一种负载铁磁性催化剂加速有机固体废物产生甲烷的工艺制造技术

本发明专利技术公开一种负载铁磁性催化剂加速有机固体废物产生甲烷的工艺，S1：对城市污泥进行碱解处理，得到产甲烷用城市污泥；S2：对厨余垃圾进行粉碎和酸化处理，得到产甲烷用厨余垃圾；S3：将产甲烷用城市污泥、产甲烷用厨余垃圾和产甲烷接种物混合，得到产甲烷用混合固废；S4：将产甲烷用混合固废加入至厌氧产甲烷反应器，加入负载铁磁性催化剂，于35

【技术实现步骤摘要】
一种负载铁磁性催化剂加速有机固体废物产生甲烷的工艺


[0001]本专利技术涉及有机固体废物处理
，具体涉及一种负载铁磁性催化剂加速有机固体废物产生甲烷的工艺。

技术介绍

[0002]城市污泥是城镇污水处理厂在生化处理生活污水过程中的副产物，随着经济发展，城市的污水处理率和处理深度不断提高，污泥产量逐年上升；如何对城市污泥进行处理也是污水厂面临的难题之一。城市中的厨余垃圾产生量大，目前年产量已达到9600万吨，若作为废弃物直接进行处理，需投入大量成本。
[0003]城市污泥的厌氧消化工艺是污泥稳定化处理的成熟工艺，添加厨余垃圾可增加有机物含量，有利于城市污泥的厌氧消化。城市污泥和厨余垃圾这类有机固体废物，经初期的厌氧消化可生成甲烷，后续若继续厌氧消化可产生甲烷。
[0004]若将污泥产生的甲烷回收，则能够实现有机固体废物的资源化利用，减少碳排放，实现双碳目标。因此将有机固体废物快速、高效产生甲烷是当前有机固体废物资源化利用的有效途径。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种负载铁磁性催化剂加速有机固体废物产生甲烷的工艺，解决如何使有机固体废物快速、高效的产生甲烷的问题。
[0006]本专利技术是通过如下技术方案实现的：
[0007]一种负载铁磁性催化剂加速有机固体废物产生甲烷的工艺，其特征在于，该工艺包括如下步骤：
[0008]S1：对城市污泥进行碱解处理，得到产甲烷用城市污泥；
[0009]S2：对厨余垃圾进行粉碎和酸化处理，得到产甲烷用厨余垃圾；
[0010]S3：将所述产甲烷用城市污泥、所述产甲烷用厨余垃圾和产甲烷接种物进行混合后，得到产甲烷用混合固废；
[0011]S4：将所述产甲烷用混合固废加入至厌氧产甲烷反应器，加入负载铁磁性催化剂，于35
‑
65℃条件下进行厌氧产甲烷反应，得到甲烷和混合物。
[0012]本专利技术在进行厌氧消化处理之前，对厨余垃圾进行酸化预处理，对城市污泥进行碱解预处理，从而使得有机物易于分解，促进厌氧消化过程中产生甲烷。
[0013]厨余垃圾是城市固废，需要处理，本专利技术中加入厨余垃圾，对城市污泥和厨余垃圾协同处理，实现城市有机固废的资源化利用。
[0014]本专利技术提供的负载铁磁性催化剂可加速有机固体废物产生甲烷，通过以厨余垃圾、城市污泥、负载铁磁性催化剂为原料来进行厌氧消化处理，厨余垃圾、城市污泥的预处理有助于厌氧消化过程，产甲烷接种液提供更多的产甲烷微生物，负载铁磁性催化剂可提高产甲烷反应的速率、抑制甲烷菌、减少甲烷消耗，从而增加产甲烷量，达到使有机固体废
物快速、高效产生甲烷的目的。
[0015]进一步地，步骤S1中所述的碱解处理包括如下步骤：
[0016]S1
‑
1：对所述城市污泥进行重力浓缩，得到浓缩后的城市污泥；
[0017]S1
‑
2：在所述浓缩后的城市污泥中加入烧碱，在pH为13的条件下进行碱解反应0.5
‑
1.5小时，得到所述产甲烷用城市污泥。
[0018]具体的，浓缩后的城市污泥的含固率为4.9
‑
5.18％。
[0019]进一步地，步骤S2中所述酸化处理的温度范围为50
±
1℃；酸化处理的时间为2
±
0.5h。
[0020]由于厨余垃圾中含有较大体积的固体物质，为便于厨余垃圾在厌氧消化过程中充分反应，本专利技术在对厨余垃圾进行酸化处理之前，还包括对厨余垃圾进行粉碎的过程；为便于产甲烷微生物能够充分发挥活性，本专利技术优选酸化处理的温度范围为50
±
1℃，同时优选酸化处理的时间范围为2
±
0.5h。
[0021]进一步地，步骤S3中所述产甲烷接种物的制备，包括如下步骤：
[0022]S3
‑
1：将城市污水处理厂厌氧池中的活性污泥放入厌氧消化反应器中，在30
‑
40℃下反应60
‑
70天；
[0023]S3
‑
2：取反应后1/2
‑
3/4的污泥作为接种物，按照城市污泥：厨余垃圾：接种物质量比为(2
‑
11)：(2
‑
3)：5的比例混合投加到厌氧消化反应器中，在30
‑
40℃下反应30
‑
40天，得到混合物；
[0024]S3
‑
3：取所述1/2
‑
3/4的混合物继续作为接种物，重复上述步骤3
‑
5次，取污泥总量1/5
‑
1/3作为产甲烷接种物。
[0025]具体的，该产甲烷接种物中含有丰富的产甲烷微生物，适用于连续反应或除初次启动外的间歇反应的运行中；而进行间歇反应或连续反应的初次启动中，均适合采用于30℃下水解后的厌氧污泥的上清液作为产甲烷接种物。
[0026]进一步地，步骤S3中所述产甲烷用所述产甲烷用城市污泥、所述产甲烷用厨余垃圾、所述产甲烷接种液的质量比为(2
‑
11)：(2
‑
3)：5。具体的，一方面为提高混合固废中各反应物的转化率，提高产甲烷量；另一方面为缩短反应时间，提高产甲烷反应速率，本专利技术优选步骤S3中产甲烷用城市污泥、产甲烷用厨余垃圾、产甲烷接种液的质量比为(2
‑
11)：(2
‑
3)：5。
[0027]进一步地，步骤S4中所述的负载铁磁性催化剂来源于三价铁与所述城市污泥，经混合、溶解、搅拌、离心、煅烧、研磨后，得到所述负载铁磁性催化剂。
[0028]进一步地，所述负载铁磁性催化剂含Fe不小于30wt％。
[0029]由于产甲烷微生物的细胞色素、酶的辅助因子和其铁硫蛋白中均含有铁，因此，负载铁磁性催化剂中的铁元素是产甲烷微生物生长过程中不可缺少的重要组分，也是参与丙酮酸产甲烷过程中的铁氧蛋白及铁氧蛋白氢化酶等物质的重要组成部分，铁元素有利于使微生物处于较低的氧化还原电位，从而维持有利于厌氧消化的环境，铁元素增加产甲烷微生物的活性，加速产甲烷反应，还可缓解硫离子对微生物产甲烷的生化反应抑制作用，维持系统pH处于中性和偏碱性范围，这些都促进厌氧消化过程中甲烷的产出。
[0030]进一步地，步骤S4中所述负载铁磁性催化剂与所述厨余垃圾和所述城市污泥质量之和的比值为1：(230
‑
280)；所述厌氧产甲烷反应的时间范围为25
‑
40天。
[0031]本专利技术提供的负载铁磁性催化剂加速有机固体废物产生甲烷的工艺，具有如下有益效果：
[0032](1)本专利技术提供的负载铁磁性催化剂加速有机固体废物产生甲烷的工艺，通过以有机固体废物为原料，以负载铁磁性催化剂为添加剂进行产甲烷反应，在对厨余垃圾以及城市污泥进行治理的同时，产生能源气体甲烷。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负载铁磁性催化剂加速有机固体废物产生甲烷的工艺，其特征在于，该工艺包括如下步骤：S1：对城市污泥进行碱解处理，得到产甲烷用城市污泥；S2：对厨余垃圾进行粉碎和酸化处理，得到产甲烷用厨余垃圾；S3：将所述产甲烷用城市污泥、所述产甲烷用厨余垃圾和产甲烷接种物进行混合后，得到产甲烷用混合固废；S4：将所述产甲烷用混合固废加入至厌氧产甲烷反应器，加入负载铁磁性催化剂，于35
‑
65℃条件下进行厌氧产甲烷反应，得到甲烷和混合物。2.根据权利要求1所述的一种负载铁磁性催化剂加速有机固体废物产生甲烷的工艺，其特征在于，步骤S1中所述的碱解处理包括如下步骤：S1
‑
1：对所述城市污泥进行重力浓缩，得到浓缩后的城市污泥；S1
‑
2：在所述浓缩后的城市污泥中加入烧碱，在pH为13的条件下进行碱解反应0.5
‑
1.5小时，得到所述产甲烷用城市污泥。3.根据权利要求1所述的一种负载铁磁性催化剂加速有机固体废物产生甲烷的工艺，其特征在于，步骤S2中所述酸化处理的温度范围为50
±
1℃；酸化处理的时间为2
±
0.5h。4.根据权利要求1所述的一种负载铁磁性催化剂加速有机固体废物产生甲烷的工艺，其特征在于，步骤S3中所述产甲烷接种物的制备，包括如下步骤：S3
‑
1：将城市污水处理厂厌氧池中的活性污泥放入厌氧消化反应器中，在30
‑
40℃下反应60
‑
70天；S3
‑
2：取反应后的污泥作为接种物，...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶人恺，程洁红，黄寿强，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：