一种利用多酚铁复合物强化有机固体废弃物厌氧消化的方法技术

本发明专利技术公开一种利用多酚铁复合物强化有机固体废弃物厌氧消化的方法，属于厌氧消化技术领域。该方法包括以下步骤：（1）向多元酚溶液中加入Fe

【技术实现步骤摘要】
一种利用多酚铁复合物强化有机固体废弃物厌氧消化的方法


[0001]本专利技术属于厌氧消化
，具体涉及一种利用多酚铁复合物强化有机固体废弃物厌氧消化的方法。

技术介绍

[0002]微生物异化铁还原是异化铁还原菌（如Geobacter、Shewanedlla等）直接氧化有机物并将产生的电子通过其胞外电子传输蛋白或电子穿梭体等传递到铁氧化物，并使之还原的过程。异化铁还原不仅可以绕开传统水解酸化过程氧化复杂有机物，还可与产甲烷菌形成互养代谢，具有更高的有机物氧化和电子传递效率。但常规厌氧反应器内异化铁还原菌丰度低，限制了异化铁还原和互养代谢效率。
[0003]研究发现，在厌氧系统中投加少量铁氧化物，可通过刺激异化铁还原，有效提高异化铁还原菌丰度。然而，这其中仍存在以下科学问题：（1）异化铁还原效率常取决于铁氧化物自身的理化特征，如氧化还原电位等。相比于还原电位较低的铁氧化物，高还原电位的铁氧化物异化铁还原在热力学上更容易进行。（2）除了氧化还原电位之外，铁氧化物及异化铁还原菌的表面化学性质同样影响着异化铁还原的速率及富集异化铁还原菌的效率。例如，Fe
3+
氧化物获得电子时，生成的Fe
2+
会吸附在Fe
3+
氧化物或异化铁还原菌表面，堵塞表面活性位点，从而在动力学上限制了Fe
3+
的进一步还原。因此，寻找一种在热力学上容易进行异化铁还原，在动力学上可减少Fe(II)的吸附的铁氧化物，对于提高厌氧系统中异化铁还原菌丰度至关重要。
专利技术内容
[0004]针对现有的技术问题，本专利技术提供一种利用多酚铁复合物强化有机固体废弃物厌氧消化的方法。研究显示，以多元酚和Fe
3+
作为反应物生成的Fe
3+
/ Fe
2+
—多元酚类复合物（以下简称多酚铁复合物），属于无定型铁氧化物，氧化还原电位高，在厌氧条件下容易获得电子。多酚铁因自身含有大量羟基基团，具有螯合Fe
2+
离子，避免其吸附在Fe
3+
氧化物或异化铁还原菌表面而堵塞表面活性位点。此外，多酚铁中含有的醌官能团具有强化厌氧系统中微生物间电子传递效率的能力。因此，多酚铁可通过刺激异化铁还原高效富集异化铁还原菌，进而强化厌氧消化过程。该方法操作简单，经济有效。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种利用多酚铁复合物强化有机固体废弃物厌氧消化的方法，包括以下步骤：（1）向多元酚溶液中加入Fe
3+
溶液，在氮气氛围下反应24h，合成多酚铁复合物；（2）将含固率低于10%的有机固体废弃物加入混合池中，随后向其中加入一定量多酚铁复合物，搅拌均匀，使多酚铁复合物均匀地分散在有机固体废弃物中；（3）取一定量厌氧污泥置于厌氧反应器内，厌氧污泥初始投加量为厌氧反应器体积的2/3；（4）启动输送泵，将多酚铁复合物与有机固体废弃物的混合物从混合池中以连续
流方式经厌氧反应器底部进料口持续注入厌氧反应器中；多酚铁复合物与有机固体废弃物的混合物进入厌氧反应器后，经搅拌与厌氧反应器中的厌氧污泥混合均匀，经过一定时间的反应后由厌氧反应器顶部出料口排出。
[0006]优选地，所述（1）中多元酚溶液是将200g绿茶在1L水中煮沸30分钟后，冷却过滤所得。
[0007]优选地，所述（1）中1L多元酚溶液中所加的Fe
3+
的量为0.05
‑
0.2mol。
[0008]优选地，所述（1）中Fe
3+
溶液为FeCl3溶液或Fe(NO3)3溶液，其浓度可根据实际需求调整。
[0009]优选地，所述（2）中多酚铁复合物的投加量为2 g/L有机固体废弃物。
[0010]优选地，所述（2）中有机固体废弃物为城市剩余污泥、餐厨垃圾。城市剩余污泥是指城市污水处理厂利用活性污泥处理生活污水过程中中从二次沉淀池排出系统外的活性污泥。餐厨垃圾是指厨房、食堂等产生的食物加工下脚料和食用残余等。
[0011]优选地，所述（2）中有机固体废弃物含固率为5%
‑
7%。
[0012]优选地，所述（3）中厌氧污泥取自厌氧消化反应器。
[0013]优选地，所述（3）中厌氧反应器为上流式厌氧反应器，厌氧反应器外设水浴保温层，水温为35
‑
37℃，厌氧反应器顶部设有沼气收集装置。
[0014]优选地，所述（3）中反应的时间为15~25天。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：该方法利用多元酚合成多酚铁复合物，该复合物含有Fe
3+
、Fe
2+
及有机官能团等，氧化还原电位高，且其中的有机官能团具有传递电子的能力。因此，当多酚铁氧化物投加到厌氧反应器中可通过刺激异化铁还原富集异化铁还原菌，改善群落结构，强化异化铁还原菌与产甲烷菌之间的互养代谢，从而大大提高有机物的厌氧消化效率。
附图说明
[0016]图1为本专利技术利用多酚铁复合物强化有机固废厌氧消化的流程图；图中：1
‑
混合池，2
‑
第一搅拌器，3
‑
管道，4
‑
输送泵，5
‑
进料口，6
‑
厌氧反应器，7
‑
第二搅拌器，8
‑
集气口，9
‑
出料口。
实施方式
[0017]下面结合附图和具体的实施例对本专利技术的技术方案及效果做进一步描述，但本专利技术的保护范围并不限于此。
[0018]一种利用多酚铁复合物强化有机固体废弃物厌氧消化的方法，如图1所示的流程图，包括以下步骤：（1）将200g绿茶在1L水中煮沸30分钟后，冷却过滤，得多元酚溶液，向多元酚溶液中加入0.05
‑
0.2mol的Fe
3+
溶液，可以为FeCl3溶液或Fe(NO3)3溶液；在氮气氛围下反应24h，合成多酚铁复合物；（2）将含固率低于10%的有机固体废弃物加入混合池1中，随后向其中加入一定量多酚铁复合物，利用第一搅拌器2搅拌均匀，使多酚铁复合物均匀地分散在有机固体废弃物中；本专利技术中1L有机固体废弃物中加入2g的多酚铁复合物，也可以为1g、3g、4g、5g；
（3）取一定量厌氧污泥置于厌氧反应器6内，厌氧污泥初始投加量为厌氧反应器6体积的2/3；本专利技术厌氧污泥取自马头岗污泥处理厂的剩余污泥厌氧消化反应器，该反应器具有稳定地有机物去除率和沼气产量；（4）启动输送泵4，将多酚铁复合物与有机固体废弃物的混合物从混合池1中以连续流方式通过管道3经厌氧反应器6底部进料口5持续注入厌氧反应器6中；多酚铁复合物与有机固体废弃物的混合物进入厌氧反应器6后，经第二搅拌器7搅拌与厌氧反应器6中的厌氧污泥混合均匀，经过15~25天后由厌氧反应器6顶部出料口9排出，产生的沼气经集气口8进入沼气收集装置。
[0019]上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用多酚铁复合物强化有机固体废弃物厌氧消化的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：（1）向多元酚溶液中加入Fe
3+
溶液，在氮气氛围下反应24h，合成多酚铁复合物；（2）将含固率低于10%的有机固体废弃物加入混合池中，随后向其中加入一定量多酚铁复合物，搅拌均匀，使多酚铁复合物均匀地分散在有机固体废弃物中；（3）取一定量厌氧污泥置于厌氧反应器内，厌氧污泥初始投加量为厌氧反应器体积的2/3；（4）启动输送泵，将多酚铁复合物与有机固体废弃物的混合物从混合池中以连续流方式经厌氧反应器底部进料口持续注入厌氧反应器中；多酚铁复合物与有机固体废弃物的混合物进入厌氧反应器后，经搅拌与厌氧反应器中的厌氧污泥混合均匀，经过一定时间的反应后由厌氧反应器顶部出料口排出。2.根据权利要求1所述的利用多酚铁复合物强化有机固体废弃物厌氧消化的方法，其特征在于，所述（1）中多元酚溶液是将200g绿茶在1L水中煮沸30分钟后，冷却过滤所得。3.根据权利要求1所述的利用多酚铁复合物强化有机固体废弃物厌氧消化的方法，其特征在于，所述（1）中1L多元酚溶液中所加的Fe
3+
的量为0.05
‑
0.2mol。4.根据权利要求1所述的利用多...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵子升，张广毅，窦明，王晓伟，郭海峰，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：