【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固废资源化，具体涉及一种铁基催化剂对市政污泥及餐厨垃圾协同厌氧消化产氢的方法。
技术介绍
1、2020年，我国市政污泥产量约3000万吨/年(以含水率80％计)，并以每年约10％的速度增长。污泥中含病原体、重金属等许多有毒物质，如未妥善处理，将会使污水处理失去意义，造成严重的环境污染。餐厨垃圾中含蔬菜，油脂等有机物含量很大，如果不对其进行妥善处理也会对环境造成污染。但剩余污泥和餐厨垃圾中含有的可降解有机物占比较高，可进行厌氧消化产生可利用能源气体甲烷和氢气，符合未来能源发展趋势。因此，实现剩余污泥的减量和资源化利用，寻找适合的绿色可持续的处理方式已迫在眉睫。
2、其中厌氧消化作为一项成熟的技术，是目前国内外应用最广泛的处理工艺，它不仅能实现有机固废“三化”的处置目的，还可以回收甲烷、氢气作为能源物质，实现废弃资源回收利用。然而，这种有机固废单独消化时存在诸多问题：例如vss浓度高，厌氧发酵时水解酸化速率快，挥发性脂肪酸(vfa)积累容易导致消化液酸化，严重时会引起厌氧发酵系统的崩溃；剩余污泥c/n低，氨和有毒成分含量较高，单独发酵时产沼气效率低等。而不少研究发现，多种有机物的协同厌氧消化可以提高厌氧消化的效率。
3、厌氧消化反应有三个阶段其中,水解酸化阶段由细菌、真菌、原生动物等分泌蛋白酶,将大分子有机物氢产乙酸阶段由产氢产乙酸菌(hpa)将水解酸化后期产生的不能被甲烷菌直接利分解为小分子有机物、产生的有机物转化为乙酸等挥发性脂肪酸(vfa),氢气和co2,同时同型产乙酸菌利用氢气和co2与
4、然而，其存在的缺陷是厨余垃圾的颗粒较大，且其中复杂的有机质，如木质素和角蛋白在厌氧条件下几乎不可生物降解，而化合物如木质纤维素和细胞壁虽可生物降解，却很难被生物利用，这些因素都会减慢厨余垃圾的水解速度，延长厌氧消化的停滞时与产酸菌相比，产甲烷菌的时代周期长，消耗有机酸的能力有限，且易受环境因素波动和重金属等有毒物质的影响，故当系统有机负荷较高时，vfas的产生和消耗不平衡，易有系统酸化的情况出现。另外，氨氮是微生物的营养物质，且能够提高系统的缓冲能力。但是厨余垃圾的蛋白质含量较高时，厌氧消化系统经常面临氨氮抑制的问题，抑制厌氧微生物的活性，使得系统产气效率降低。产甲烷菌是古生菌，主要分为乙酸营养型甲烷菌和氢营养型甲烷菌两大类群。在产甲烷阶段，乙酸营养型产甲烷菌发挥主要作用，将乙酸脱羧分解成为ch4和co2，而氢营养型产甲烷菌将h2作为电子供体，co2作为电子受体，最后生成ch4和h2o。但是，厨余垃圾厌氧消化产生的沼气中ch4。只占40％～70％，剩下的大部分是co2，少量的h2s和其他杂质,所以产物沼气热值低。
技术实现思路
1、为了克服以上现有技术存在问题，本专利技术的目的在于提供一种铁基催化剂对市政污泥及餐厨垃圾协同厌氧消化产氢的方法，能够实现高效提高厌氧消化效率和产气量，实现将废物资源化利用的目的。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种铁基催化剂对市政污泥及餐厨垃圾协同厌氧消化产氢的方法，包括以下步骤；
4、步骤一：新型铁基催化剂的制备；
5、将取回的市政污泥，在105℃烘箱中干燥后，将去离子水与干燥后的污泥和适量的无水fecl3混合均匀，然后用naoh溶液调节上述混合物ph为8.5～9.5，超声，于恒温水浴锅中加热，将所得沉淀物经离心、洗涤后烘干，置于管式炉中煅烧，得到新型铁基催化剂；步骤二：新型铁基催化剂对市政污泥及餐厨垃圾协同厌氧消化产氢的步骤；
6、按照餐厨垃圾：市政污泥体积比为1：1的比例，调节初始ph为8.5～9.5进行厌氧发酵，得到混合好的有机固废；将混合好的有机固废和所述新型铁基催化剂放入固废发酵罐中，产出氢气。
7、所述步骤一中，污泥与无水fecl3的质量比为1：1时，为1：1型(fecc1)，污泥与无水fecl3的质量比为1：2时，为1：2型(fecc2)，污泥与无水fecl3的质量比为2：1时，为2：1型(fecc3)。
8、所述步骤一中，naoh溶液为10mol/l，超声10min后，于80℃的恒温水浴锅中加热8h，管式炉中500℃下煅烧2h。
9、本专利技术的有益效果：本专利技术利用污水厂的固体废弃物剩余污泥，以此为载体并用污泥中的碳和氯化铁中的三价铁通过常规的水热法等方法制备新型铁基催化剂，本专利技术制备的新型铁基催化剂在非均匀分布的层状表面及空隙中负载着金属矿物状的颗粒物，从扫描电镜图中可以看到，剩余污泥和铁基催化剂的形态上存在明显差异。其中图(c)是1：2型铁基催化剂的扫描电镜图，颗粒物分散情况最好，并且没有发生团聚现象，使得更多的颗粒物暴露出来，在空隙中负载的量最多，较其他两种催化剂的负载量更加充足。其中含有纳米多面体fe3o4晶粒，晶粒晶体度高，且具有磁性和导电性能。
10、本专利技术利用固体废弃物，制备纳米级铁基催化剂，方法简单易行，成分稳定可靠，适合应用推广。将制备的催化剂投加到厌氧发酵系统中，提高厌氧消化效率和产气量，为铁基催化剂提高厌氧发酵效率的技术提供理论依据，为今后促进厌氧消化的广泛应用提供了新思路，具有重要意义。
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1.一种铁基催化剂对市政污泥及餐厨垃圾协同厌氧消化产氢的方法，其特征在于，包括以下步骤；
2.根据权利要求1中所述的一种铁基催化剂对市政污泥及餐厨垃圾协同厌氧消化产氢的方法，其特征在于，所述步骤一中，污泥与无水FeCl3的质量比为1：1时，为1：1型(FECC1)，污泥与无水FeCl3的质量比为1：2时，为1：2型(FECC2)，污泥与无水FeCl3的质量比为2：1时，为2：1型(FECC3)。
3.根据权利要求1中所述的一种铁基催化剂对市政污泥及餐厨垃圾协同厌氧消化产氢的方法，其特征在于，所述步骤一中，NaOH溶液为10mol/L，超声10min后，于80℃的恒温水浴锅中加热8h，管式炉中500℃下煅烧2h。
【技术特征摘要】
1.一种铁基催化剂对市政污泥及餐厨垃圾协同厌氧消化产氢的方法，其特征在于，包括以下步骤；
2.根据权利要求1中所述的一种铁基催化剂对市政污泥及餐厨垃圾协同厌氧消化产氢的方法，其特征在于，所述步骤一中，污泥与无水fecl3的质量比为1：1时，为1：1型(fecc1)，污泥与无水fecl3的质量比为1：2时，为1...
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