申请日2013.03.19
公开(公告)日2013.06.19
IPC分类号C02F11/00; C12R1/01; C12N1/20; C02F11/04
摘要
一种城市污水厂剩余污泥资源化方法，本发明涉及剩余污泥资源化方法。本发明要解决目前剩余污泥存在难于培养产氢菌，获得的氢气产量少，导致剩余污泥培养微生物的成本高，污泥资源化利用效率低的问题。方法：一、浓缩;二、破碎;三、制备混合液;四、制备污泥水解液;五、制备污泥水解液培养基;六、培养。本发明产氢效果达到标准培养基产氢效果的92.72%，降低了微生物培养的成本，提高污泥资源化利用效率。本发明用于城市污水厂剩余污泥资源化。
权利要求书
1.一种城市污水厂剩余污泥资源化方法，其特征在于一种城市污水厂剩余污泥资源化 方法，具体是按照以下步骤完成的：
一、将污水处理厂二沉池的剩余污泥进行浓缩，得到含水率为95%～98%的剩余污泥;
二、采用氢氧化钠溶液调节浓缩的剩余污泥的pH值至12，反应30min～90min，然后 将剩余污泥在超声条件下破碎10min～25min，其中超声频率为20KHz～44KHz，超声强度 为0.5W/mL～4W/mL;
三、将步骤二处理后的剩余污泥放入微波反应釜中，进行微波辐照，微波功率为200W ～700W，微波辐照时间为1min～10min，得到混合液;
四、将步骤三得到的混合液离心分离，取上清液，即为污泥水解液;
五、将步骤四得到的污泥水解液加入葡萄糖，再调节pH值至6.8～7.0，然后在氮气气 氛下保持厌氧环境，再经高压灭菌，得到污泥水解液培养基，其中葡萄糖投放量为1g/L～20 g/L;
六、在步骤五得到的污泥水解液培养基中按体积百分含量为10%的比例接种对数生长 期的产氢微生物，在温度为37℃条件下连续培养，培养时间为36h～48h，完成一种城市污 水厂剩余污泥资源化方法;
其中产氢微生物为哈工大产乙醇杆菌B49(Ethanologenbacterium hit B49)，它的保藏 编号为CGMCC No.1153，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院，保藏单位为中国微生 物菌种保藏管理委员会普通微生物中心。
2.根据权利要求1所述的一种城市污水厂剩余污泥资源化方法，其特征在于步骤二中 氢氧化钠溶液的浓度为5mol/L。
3.根据权利要求1所述的一种城市污水厂剩余污泥资源化方法，其特征在于步骤二中 超声强度为0.8W/mL～2W/mL。
4.根据权利要求3所述的一种城市污水厂剩余污泥资源化方法，其特征在于步骤二中 超声强度为1W/mL～1.5W/mL。
5.根据权利要求1所述的一种城市污水厂剩余污泥资源化方法，其特征在于步骤三中 微波功率为300W～400W。
6.根据权利要求5所述的一种城市污水厂剩余污泥资源化方法，其特征在于步骤三中 微波功率为350W。
7.根据权利要求1所述的一种城市污水厂剩余污泥资源化方法，其特征在于步骤五中 高压灭菌的温度为121℃，高压灭菌的时间为15min。
8.根据权利要求1所述的一种城市污水厂剩余污泥资源化方法，其特征在于步骤五中 采用浓度为1mol/L的稀盐酸溶液调节pH。
9.根据权利要求1所述的一种城市污水厂剩余污泥资源化方法，其特征在于步骤五中 葡萄糖投放量为5g/L～15g/L。
10.根据权利要求9所述的一种城市污水厂剩余污泥资源化方法，其特征在于步骤五 中葡萄糖投放量为10g/L。
说明书
一种城市污水厂剩余污泥资源化方法
技术领域
本发明涉及剩余污泥资源化方法。
背景技术
活性污泥法是目前世界上应用最广泛的污水生物处理技术。在活性污泥微生物的代谢 作用下，污水中的有机物得到降解去除，同时活性污泥得到增长。增殖的活性污泥微生物 从系统中排出，称为“剩余污泥”。剩余污泥产量多，可达到达到污水处理量的0.3%-0.5%; 处理难度大，污泥中的有机物大部分为细胞物质，这些有机物为细胞壁所包裹，难以为微 生物所利用;处理设施投资高，可占污水处理厂投资和运行费用的25%-65%。污泥的处 理处置成为城市环境和污水处理厂所面临的沉重负担。
剩余污泥的常规处理处置方法主要有卫生填埋，焚烧热能利用以及传统的好氧消化和 厌氧消化。污泥的填埋是最为方便直接的剩余污泥处置方法，它投资少，容量大，见效快， 但占地量大，运输成本高，且造成填埋场周围的环境恶化，遭受渗沥水，臭气的困扰。焚 烧可以使剩余污泥的体积减少到最小，是一种相对安全的处置方式，但是投资费用高，消 耗大量能源，而且还存在烟气二次污染问题。当产生的污泥量不大时可以考虑采用好氧消 化，而多数情况下，采用好氧消化处理是不经济的。污泥的厌氧消化，不但能够减少污泥 的重量和体积，而且能以沼气的形式回收污泥中生物质能。但污泥中的有机物大部分为细 胞物质，这些有机物为细胞壁所包裹，难以为微生物所利用程造成污泥消化过程停留时间 长。
剩余污泥主要为污泥微生物细胞，含有丰富的有机物(蛋白质、糖类、脂类)、营养 元素(磷、钾等属离子)。蛋白质和多糖为主要成分，在挥发性有机物中，蛋白和多糖占 约90%，其中蛋白约为75.6%，多糖约为15%。以剩余污泥为生物质进行生物产氢，既能 够处理剩余污泥又能够产生清洁能源，具有良好的环境和经济效益，因此近年来受到了广 泛关注。然而，目前剩余污泥存在难于培养产氢菌，且获得的氢气产量少，导致剩余污泥 培养微生物的成本高，污泥资源化利用效率低，而未被很好的利用。
发明内容
本发明要解决目前剩余污泥存在难于培养产氢菌，获得的氢气产量少，导致剩余污泥 培养微生物的成本高，污泥资源化利用效率低的问题，而提供的一种城市污水厂剩余污泥 资源化方法。
一种城市污水厂剩余污泥资源化方法，具体是按照以下步骤完成的：
一、将污水处理厂二沉池的剩余污泥进行浓缩，得到含水率为95%～98%的剩余污泥;
二、采用氢氧化钠溶液调节浓缩的剩余污泥的pH值至12，反应30min～90min，然后 将剩余污泥在超声条件下破碎10min～25min，其中超声频率为20KHz～44KHz，超声强度 为0.5W/mL～4W/mL;
三、将步骤二处理后的剩余污泥放入微波反应釜中，进行微波辐照，微波功率为200 W～700W，微波辐照时间为1min～10min，得到混合液;
四、将步骤三得到的混合液离心分离，取上清液，即为污泥水解液;
五、将步骤四得到的污泥水解液加入葡萄糖，再调节pH值至6.8～7.0，然后在氮气 气氛下保持厌氧环境，再经高压灭菌，得到污泥水解液培养基，其中葡萄糖投放量为1g/L ～20g/L;
六、在步骤五得到的污泥水解液培养基中按体积百分含量为10%的比例接种对数生 长期的产氢微生物，在温度为37℃条件下连续培养，培养时间为36h～48h，完成一种城 市污水厂剩余污泥资源化方法;
其中产氢微生物为哈工大产乙醇杆菌B49(Ethanologenbacterium hit B49)，它的保藏 编号为CGMCC No.1153，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院，保藏单位为中国微 生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心。
上述所用的产氢微生物为哈工大产乙醇杆菌B49(Ethanologenbacterium hit B49)购 买得到。
本发明的有益效果是：1、剩余污泥经过本发明处理后，含有丰富的蛋白质、多糖和 营养盐类，可以微生物的培养提供充足的氮源、盐类和微量元素等，为污泥资源化提供了 新的途径;2、污泥水解液可以有效的替代微生物培养基的基本成分，有效降低微生物培 养成本;3、在污泥水解液培养基中按体积百分含量为10%的比例接种对数生长期的产氢 微生物，在温度为37℃条件下连续培养，测定累计产氢量，累计产氢量达到2215ml H2/L 培养基，达到标准培养基产氢效果的92.72%，降低了微生物培养的成本，提高污泥资源 化利用效率。
本发明用于城市污水厂剩余污泥资源化。