一种提升含重金属污泥厌氧消化甲烷产量的方法技术

本发明专利技术公开了一种提升含重金属污泥厌氧消化甲烷产量的方法，该方法是利用阳离子聚丙烯酰胺或阴离子聚丙烯酰胺提升含重金属污泥厌氧消化过程中的甲烷产量。本发明专利技术方法中，首次将阳离子聚丙烯酰胺/阴离子聚丙烯酰胺引入污泥消化系统当中，通过利用阳离子聚丙烯酰胺/阴离子聚丙烯酰胺对重金属的吸附架桥作用、絮凝作用、静电吸附作用实现对污泥流动性的限制，减少重金属和微生物的直接接触，进而减缓重金属对微生物的毒害作用，从而提升厌氧消化过程中相关微生物的丰度，并提高厌氧消化系统甲烷的产量，具有工艺简单、操作方便、成本低廉、性价比高、效率高等优点，在提升污泥厌氧消化产甲烷方面，有着很高的使用价值和很好的应用前景。应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种提升含重金属污泥厌氧消化甲烷产量的方法


[0001]本专利技术属于环保
，涉及一种提升含重金属污泥厌氧消化甲烷产量的方法。

技术介绍

[0002]剩余活性污泥是污水处理厂常规活性污泥处理的主要副产物，大量的污泥如果不能被很好地处理处置就直接排放则会对地面和地下水体、土壤和空气造成严重的二次污染，同时也会危害人体健康。污泥的厌氧消化是在厌氧微生物的参与下，污泥依次经历溶解、水解、酸化和产甲烷的生化过程，是最常见的污泥稳定化和资源化的手段之一。由于污泥对大多数污染物具有极强的吸附能力，因而污泥中通常会富集大量的外源污染物，例如重金属，这些重金属包括镉、铬、铜、铅、锌等。以重金属镉为例，若污泥中含有镉，则镉的富集会对污泥厌氧消化系统甲烷的产生造成不良影响。因此，如何有效降低重金属对厌氧消化系统的毒性作用，这对于有效提高厌氧消化甲烷产能具有十分重要的意义。
[0003]迄今为止，已经有部分研究人员做了相关尝试。例如，有研究人员提出了一种增强厌氧消化污泥重金属稳定化过程的方法，通过在污泥厌氧消化产酸阶段添加适量的改性污泥生物炭，可以明显吸附、捕获反应器中游离态重金属，从而能够增强污泥重金属的稳定化效果，然而，该方法中改性污泥生物炭的添加对污泥产甲烷和稳定化过程没有明显影响，而且改性生物炭的制备和合成较为复杂耗时，操作不便，性价比低。另外，也有研究人员提出了一种污泥厌氧消化中重金属稳定的调理剂，通过向污泥厌氧消化系统中引入氧化剂(过氧化钠、过氧化钙和二氧化氯中的至少一种)和缓冲剂(碳酸钠和碳酸氢钠混合物)，减少重金属对厌氧消化的影响，可以提升污泥的水解速率，然而，此方法所采用的调理剂具有强氧化性和弱腐蚀性，因而该调理剂的购置和运输，均需要大量的人力、物力和财力，存在成本过高的问题，与此同时，该方法中采用的调理剂，对微生物的毒害作用较强，因而导致厌氧消化过程中相关微生物的丰度较差，容易抑制这些微生物的活性，从而使得厌氧消化过程中甲烷的产量仍然偏低。因此，寻求一种廉价、简捷、有效的方法，用于缓解重金属对厌氧消化系统的毒性已经成为当务之急。
[0004]聚丙烯酰胺是水处理领域的常用药剂，通常是用于增强固液分离和强化污泥脱水，但是，至今为止，尚未见到将聚丙烯酰胺添加到污泥的厌氧消化过程中用于调理污泥中重金属毒性的相关报道。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种工艺简单、操作方便、成本低廉的提升含重金属污泥厌氧消化甲烷产量的方法。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种提升含重金属污泥厌氧消化甲烷产量的方法，所述方法是利用阳离子聚丙烯酰胺或阴离子聚丙烯酰胺提升含重金属污泥厌氧消化过程中的甲烷产量。
[0008]上述的方法，进一步改进的，利用阳离子聚丙烯酰胺提升含重金属污泥厌氧消化过程中的甲烷产量时，所述阳离子聚丙烯酰胺与含重金属污泥中可挥发性悬浮物的质量比为0.001～0.004∶1。
[0009]上述的方法，进一步改进的，所述阳离子聚丙烯酰胺与含重金属污泥中可挥发性悬浮物的质量比为0.0015～0.0035∶1。
[0010]上述的方法，进一步改进的，所述阳离子聚丙烯酰胺与含重金属污泥中可挥发性悬浮物的质量比为0.0015～0.003∶1。
[0011]上述的方法，进一步改进的，所述阳离子聚丙烯酰胺与含重金属污泥中可挥发性悬浮物的质量比为0.002∶1。
[0012]上述的方法，进一步改进的，利用阴离子聚丙烯酰胺提升含重金属污泥厌氧消化过程中的甲烷产量时，所述阴离子聚丙烯酰胺与含重金属污泥中可挥发性悬浮物的质量比为0.0005～0.003∶1。
[0013]上述的方法，进一步改进的，所述阴离子聚丙烯酰胺与含重金属污泥中可挥发性悬浮物的质量比为0.0006～0.002∶1。
[0014]上述的方法，进一步改进的，所述阴离子聚丙烯酰胺与含重金属污泥中可挥发性悬浮物的质量比为0.0007～0.001∶1。
[0015]上述的方法，进一步改进的，所述阴离子聚丙烯酰胺与含重金属污泥中可挥发性悬浮物的质量比为0.00075∶1。
[0016]上述的方法，进一步改进的，包括以下步骤：
[0017]S1、将阳离子聚丙烯酰胺与含重金属污泥混合，得到泥水混合物；
[0018]S2、将步骤S1中得到的泥水混合物进行厌氧消化，完成对含重金属污泥的处理。
[0019]上述的方法，进一步改进的，步骤S1中，所述阳离子聚丙烯酰胺以溶液的形式加入到含重金属污泥中；所述阳离子聚丙烯酰胺溶液中阳离子聚丙烯酰胺的质量体积浓度为0.5％。
[0020]上述的方法，进一步改进的，步骤S1中，所述含重金属污泥中重金属的初始浓度≥2.5mg/g VSS；所述含重金属污泥中的重金属包括镉、铬、铜、铅、锌中的至少一种。
[0021]上述的方法，进一步改进的，步骤S1中，所述含重金属污泥中可挥发性悬浮物的初始浓度为29.1g/L。
[0022]上述的方法，进一步改进的，步骤S2中，所述厌氧消化过程中控制温度为35℃～37℃；所述厌氧消化的时间为30天～45天。
[0023]上述的方法，进一步改进的，包括以下步骤：
[0024]S1、将阴离子聚丙烯酰胺与含重金属污泥混合，得到泥水混合物；
[0025]S2、将步骤S1中得到的泥水混合物进行厌氧消化，完成对含重金属的处理。
[0026]上述的方法，进一步改进的，步骤S1中，所述阴离子聚丙烯酰胺以溶液的形式加入到含重金属污泥中；所述阴离子聚丙烯酰胺溶液中阴离子聚丙烯酰胺的质量体积浓度为0.5％。
[0027]上述的方法，进一步改进的，步骤S1中，所述含重金属污泥中重金属的初始浓度≥2.5mg/g VSS；所述含重金属污泥中的重金属包括镉、铬、铜、铅、锌中的至少一种。
[0028]上述的方法，进一步改进的，步骤S1中，所述含重金属污泥中可挥发性悬浮物的初
始浓度为29.1g/L。
[0029]上述的方法，进一步改进的，步骤S2中，所述厌氧消化过程中控制温度为35℃～37℃；所述厌氧消化的时间为30天～45天。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0031](1)本专利技术提供了一种提升含重金属污泥厌氧消化甲烷产量的方法，首次将阳离子聚丙烯酰胺/阴离子聚丙烯酰胺引入污泥消化系统当中，用于缓解重金属对厌氧消化的不良影响，由此提高厌氧消化过程中的甲烷产量，具体来说，利用阳离子聚丙烯酰胺/阴离子聚丙烯酰胺对重金属的吸附架桥作用、絮凝作用对污泥流动性进行限制，减少重金属和微生物的直接接触，进而减缓重金属对微生物的毒害作用，这有利于提升厌氧消化过程中相关微生物的丰度，并提高厌氧消化系统甲烷的产量。另外，对于阴离子聚丙烯酰胺而言，除对污泥流动性的限制作用外，其还具有用于吸附重金属的静电吸附作用，因而通过上述多种作用方式的协同调控，可以更加有效增加污泥厌氧消本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提升含重金属污泥厌氧消化甲烷产量的方法，其特征在于，所述方法是利用阳离子聚丙烯酰胺或阴离子聚丙烯酰胺提升含重金属污泥厌氧消化过程中的甲烷产量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阳离子聚丙烯酰胺与含重金属污泥中可挥发性悬浮物的质量比为0.001～0.004∶1；所述阴离子聚丙烯酰胺与含重金属污泥中可挥发性悬浮物的质量比为0.0005～0.003∶1。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述阳离子聚丙烯酰胺与含重金属污泥中可挥发性悬浮物的质量比为0.0015～0.0035∶1；所述阴离子聚丙烯酰胺与含重金属污泥中可挥发性悬浮物的质量比为0.0006～0.002∶1。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述阳离子聚丙烯酰胺与含重金属污泥中可挥发性悬浮物的质量比为0.0015～0.003∶1；所述阴离子聚丙烯酰胺与含重金属污泥中可挥发性悬浮物的质量比为0.0007～0.001∶1。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述阳离子聚丙烯酰胺与含重金属污泥中可挥发性悬浮物的质量比为0.002∶1；所述阴离子聚丙烯酰胺与含重金属污泥...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宝卫，范长征，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：