申请日2014.12.12
公开(公告)日2015.03.25
IPC分类号C02F11/00; C02F11/04; C12P7/40; C12P7/52; C12P7/54
摘要
本发明涉及一种联合预处理活性污泥产短链脂肪酸的方法，包括：(1)将活性污泥经γ-射线照射，制得γ-射线照射后污泥;(2)将γ-射线照射后污泥经超声波处理，制得超声波处理后污泥;(3)调节超声波处理后污泥的pH值，在经厌氧发酵，制得联合预处理活性污泥。本发明将活性污泥经过γ-射线照射和超声波预处理后，可以显著提高污泥中的蛋白质、多糖等有机物溶解于水中，从而为污泥发酵产酸提供丰富的可溶于水的有机基质，提高污泥的产酸速率，缩短污泥厌氧发酵的时间，且对改进和优化现有污泥处理系统，节能降耗、减少运行成本具有重大意义。
权利要求书
1.一种联合预处理活性污泥产短链脂肪酸的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将活性污泥经γ-射线照射，照射强度7.0～25kGy，照射时间8～12s，制得γ-射线 照射后污泥;
(2)将步骤(1)制得的γ-射线照射后污泥经超声波处理，超声波频率为20～40KHz， 超声波声能密度为1.0～1.2W/mL，处理时间20～60min，制得超声波处理后污泥;
(3)调节步骤(2)制得的超声波处理后污泥的pH值至9～12，在温度25～40℃的条 件下厌氧发酵2～6天，制得联合预处理活性污泥。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，照射强度12kGy，照射 时间10s。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，超声波频率为30KHz， 超声波声能密度为1.1W/ml，处理时间40min。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，调节超声波处理后污泥 的pH值至10～11。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，发酵温度为35℃，发 酵时间为4天。
说明书
一种联合预处理活性污泥产短链脂肪酸的方法
技术领域
本发明涉及一种联合预处理活性污泥产短链脂肪酸的方法，属于生物技术技术领域。
背景技术
提高污水收集率和处理率是我国水环境保护的一个重要目标，随着污水处理率的提高， 剩余污泥的处理问题引起越来越多的关注：一方面，每年用于污泥处理处置的费用以惊人的 速度增长，并同时带来严重的二次污染问题;另一方面，污泥中很多有用的资源(特别是碳 源)又被白白浪费掉，理论上讲，对其进行降解处理后可供某一些微生物生长使用，从而再 次产生出使用价值。因此，采用合理的处理方法达到污泥的资源化和减量化不容忽视。
活性污泥水厌氧发酵是目前处理活性污泥获取短链脂肪酸(shoet-chain fatty acids， SCFA)的主要方法。水解菌将不溶性有机物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子 物质转化为易生物降解的小分子物质;小分子有机物在酸化菌作用下生成各种挥发酸，在此 过程中，产生的挥发性短链脂肪酸是重要的代谢产物。水解酸化产生的挥发性的脂肪酸主要 为C2-C6短链有机物(乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸和戊酸等)，可作为内源碳被 脱氮除磷菌利用以去除富营养化污水中的氮和磷，还可用作其他发酵的外加碳源。
中国专利文献CN102229463A(申请号201110128993.7)公开了一种利用超声波强化污 泥水解获取碳源的系统及方法。该方法以城市污水处理厂生物污泥为原料，首先利用超声波 空化效应所产生的水力剪切力，破坏污泥的絮体结构和细胞壁，经超声波预处理后的污泥再 进入厌氧水解反应器，在厌氧条件下，大分子的固态有机物经过一系列的生物水解作用最终 转化为乙酸、丙酸、丁酸等挥发性脂肪酸(VFAs)。
但上述技术的污泥降解速度仍然无法满足市场需求。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种联合预处理活性污泥产短链脂肪酸的方法。
本发明的技术方案如下：
一种联合预处理活性污泥产短链脂肪酸的方法，包括如下步骤：
(1)将活性污泥经γ-射线照射，照射强度7.0～25kGy，照射时间8～12s，制得γ-射线 照射后污泥;
(2)将步骤(1)制得的γ-射线照射后污泥经超声波处理，超声波频率为20～40KHz， 超声波声能密度为1.0～1.2W/mL，处理时间20～60min，制得超声波处理后污泥;
(3)调节步骤(2)制得的超声波处理后污泥的pH值至9～12，在温度25～40℃的条 件下厌氧发酵2～6天，制得联合预处理活性污泥。
根据本发明优选的，所述步骤(1)中，照射强度12kGy，照射时间10s。
根据本发明优选的，所述步骤(2)中，超声波频率为30KHz，超声波声能密度为1.1W/ml， 处理时间40min。
根据本发明优选的，所述步骤(3)中，调节超声波处理后污泥的pH值至10～11。
根据本发明优选的，所述步骤(3)中，发酵温度为35℃，发酵时间为4天。
有益效果
1、本发明将活性污泥经过γ-射线照射和超声波预处理后，可以显著提高污泥中的蛋白 质、多糖等有机物溶解于水中的程度，从而为污泥发酵产酸提供丰富的可溶于水的有机基质， 提高污泥的产酸速率，缩短污泥厌氧发酵的时间，且对改进和优化现有污泥处理系统，节能 降耗、减少运行成本具有重大意义;
2、本发明通过对γ-射线照射和超声波预处理后的污泥进行初始碱性pH条件预处理后， 可以进一步促进污泥溶解、水解并持续产生SCFA;此外，碱性pH值对产甲烷菌的活性有 明显的抑制作用，一定程度上阻止了生成的SCFA的消耗量。因此可以最大化地提高剩余污 泥生物生产SCFA的产量;
3、本发明处理后的污泥富含SCFA，可用于补充污泥厌氧发酵末期碳源的不足，或用于 生产甲烷等清洁能源，从而最大限度的降解剩余污泥中的有机物质，实现了污泥减量化、稳 定化、资源化以及减少污泥有机物污染环境的目的。