炭，以吸附、降低抑制性組分，然后接種發(fā)酵產(chǎn)酸污泥進(jìn)行第一次發(fā)酵產(chǎn)酸，在第一次發(fā)酵產(chǎn)酸穩定后加入蛋白水解酶和多糖水解酶進(jìn)行第二次厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸。本發(fā)明方法利用炭材料吸附抑制性副產(chǎn)物和發(fā)酵后期投加水解酶刺激的聯(lián)合激勵手段，提高了污泥高溫熱水解液中有機底物的降解，最大程度地使污泥中有機物向高附加值揮發(fā)性脂肪酸轉化，顯著(zhù)提高了污泥厭氧發(fā)酵所產(chǎn)有機酸量；且本發(fā)明方法可以充分利用發(fā)酵底物，實(shí)現了污泥的資源化，具有廣闊的應用前景。
權利要求書(shū)
1.一種避、促結合的污泥水解液二次厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸激勵方法，其特征在于：包括以下步驟：1）熱水解：將待處理的污泥調至一定的含水量，在高溫高壓下進(jìn)行熱水解，使污泥中的有機物釋放入到液相；2）固液分離：通過(guò)固液分離去除步驟1）中得到的熱水解產(chǎn)物中的固相殘渣，得到污泥水解液；3）吸附抑制性組分：向步驟2）中得到的污泥水解液中加入生物炭或活性炭，以吸附、降低抑制性組分；4）一次發(fā)酵：向步驟3）中吸附抑制性組分后的污泥水解液接種發(fā)酵產(chǎn)酸污泥，并氮氣吹脫除氧，進(jìn)行第一次厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸；5）二次發(fā)酵：向步驟4）一次發(fā)酵反應結束的污泥水解液中加入蛋白水解酶和多糖水解酶，再次氮氣吹脫除氧，進(jìn)行第二次厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸。
2.根據權利要求1所述的避、促結合的污泥水解液二次厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸激勵方法，其特征在于：步驟1）中，所述待處理的污泥，其原始pH值為6.5～7.5，TS濃度為30～160g/L，VS濃度為15～100g/L。
3.根據權利要求2所述的避、促結合的污泥水解液二次厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸激勵方法，其特征在于：步驟1）中，所述將待處理的污泥調至含水量為80%～97%。
4.根據權利要求3所述的避、促結合的污泥水解液二次厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸激勵方法，其特征在于：步驟1）中，所述熱水解的參數為：溫度150～200℃，時(shí)間10～120min。
5.根據權利要求1所述的避、促結合的污泥水解液二次厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸激勵方法，其特征在于：步驟3）中，所述吸附抑制性組分添加的生物炭或活性炭的量為5～15g/L。
6.根據權利要求1所述的避、促結合的污泥水解液二次厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸激勵方法，其特征在于：步驟4）中，所述接種發(fā)酵產(chǎn)酸污泥接種的體積比為5～15%。
7.根據權利要求1所述的避、促結合的污泥水解液二次厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸激勵方法，其特征在于：步驟5）中，所述添加的蛋白水解酶和多糖水解酶的量均為0～50mg/L；且為第一次厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸反應穩定后添加。
8.根據權利要求1所述的避、促結合的污泥水解液二次厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸激勵方法，其特征在于：步驟4）和步驟5）中，所述厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的反應溫度均為20～60℃；其中，第一次厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸時(shí)間為5～7天。
9.根據權利要求6所述的避、促結合的污泥水解液二次厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸激勵方法，其特征在于：步驟4）和步驟5）中，所述厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的反應的pH均控制在9～11。
10.一種根據權利要求1-9任意一項所述的避、促結合的污泥水解液二次厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸激勵方法的應用，其特征在于：將該在避、促結合的污泥水解液二次厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸激勵方法應用于有機固廢處理領(lǐng)域。
發(fā)明內容
針對上述存在的污泥熱水解液中抑制性物質(zhì)含量高、水解酶活性低等問(wèn)題，本發(fā)明提供一種避、促結合的污泥水解液二次厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸激勵方法，利用生物炭或活性炭吸附弱化副產(chǎn)物抑制，通過(guò)投加水解酶二次發(fā)酵，有效的規避了抑制性物質(zhì)的干擾，成功地實(shí)現了水解酶活性的強化，最終達到了污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸轉化率的大大提高。具體技術(shù)方案如下：首先，本發(fā)明提供一種避、促結合的污泥水解液二次厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸激勵方法，該方法包括以下步驟：1）熱水解：將待處理的污泥調至一定的含水量，在高溫高壓下進(jìn)行熱水解，使污泥中的有機物釋放入到液相；2）固液分離：通過(guò)固液分離去除步驟1）中得到的熱水解產(chǎn)物中的固相殘渣，得到污泥水解液；3）吸附抑制性組分：向步驟2）中得到的污泥水解液中加入生物炭或活性炭，以吸附、降低抑制性組分；4）一次發(fā)酵：向步驟3）中吸附抑制性組分后的污泥水解液接種發(fā)酵產(chǎn)酸污泥，并氮氣吹脫除氧，進(jìn)行第一次厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸；5）二次發(fā)酵：向步驟4）一次發(fā)酵反應結束的污泥水解液中加入蛋白水解酶和多糖水解酶，再次氮氣吹脫除氧，進(jìn)行第二次厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸。
前述的避、促結合的污泥水解液二次厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸激勵方法，步驟1）中，所述待處理的污泥，其原始pH值為6.5～7.5，TS濃度為30～160g/L，VS濃度為15～100g/L。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案的，步驟1）中，所述將待處理的污泥調至含水量為80%～97%。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案的，步驟1）中，所述熱水解的參數為：溫度150～200℃、時(shí)間10～120min。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案的，步驟3）中，所述吸附抑制性組分添加的生物炭或活性炭的量為5～15g/L。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案的，步驟4）中，所述接種發(fā)酵產(chǎn)酸污泥接種的體積比為5～15%。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案的，步驟5）中，所述添加的蛋白水解酶和多糖水解酶的量均為0～50mg/L。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案的，步驟4）和步驟5）中，所述厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的反應溫度均為20～60℃；其中，第一次厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸時(shí)間為5～7天，優(yōu)選為6天。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案的，步驟4）和步驟5）中，所述厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的反應的pH均控制在9～11。
其次，本發(fā)明提供一種前述的避、促結合的污泥水解液二次厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸激勵方法的應用方式，該應用方式為將該在避、促結合的污泥水解液二次厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸激勵方法應用于有機固廢處理領(lǐng)域。
本發(fā)明的有益效果是：
1）本發(fā)明方法利用炭材料吸附抑制性副產(chǎn)物和發(fā)酵后期投加水解酶刺激的聯(lián)合激勵手段，提高了污泥高溫熱水解液中有機底物的降解，最大程度地使污泥中有機物向高附加值揮發(fā)性脂肪酸（VFAs）轉化，顯著(zhù)提高了污泥厭氧發(fā)酵所產(chǎn)有機酸量。
2）本發(fā)明方法在污泥高溫熱水解液發(fā)酵產(chǎn)酸前投加生物炭或活性炭，可以吸附水解液中的呋喃類(lèi)、酚類(lèi)化合物等難降解物質(zhì)，減輕它們及其他副產(chǎn)物的抑制作用，改善水解液的發(fā)酵產(chǎn)酸效果；而且加入的生物炭還可參與微生物的直接種間電子傳遞，提高微生物的代謝活力，從而促進(jìn)有機污染物的降解。
3）本發(fā)明方法在污泥高溫熱水解液發(fā)酵產(chǎn)酸結束后，添加蛋白質(zhì)和多糖水解酶，進(jìn)行二次發(fā)酵，可以緩解發(fā)酵過(guò)程中水解酶失活造成的底物殘留，提高污泥有機物的整體轉化率。
4）試驗結果表明，采用本發(fā)明方法污泥液態(tài)發(fā)酵產(chǎn)酸率可提高34.38%；且本發(fā)明方法可以充分利用發(fā)酵底物，為最終實(shí)現剩余污泥的資源化、減量化和無(wú)害化提供了一種新的方法和思路，具有廣闊的應用前景。
（發(fā)明人：劉宏波;黃俊;梅益軍;鄧壯;袁淼卉）
