一種提高含磷酸鐵污泥厭氧發(fā)酵磷釋放率的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于污泥處理與磷資源回收領(lǐng)域，涉及一種促進(jìn)污泥厭氧發(fā)酵釋放磷的技 術(shù)，尤其是涉及一種提高含磷酸鐵污泥厭氧發(fā)酵過程中磷釋放率的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為地球上一種不可再生的資源，磷資源短缺現(xiàn)狀越來越嚴(yán)峻。同時(shí)水體中磷含 量過高能刺激藻類和其他一些光合微生物的生長(zhǎng)引起富營(yíng)養(yǎng)化，成為主要的環(huán)境問題之 一，嚴(yán)重制約著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。
[0003] 如何有效地除磷和進(jìn)行磷資源回收一直是備受關(guān)注的焦點(diǎn)。目前，污水中磷的去 除主要通過生物強(qiáng)化除磷法（EBPR)和化學(xué)除磷法。生物強(qiáng)化除磷利用聚磷菌將污水中的 磷轉(zhuǎn)移到剩余污泥中，使污泥中的含磷率能達(dá)到5?13% ;化學(xué)沉淀法利用投加一定的絮 凝劑如？冗13等去除懸浮固體（SS)、膠體和磷，此過程形成的污泥中包含大量的Fe (OH) 3和 FePO4。無論是生物除磷工藝還是化學(xué)除磷工藝，最終污水中大部分的磷元素都富集在剩余 污泥中。剩余污泥厭氧發(fā)酵過程中能釋出一定量的磷，但是純粹發(fā)酵法釋出的磷濃度有限， 并且污泥本身含有大量金屬離子，釋出的磷容易與這些金屬離子發(fā)生再沉淀，如EBPR污泥 直接厭氧發(fā)酵時(shí)，消化罐中易形成磷酸銨鎂（俗稱鳥糞石）沉淀，這些沉淀可能堵塞反應(yīng)器 管路，帶來嚴(yán)重的操作問題。所以，改變傳統(tǒng)污泥厭氧發(fā)酵工藝，強(qiáng)化剩余污泥厭氧發(fā)酵釋 磷，分離富磷上清液，既可有效實(shí)現(xiàn)污泥中磷的資源化回收，又可避免磷在厭氧反應(yīng)器中再 次沉淀造成堵塞問題。
[0004] 硫化鈉（Na2S)是一種極易溶于水并呈強(qiáng)堿性的鈉鹽，它可與多種金屬離子形成難 溶的沉淀物質(zhì)。Na 2S能快速與FePO4*的鐵發(fā)生沉淀，將磷釋出。硫化鈉沉淀法用于提高 含F(xiàn)ePCV污泥厭氧發(fā)酵釋放磷具有廣闊的應(yīng)用前景。首先，可以通過形成FeS x(主要為FeS 和FeS2)沉淀的方法從含F(xiàn)ePO4污泥中回收磷。其次，硫化鈉沉淀法可以沉淀污泥中大量金 屬離子，減少釋出的磷再沉淀。再次，Na 2S具有強(qiáng)堿性和強(qiáng)還原性，能破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使得污 泥中有機(jī)顆粒變得松散，對(duì)污泥厭氧發(fā)酵有機(jī)物的溶出、污泥減量化有促進(jìn)作用。
[0005] 目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)Na2S應(yīng)用于含F(xiàn)ePCV污泥厭氧發(fā)酵釋磷方面的研宄較少，也沒有相 關(guān)專利。由于化學(xué)除磷工藝在城市污水處理廠仍被廣泛應(yīng)用，其中鐵鹽混凝劑的應(yīng)用會(huì)導(dǎo) 致FePO 4的形成，因此采用Na 2S促進(jìn)含F(xiàn)ePCV污泥厭氧發(fā)酵過程磷釋放，提高污泥發(fā)酵上清 液中的磷含量，對(duì)后續(xù)進(jìn)一步磷的回收利用具有重要意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種提高含磷酸鐵 污泥厭氧發(fā)酵磷釋放率的方法，本方法一方面能夠促進(jìn)化學(xué)除磷產(chǎn)生的含F(xiàn)ePO4S泥中的 磷大量釋放，尤其是可促進(jìn)化學(xué)磷的釋放，另一方面防止污泥厭氧發(fā)酵過程中釋出的磷再 沉淀。
[0008] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0009] 一種提高含磷酸鐵污泥厭氧發(fā)酵磷釋放率的方法，該方法包括以下步驟：
[0010] (1)將含磷酸鐵（FePO4)污泥放在反應(yīng)器內(nèi)，在室溫下靜沉24h，排出上清液，得到 濃縮的混合污泥，污泥總懸浮固體（TSS)含量約為10?16g/L ;
[0011] (2)針對(duì)實(shí)際污水廠化學(xué)除磷產(chǎn)生的混合污泥，根據(jù)含F(xiàn)ePCV污泥總懸浮固體含量 加入一定量的Na 2S，密閉反應(yīng)器，在30?40°C條件下厭氧發(fā)酵5?10天，則既能使含F(xiàn)ePO4 污泥中的磷大量釋放，又能防止污泥厭氧發(fā)酵過程中釋出的磷再沉淀，從而提高含磷酸鐵 的化學(xué)-生物混合污泥厭氧發(fā)酵釋磷率，以及上清液中的磷濃度。
[0012] 步驟（1)所述的含F(xiàn)ePCV污泥為污水廠投加鐵鹽進(jìn)行化學(xué)除磷后產(chǎn)生的剩余污 泥，該污泥既含有生物法產(chǎn)生的活性污泥又含有FePO 4化學(xué)污泥。
[0013] 步驟⑵所述的根據(jù)含F(xiàn)ePO4S泥總懸浮固體（TSS)含量加入的Na2S固體的量為 0. 03?0. 30g/g TSS，即可實(shí)現(xiàn)較高的磷釋放率為60?90%。
[0014] 本發(fā)明既能使化學(xué)除磷產(chǎn)生的含F(xiàn)ePO4污泥中的磷大量釋放，又能防止污泥厭氧 發(fā)酵釋出的磷再沉淀，是考慮到利用Na 2S的強(qiáng)堿性和強(qiáng)還原性，既能與鐵鹽除磷之后產(chǎn)生 的FePO4*的鐵離子形成難溶的FeS x沉淀，又能沉淀污泥本身含有的大量金屬離子等。
[0015] 本發(fā)明的技術(shù)原理為：污泥厭氧發(fā)酵過程中，部分微生物細(xì)胞溶解，胞內(nèi)物質(zhì)溶 出，使得厭氧發(fā)酵上清液中含有一定量的有機(jī)物、氮、磷；而磷酸鐵、磷酸鋁等化學(xué)磷沉淀中 的磷在厭氧發(fā)酵過程中較難釋放出來。在含F(xiàn)ePCV污泥中加入一定的Na 2S進(jìn)行厭氧發(fā)酵，利 用Na2S與FePO4*的鐵離子形成難溶的FeS x沉淀，可以有效促使FePO 4釋磷，同時(shí)硫離子與 污泥本身含有的大量金屬離子發(fā)生沉淀，可以減少釋出的磷發(fā)生再沉淀，從而提高含F(xiàn)ePO 4 污泥厭氧發(fā)酵過程中的釋磷率。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果：
[0017] (1)本方法既能使鐵鹽除磷產(chǎn)生的含F(xiàn)ePCV污泥中的磷大量釋放，又能防止污泥厭 氧發(fā)酵釋出的磷再沉淀，能提高發(fā)酵上清液的磷濃度。與未投加 Na2S相比，投加后含F(xiàn)ePO4 污泥的釋磷率能提高10%?50%，在選擇適當(dāng)?shù)墓桃悍蛛x手段后，可實(shí)現(xiàn)對(duì)磷資源的回 收，有利于對(duì)剩余污泥的資源化利用。
[0018] (2)該方法條件下，加0. 03?0. 30gNa2S/gTSS與含F(xiàn)ePO4S泥共同厭氧發(fā)酵時(shí)， 厭氧發(fā)酵5?10天內(nèi)，溶出的有機(jī)物濃度比不投加 Na2S時(shí)高100%?850%，產(chǎn)酸量比不 投加 Na2S時(shí)高20 %?450 %。
[0019] (3)該方法條件下，加入Na2S與含F(xiàn)ePCV污泥共同厭氧發(fā)酵時(shí)，能促進(jìn)污泥揮發(fā)性 懸浮固體（VSS)的減量，加0. 03?0. 30gNa2S/gTSS與含F(xiàn)ePO4S泥共同厭氧發(fā)酵時(shí)，VSS 的減量百分?jǐn)?shù)能提高6%?18%。
[0020] 本發(fā)明克服了純粹發(fā)酵法剩余污泥上清液磷積累濃度低的缺陷，克服了調(diào)pH法 厭氧發(fā)酵生物磷釋出多但化學(xué)磷釋出受限制的缺陷，也克服了釋出的磷容易發(fā)生再沉淀的 缺陷。本發(fā)明具有更好的可操作性和可控制性。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0022] 實(shí)施例1
[0023] (1)分別取400mL濃縮后的不含？〇?04生物污泥、含F(xiàn)ePO 4混合污泥（總懸浮固體 濃度為11. 20g/L，揮發(fā)性懸浮固體濃度為7. I lg/L)加入不同的反應(yīng)器中，分別加入Na2S使 其濃度為〇. 〇4gNa2S/gTSS，密閉反應(yīng)器在35°C條件下厭氧發(fā)酵7天。同時(shí)以不加 Na2S的反 應(yīng)器作為對(duì)照。
[0024] (2)每24小時(shí)取樣一次，測(cè)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組污泥厭氧發(fā)酵上清液中的正磷酸鹽 (Ρ0 43_-Ρ)、溶解性有機(jī)碳（STOC)、揮發(fā)性脂肪酸（VFA)的濃度。
[0025] (3)厭氧發(fā)酵7天后測(cè)TSS濃度和VSS濃度。
[0026] (4)不同情況下混合污泥、生物污泥和化學(xué)污泥的釋磷率分別通過公式（1)、（2)、 (3)算出。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種提高含磷酸鐵污泥厭氧發(fā)酵磷釋放率的方法，其特征在于，針對(duì)污水廠用鐵鹽 化學(xué)除磷產(chǎn)生的混合污泥，根據(jù)含F(xiàn)ePCV污泥總懸浮固體含量加入一定量的Na 2S，密閉反應(yīng) 器，厭氧發(fā)酵處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高含磷酸鐵污泥厭氧發(fā)酵磷釋放率的方法，其特征在 于，所述的Na2S固體的投加量為0. 03?0. 30g/g總懸浮固體含量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高含磷酸鐵污泥厭氧發(fā)酵磷釋放率的方法，其特征在 于，適用混合污泥的pH值范圍為2?12。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高含磷酸鐵污泥厭氧發(fā)酵磷釋放率的方法，其特征在 于，所述發(fā)酵溫度為30?40°C。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高含磷酸鐵污泥厭氧發(fā)酵磷釋放率的方法，其特征在 于，所述發(fā)酵時(shí)間為5?10天。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高含磷酸鐵污泥厭氧發(fā)酵磷釋放率的方法，其特征在 于，將含磷酸鐵污泥放在反應(yīng)器內(nèi)，在室溫下靜沉24h，排出上清液，得到濃縮的混合污泥。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高含磷酸鐵污泥厭氧發(fā)酵磷釋放率的方法，其特征在 于，所述的混合污泥中污泥總懸浮固體含量為10?16g/L。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種提高含磷酸鐵污泥厭氧發(fā)酵磷釋放率的方法，包括以下步驟：將濃縮后的含磷酸鐵污泥放入反應(yīng)器內(nèi)，根據(jù)含磷酸鐵污泥總懸浮固體含量加入一定量的Na2S，密閉反應(yīng)器，在30～40℃條件下厭氧發(fā)酵5～10天，能使化學(xué)除磷產(chǎn)生的含磷酸鐵污泥中的磷大量釋放，尤其是可促進(jìn)化學(xué)磷的釋放。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能提高含磷酸鐵污泥厭氧發(fā)酵的磷釋放率，同時(shí)有利于有機(jī)物的釋放，提高后期磷的回收率，實(shí)現(xiàn)污泥的進(jìn)一步資源化和減量化?？朔思兇獍l(fā)酵法剩余污泥上清液磷積累濃度低的缺陷，克服了調(diào)pH法厭氧發(fā)酵生物磷釋出多但化學(xué)磷釋出受限制的缺陷，也克服了釋出的磷容易發(fā)生再沉淀的缺陷，有更好的可操作性和可控制性。
【IPC分類】C02F11-04
【公開號(hào)】CN104609688
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510003286
【發(fā)明人】李詠梅, 孫靜, 王策, 李賈丞, 曹特特, 吳健
【申請(qǐng)人】同濟(jì)大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年1月4日