一种强化农村厕所粪便厌氧消化的方法技术

本发明专利技术涉及一种强化农村厕所粪便厌氧消化的方法，该方法为：向农村厕所粪便厌氧消化系统的反应器中投加铁镍羟基络合物，之后进行厌氧消化反应。与现有技术相比，本发明专利技术采用投加铁镍羟基络合物的方法，解决农村厕所粪便厌氧消化过程中存在的氨氮抑制及水解酸化速率缓慢等问题，通过改善厌氧消化环境，提高系统的微生物活性，发挥铁镍协同作用，促进厌氧消化系统的甲烷产量，同时提升系统有机负荷。同时提升系统有机负荷。同时提升系统有机负荷。

【技术实现步骤摘要】
一种强化农村厕所粪便厌氧消化的方法


[0001]本专利技术属于农村厕所粪便处理
，涉及一种强化农村厕所粪便厌氧消化的方法。

技术介绍

[0002]传统的农村厕所粪污处理方式简单，仅经过简易收集后直接用于农田施肥，或者根本不处理而直接排放到自然环境中。人类粪便排泄量大、养分含量高，是环境污染物的重要来源之一。同时，粪便中含有大量致病菌，不当的处理容易导致肠道传染病、寄生虫病和血吸虫病等疾病的流行。目前对源分离粪便的处理方式主要有厌氧消化以及好氧堆肥等。其中，厌氧消化技术可以利用其中的有机质，将其转化为可直接利用的生物能源沼气，从而“变废为宝”，实现废弃物的资源化处理。因此，将农村厕所粪便通过厌氧消化处理不仅可以实现粪便的无害化处理，同时还能为可再生能源领域做出了贡献。
[0003]传统的厌氧消化技术存在产气率低、系统有机负荷低等许多问题，对于农村厕所粪便厌氧消化技术，同时还存在以下两个难点：(1)源分离粪便蛋白质含量高，厌氧消化过程高浓度的游离氨会对产甲烷过程产生抑制；(2)由于固体有机物含量高(占总有机物的53
‑
85％)，因此底物的水解酸化过程缓慢。
[0004]因此，如何提高底物的水解酸化效率至关重要，如何强化源分离粪便厌氧消化、提高厌氧消化产甲烷的效率是研究者关注的重点。由于农村厕所粪便的特殊性，目前对于农村厕所粪便的处理，仍没有很好的解决方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种强化农村厕所粪便厌氧消化的方法。本专利技术采用投加铁镍羟基络合物的方法，解决农村厕所粪便厌氧消化过程中存在的氨氮抑制及水解酸化速率缓慢等问题，通过改善厌氧消化环境，提高系统的微生物活性，发挥铁镍协同作用，促进厌氧消化系统的甲烷产量，同时提升系统有机负荷。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]一种强化农村厕所粪便厌氧消化的方法，该方法为：向农村厕所粪便厌氧消化系统的反应器中投加铁镍羟基络合物，之后进行厌氧消化反应。
[0008]进一步地，所述的铁镍羟基络合物中，铁为二价铁。
[0009]进一步地，所述的铁镍羟基络合物中，铁元素与镍元素的摩尔比为(100
‑
200):1，铁元素与羟基的摩尔比为1:(1
‑
4)。
[0010]进一步地，所述的铁镍羟基络合物的制备方法为：将亚铁盐和镍盐溶于水中，之后在搅拌状态下滴加碱性溶液，控制亚铁与氢氧根的摩尔比为1:(1
‑
4)，得到铁镍羟基络合物，该铁镍羟基络合物的质量浓度为1
‑
10g/L。
[0011]优选地，所述的水及碱性溶液中均不含溶解氧。
[0012]进一步地，所述的亚铁盐包括氯化亚铁、硝酸亚铁或碳酸亚铁中的一种或更多种，
所述的镍盐包括氯化镍或硝酸镍中的一种或两种，所述的碱性溶液包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或氢氧化钙溶液中的一种或更多种。
[0013]进一步地，所述的铁镍羟基络合物在农村厕所粪便厌氧消化系统的反应器中投加的比例为0.1
‑
1g/L。
[0014]进一步地，所述的农村厕所粪便厌氧消化系统的反应器中含有农村厕所粪便及接种物。
[0015]优选地，粪便与接种物按照一定VS比例混合，混合质量比为(0.5
‑
4):1。
[0016]进一步地，所述的接种物为厌氧消化污泥。
[0017]进一步地，厌氧消化反应过程中，厌氧消化温度为35
‑
55℃，厌氧消化时间为14
‑
28天。
[0018]进一步地，厌氧消化反应过程中进行连续搅拌或间歇搅拌，搅拌转速为70
‑
150r/min。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下特点：
[0020]1)由于铁镍羟基络合物缓慢的羟基释放，能维持系统pH稳定，协助系统抵御酸化冲击，加速厌氧消化的启动速度。
[0021]2)铁镍羟基络合物可以释放Fe(II)及微量Ni(II)，补充厌氧消化体系铁镍元素含量，提升微生物活性。
[0022]3)由于铁镍羟基络合物的存在，可以有效控制系统硫化氢浓度，减少了后续沼气的净化和提纯工作难度。溶解的Fe(II)的另一个有益效果是控制沼气中硫化氢(H2S)的含量。尽管该过程与铁促进甲烷生成没有直接关系，但它可以通过防止硫化物在消化池中的积累来提高甲烷的产生。添加铁盐，例如氯化亚铁(FeCl2)和氯化铁(FeCl3)，可以通过沉淀过程除去硫化物，如以下反应所示：
[0023]Fe(II)+S(II)
→
FeS
↓
[0024]2Fe(III)+3S(II)
→
2FeS
↓
+S
[0025]该过程与甲烷生成效率间接相关，因为厌氧消化池中硫化物的存在会导致气态H2S的形成。非离子化的可溶性H2S可以在细胞膜上迅速扩散，并抑制微生物的代谢活性。产甲烷菌是最易受H2S毒性影响的群体之一。因此，通过Fe(II)或Fe(III)控制厌氧消化池中的硫化物浓度可以是一种间接增强甲烷生成的方法。
[0026]4)本专利技术的铁镍羟基络合物适用于中高温厌氧消化系统，可采用连续搅拌振荡或间歇搅拌振荡等运行方式，均可以提升系统甲烷产量。
[0027]5)通过铁镍羟基络合物的投加和控制反应条件，可以有效解决源分离厕所粪便厌氧消化氨抑制和有机负荷的问题，将难以进行的反应变得更为容易，而且工艺简单，操作方便。
附图说明
[0028]图1为实施例2中厌氧消化实验的累积产甲烷曲线图；
[0029]图2为实施例2中厌氧消化实验的pH变化曲线图。
具体实施方式
[0030]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0031]实施例1：
[0032]采用源分离厕所回收的源分离粪尿与水混合物作为基质，稳定运行的粪尿厌氧消化反应器中的厌氧消化污泥做接种物，再加入铁镍羟基络合物。实验可在35℃
‑
55℃、70
‑
150r/min条件下开展。实验过程中监测pH、挥发性脂肪酸含量，测定沼气产量和气体组分以及硫化氢浓度，测定厌氧消化前后的TS(Total Solid，总固体)、VS(Volatile Solid，挥发性固体)。
[0033]实施例2：
[0034]本实施例旨在以粪尿为基质的批次产甲烷实验中实施一种强化粪尿厌氧消化的方法。
[0035]采用源分离厕所回收的源分离粪尿与水混合物作为基质，稳定运行的粪尿厌氧消化反应器中的厌氧消化污泥做接种物，在500mL血清瓶中进行批次厌氧产甲烷实验。
[0036]再加入铁镍羟基络合物，其中Fe(II)与Ni(II)的摩尔比为100本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种强化农村厕所粪便厌氧消化的方法，其特征在于，该方法为：向农村厕所粪便厌氧消化系统的反应器中投加铁镍羟基络合物，之后进行厌氧消化反应。2.根据权利要求1所述的一种强化农村厕所粪便厌氧消化的方法，其特征在于，所述的铁镍羟基络合物中，铁为二价铁。3.根据权利要求1所述的一种强化农村厕所粪便厌氧消化的方法，其特征在于，所述的铁镍羟基络合物中，铁元素与镍元素的摩尔比为(100
‑
200):1，铁元素与羟基的摩尔比为1:(1
‑
4)。4.根据权利要求1所述的一种强化农村厕所粪便厌氧消化的方法，其特征在于，所述的铁镍羟基络合物的制备方法为：将亚铁盐和镍盐溶于水中，之后在搅拌状态下滴加碱性溶液，得到铁镍羟基络合物，该铁镍羟基络合物的质量浓度为1
‑
10g/L。5.根据权利要求4所述的一种强化农村厕所粪便厌氧消化的方法，其特征在于，所述的亚铁盐包括氯化亚铁、硝酸亚铁或碳酸亚铁中的一种或更多种，所述的镍盐包括氯化镍或硝酸镍中的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴德礼，黄涛，刘志刚，戴晓虎，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：