一种提高剩余污泥厌氧发酵甲烷产量的方法技术

本发明专利技术属于固体废物资源化利用领域，公开一种利用污水处理厂剩余污泥厌氧发酵产甲烷的方法。所述方法具体为：以污水处理厂二沉池中的剩余污泥经重力沉降后作为发酵底物，向适量体积的污泥中投加一定量的过氧化钙，预处理一段时间后再加入等体积的新鲜污泥作为接种体经行厌氧发酵。实验表明，此方法可以提高剩余污泥厌氧发酵甲烷的产量，最高可达232.37mL/g VSS。本发明专利技术通过加入接种体和控制预处理时间，既可提高低有机质污泥厌氧发酵甲烷的产量，还可达到污泥资源化和减量化的目的，促进了有机质污泥的资源化利用。

A method to increase methane production from anaerobic fermentation of excess sludge

The invention belongs to the field of solid waste resource utilization, and discloses a method for producing methane by anaerobic fermentation of surplus sludge of a sewage treatment plant. The method is as follows: the residual sludge in the two sedimentation tank of the sewage treatment plant is used as the fermentation substrate after gravity settlement, and a certain amount of calcium peroxide is added to the amount of sludge in the volume of sludge. After a period of pretreatment, the fresh sludge of the same volume is added to the anaerobic fermentation. The experiment shows that this method can increase the methane production of anaerobic fermentation of excess sludge, up to 232.37mL/g VSS. By adding inoculating body and controlling the pretreatment time, the invention can not only improve the production of methane in the anaerobic fermentation of low organic sludge, but also achieve the purpose of sludge resource and reduction, and promote the utilization of organic matter sludge.

【技术实现步骤摘要】
一种提高剩余污泥厌氧发酵甲烷产量的方法
本专利技术是一种提高剩余污泥厌氧发酵甲烷产量的方法，涉及固体废物资源化利用领域。技术背景城市发展过程中，随着人口不断增加，生活污水处理越来越困难，如何科学有效地处理生活污水，成为城市发展亟待解决的问题。截至2016年年末，全国城市共有污水处理厂2039座，比上年增加95座，污水厂日处理能力14910万立方米，比上年增长6.2％，排水管道长度57.7万公里，比上年增长6.9％。全国县城共有污水处理厂1513座，比上年减少86座，污水厂日处理能力3036万立方米，比上年增长1.2％，排水管道长度17.2万公里，比上年增长2.4％。全国68.7％的行政村有集中供水，20％的行政村对生活污水进行了处理，65％的行政村对生活垃圾进行处理。活性污泥法是现目前污水处理厂应用最广泛的污水处理方法，该方法具有诸多优点，但是在处理污水过程中同时也会产生大量剩余活性污泥，剩余活性污泥是一种由有机物质残片、细菌菌体、无机颗粒和胶体等组成的极其复杂的非均质体。剩余活性污泥含有病原体、重金属和持久性有机物等有毒有害物质，未经有效处理排放到环境中，极易对地下水、土壤等造成二次污染，直接威胁环境安全和公众健康。根据前人研究发现剩余污泥的厌氧消化能够有效实现污泥的减量化和无害化，同时以甲烷的形式回收能源，得到了较为广泛的研究和应用，厌氧消化过程中，微生物细胞壁阻碍了污泥中有机物的释放与利用，以及厌氧菌对污泥中有机质的降解，水解阶段成为其限速步骤，而通过预处理破碎细胞壁将胞内有机质释放出来，则可有效地改善污泥的消化性能。中国专利CN104031949A公布了一种利用过氧化钙提高剩余污泥厌氧发酵产酸的方法，先向污水处理厂浓缩剩余活性污泥中投加过氧化钙，然后密封于30-40℃，并以100-200rpm的速度搅拌。结果表明，过氧化钙可促进颗粒性有机物的溶解，提高溶解性有机物的酸化程度。中国专利CN105254150A公布了一种过氧化钙/微波联合预处理技术提高污泥厌氧消化产甲烷，结果表明，该技术可促进颗粒性有机物的溶解，提高污泥厌氧消化甲烷的产量，且厌氧消化后污泥的脱水性能得到提高。说明过氧化钙在厌氧发酵方面的可应用性很强，但是以上专利技术过氧化钙投加量大，甲烷产量低，有待进一步的优化。
技术实现思路
针对传统厌氧发酵工程中出现的问题与不足，提供一种经济高效，节能环保的解决措施，通过向污泥中投加过氧化钙和接种污泥，提高污泥的可生化性，增加甲烷的产量。具体步骤如下：以经重力沉降后的污水处理厂二沉池中的剩余污泥作为发酵底物，向适量体积的污泥中投加0.15±0.02g/gVSS的过氧化钙并搅拌，预处理15±1h后再加入等体积新鲜污泥作为接种体，混匀，将污泥放入厌氧发酵反应器中，调节pH＝7.0±0.2，曝氮气后经行后续的恒温发酵40天。产生的气体收集利用。本专利技术所述的预处理方法简单高效，节能环保。从经济角度，循环利用消化液，不需要增设专门的管道和反应器，所涉及投加的过氧化钙廉价易得，而且投加量小。从环保角度，过氧化钙无毒无害，不会对环境造成二次污染。附图说明图1为本专利技术的工艺流程示意图。图2为经不同时间预处理污泥上清液中的溶解性化学需氧量SCOD。图3为本专利技术厌氧发酵累积甲烷产量图。具体实施例以下结合具体实施例对本专利技术进行说明，应当被认为所举实例只是为了更好的阐述本专利技术，不包括本专利技术的所有内容，也不限制本专利技术的保护范围。实施例1：(1)某城市污水处理厂剩余污泥经重力沉降后，含水率为97.5％-99％，挥发性总固体VSS占悬浮总固体TSS的比例为47％-49％，以此污泥为发酵底物和接种污泥。(2)向(1)中的污泥中投加0.15±0.02g/gVSS过氧化钙，搅拌，处理6h后加入等体积的新鲜污泥作为接种体，混匀，将污泥放入厌氧发酵反应器中，调节pH＝7.0±0.2，曝氮气后置于35℃，120r/min的摇床发酵40天。(3)实验结果表明，本专利技术对促进污泥胞内物质溶出的效果明显，同时可以显著提高甲烷的产量，经过6h预处理溶解性化学需氧量达到1736mg/L是原始污泥(浓缩污泥)的7倍(见图二)，40天甲烷的累计产量可达156.85mL/gVSS，是对照组(仅投加0.15±0.02g/gVSS过氧化钙未接种)的8.4倍(见图三)。实施例2：(1)先将污水处理厂二沉池剩余污泥浓缩，挥发性总固体VSS占悬浮总固体TSS的比例为47％-49％，以此污泥为发酵底物和接种污泥。(2)向(1)中的污泥中投加0.15±0.02g/gVSS过氧化钙，搅拌，处理15h后加入等体积的新鲜污泥作为接种体，混匀，将污泥放入厌氧发酵反应器中，调节pH＝7.0±0.2，曝氮气后置于35℃，120r/min的摇床发酵40天。(3)实验结果表明，本专利技术对促进污泥胞内物质溶出的效果明显，同时可以显著提高甲烷的产量，经过15h预处理溶解性化学需氧量达到4560mg/L是原始污泥(浓缩污泥)的18.4倍(见图二)，40天甲烷的累计产量可达232.37mL/gVSS，是对照组(仅投加0.15±0.02g/gVSS过氧化钙未接种)的12.4倍(见图三)。实施例3：(1)先将污水处理厂二沉池剩余污泥浓缩，挥发性总固体VSS占悬浮总固体TSS的比例为47％-49％，以此污泥为发酵底物和接种污泥。(2)向(1)中的污泥中投加0.15±0.02g/gVSS过氧化钙，搅拌，处理24h后加入等体积的新鲜污泥作为接种体，混匀，将污泥放入厌氧发酵反应器中，调节pH＝7.0±0.2，曝氮气后置于35℃，120r/min的摇床发酵40天。(3)实验结果表明，本专利技术对促进污泥胞内物质溶出的效果明显，同时可以显著提高甲烷的产量，经过24h预处理溶解性化学需氧量达到1528mg/L是原始污泥(浓缩污泥)的6.2倍(见图二)，40天甲烷的累计产量可达143.99mL/gVSS，是对照组(仅投加0.15±0.02g/gVSS过氧化钙未接种)的7.7倍(见图三)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高剩余污泥厌氧发酵甲烷产量的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：以经重力沉降后的污水处理厂二沉池中的剩余污泥作为发酵底物，向适量体积的污泥中投加一定量的过氧化钙并搅拌，预处理一段时间后再按照一定比例加入新鲜污泥作为接种体，将污泥放入厌氧发酵反应器中，调节pH，曝氮气后经行后续的恒温温发酵。

【技术特征摘要】
1.一种提高剩余污泥厌氧发酵甲烷产量的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：以经重力沉降后的污水处理厂二沉池中的剩余污泥作为发酵底物，向适量体积的污泥中投加一定量的过氧化钙并搅拌，预处理一段时间后再按照一定比例加入新鲜污泥作为接种体，将污泥放入厌氧发酵反应器中，调节pH，曝氮气后经行后续的恒温温发酵。2.根据权利要求1所述的提高剩余污泥厌氧发酵甲烷产量的方法，其特征在于：所述的发酵底物含水率为97.5％-99％，挥发性总固体VSS占悬浮总固体TSS的比例为47％-49％。3.根据权利要求1所述的提高剩余污泥厌氧发酵甲烷产量的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：何丹丹，王冬波，徐秋翔，刘强，刘旭冉，张丹，段玉莹，李小明，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43