基于碳源回用目标的剩余污泥水解酸化产物调控研究

生态环境学报2017,26(4):676-680http://www.jeesci.comEcologyandEnvironmentalSciencesE-mail:editor@jeesci.com基金项目：广州市科技计划项目（2014Y2-00522）；广东省应用型科技研发专项资金项目（2016B020240005）；广州市产学研协同创新重大专项（201604020055）作者简介：李平（1968年生），男，副教授，博士，研究方向为环境生物技术。E-mail:pli@scut.edu.cn*通信作者收稿日期：2017-03-15基于碳源回用目标的剩余污泥水解酸化产物调控研究李平1,2,3*，朱凤霞1,2,3，王丽苹1,2,3，王苏女1,2,3，于可可1,2,3，吴锦华1,2,3，胡勇有1,2,31.华南理工大学环境与能源学院工业聚集区污染控制与生态修复教育部重点实验室，广东广州510006；2.华南理工大学污染控制与生态修复广东省普通高等学校重点实验室，广东广州510006；3.华南理工大学固体废物处理与资源化广东省环境保护重点实验室，广东广州510006摘要：剩余污泥水解酸化产生的挥发性脂肪酸（VFAs）等有机物可作为补充碳源回用于低C/N比城市污水脱氮除磷系统中。然而，在污泥水解酸化过程中由于甲烷菌等微生物的作用而难以实现水解酸化产物的有效积累。同时，含有高浓度氮磷的污泥水解酸化液直接回用将进一步增加污水处理的氮磷负荷。本研究基于碳源回用目标，在热碱预处理的基础上，采用添加二溴乙烷磺酸钠（BES，2-Bromoethanesulfonicacidsodium）和CaO2的方式对城市污水厂剩余污泥水解酸化过程的主要产物即溶解性有机物（SCOD）、VFAs及氮磷的溶出进行优化调控，旨在得到含有高浓度有机物、低浓度氮磷的污泥水解酸化液以回用于低C/N比城市污水脱氮除磷系统，提高出水水质，为剩余污泥的资源化利用提供理论依据。结果表明，污泥经NaOH预处理后，添加BES可有效提高水解酸化过程SCOD、VFAs的积累，其最高质量浓度分别达到6169.8mg·L-1及1335.0mg·L-1，较对照组分别提高66.7%、192.5%，其中，VFAs中乙酸的质量分数达到66.0%。添加CaO2的实验组酸化液中，NH4+-N和PO43--P的溶出量显著降低，分别降至200.7mg·L-1、9.6mg·L-1，较对照组分别减少了59.6%、65.7%。同时添加BES和CaO2的组合体系在实现污泥水解酸化过程SCOD、VFAs累积的同时有效降低了氨氮和正磷酸盐的溶出，所获取的剩余污泥水解酸化产物可作为低C/N比城市污水脱氮除磷提标升级的优质碳源，实现了剩余污泥的资源化回用。关键词：剩余污泥；水解酸化；挥发性脂肪酸；产物调控；资源化利用DOI:10.16258/j.cnki.1674-5906.2017.04.019中图分类号：X705文献标志码：A文章编号：1674-5906（2017）04-0676-05引用格式：李平,朱凤霞,王丽苹,王苏女,于可可,吴锦华,胡勇有.2017.基于碳源回用目标的剩余污泥水解酸化产物调控研究[J].生态环境学报,26(4):676-680.LIPing,ZHUFengxia,WANGLiping,WANGSunü,YUKeke,WUJinhua,HUYongyou.2017.Studyontheproductsregulationofwasteactivatedsludgehydrolyticacidificationbasedoncarbonsourcerecycling[J].EcologyandEnvironmentalSciences,26(4):676-680.截止2014年底，中国城镇污水处理厂每年产生含水率为80%的污泥超过4×107t（刘阳等，2016），城市污泥的处理处置已经成为制约整个污水处理行业发展的瓶颈问题（Erdenetal.，2010；Erdenetal.，2011）。目前，中国城镇污水处理厂进水水质C/N比普遍偏低，为满足污水厂提标升级的迫切需求，需要向污水中投加额外碳源（如甲醇、乙酸钠等），但外碳源的投加将大大增加污水的处理成本（Pengetal.，2006；罗玉龙等，2016）。剩余污泥水解酸化产生挥发性脂肪酸（VFAs）是实现污泥减量和资源化利用的有效途径（Leeetal.，2014；Yuetal.，2013）。研究表明热碱预处理能够破坏微生物细胞壁，促进胞外聚合物（EPS）的溶解及内碳源的释放（高永青等，2010；Xiaoetal.，2015；韩玉伟等，2016）。厌氧微生物通过水解酸化作用可将污泥中的溶解性有机物转化为易被微生物利用的挥发性脂肪酸。已有研究表明，在污泥