【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固废处理领域，尤其涉及一种提高污泥产甲烷性能及脱水性能的方法及系统。
技术介绍
1、活性污泥法是指利用一种含有大量微生物群体的活性污泥来进行有机物质、氮、磷等污染物的高效生物处理技术，广泛应用于世界各地的城市污水处理厂，其主要副产物为脱水废活性污泥。随着工业化和城市化的发展，污水日益增多，污水处理厂产生的脱水废活性污泥也随之迅速增加。公知的，脱水废活性污泥中含有蛋白质等有机物，但是因为吸附了大量的污染物，其中也包含有毒有害物质，所以脱水污泥未经适当处理直接填埋会严重危害生态环境和人体健康。目前，活性污泥的处理方法有：厌氧消化技术(anaerobicdigestion，ad)、好氧堆肥技术、焚烧法等，其中最常见的活性污泥处理方法是厌氧消化技术。
2、厌氧消化技术作为一种有效的资源化方式逐渐被推广。它有很多优点，比如减少固体残留、最大限度的减少环境污染，产生清洁能源甲烷等。但是，传统的厌氧消化也存在很多问题：水解能力较差，易受抑制且有较长的滞后期，沼气产量较低。污泥厌氧消化后，通常被带式压滤机或离心脱水机脱水处理；然而，大部分污泥的水分含量占80％左右，不符合中国关于后续堆肥或焚烧的相关标准(污泥含水量60％左右)。降低污泥的含水率是减少污泥管理和处理费用的关键，怎样能在厌氧消化过程中提高污泥的脱水性能是现在的难点之一。因此，迫切的需要先进的脱水方法，来促进污泥体积的减少，从而减轻后续处理的负担。所以，我们需要寻找一些合适的方法在经济可行的方式下来改善废活性污泥的厌氧消化性能及脱水性能。
3、针
4、纳米气泡水可以改善厌氧消化的产甲烷性能。研究发现：将空气纳米气泡水加入猪粪厌氧消化系统可以通过提高水解速率来提高19.1％的甲烷产量；同时，将二氧化碳纳米气泡水加入玉米秸秆厌氧消化器中可以有效的改善微生物活性(提高了24％)，提高17％的甲烷产量；而在厌氧消化中加入其他气体的纳米气泡水也可以有效的改善厌氧消化的产气性能。一些研究人员报告记载：与添加去离子水相比，将纳米气泡水添加到以废活性污泥，猪粪，食物垃圾和玉米秸秆为原料的厌氧消化反应器中可以使沼气产量提高3％-40％。纳米气泡水的添加导致的积极影响可能是促进底物的降解、防止酸的积累、减轻氨抑制。此外，将纳米气泡水添加到厌氧消化反应器中可以增强其酶活性并增加有主要功能的微生物的相对丰度。但是加入纳米气泡水污泥厌氧消化对污泥脱水性能的影响从未有人做过探究。根据现有的现象表明，随着产甲烷量的增多，厌氧消化反应器中的有机质会被降解的越彻底，脱水性能会越好。
5、随着方法的改进和两个研究领域的深入整合，此方法可以在厌氧消化
中提供新的机会。
6、综上所述，现有技术存在的问题及缺陷为：污泥厌氧消化存在一定的缺陷，厌氧消化完成后的剩余污泥脱水性能恶化，处理存在着一定的难点。而添加纳米气泡水不仅可以同步提高污泥厌氧消化的产甲烷性能，还能提高脱水性能。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供了一种提高污泥厌氧消化产甲烷性能及脱水性能的方法及系统。
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
3、一种提高污泥厌氧消化产甲烷性能及脱水性能的方法，包括如下步骤：
4、s1、在常温下通过纳米气泡水发生器制造纳米气泡水；
5、将air、co2、he、n2分别用纳米气泡水发生器打入去离子水中，纳米气泡水发生器的压力保持在0.4-0.5mpa,在25±2℃的温度下，静置10min产生纳米气泡水；
6、s2、在中温情况下，用脱水废活性污泥作底物，接种污泥作接种物；其中，脱水废活性污泥取自当地污水处理厂的脱水污泥，可以实现脱水废活性污泥的再利用，而接种污泥为厌氧消化中期产甲烷菌活性较强的时候反应器中的污泥，可以缩短厌氧消化反应前期，使其产气开始的时间变早；
7、s3、将纳米气泡水按一定的混合比例与接种过接种污泥后的脱水废弃污泥一同置于厌氧反应器内，并轻轻搅拌1min混匀，确保纳米气泡水与污泥之间的充分接触，以获得最佳的厌氧消化效果，混合比例为脱水污泥：纳米气泡水：接种污泥＝5:5:1，总量为1500g；
8、s4、将厌氧反应器置于水浴锅(温度为37±2℃)中进行反应，厌氧消化的时间为35-45天。
9、进一步地，所述的步骤s3中，厌氧反应器的处理时，厌氧反应器内的温度为37±2℃，厌氧反应器的处理过程为：
10、加载：将混合均匀后的原料装入厌氧反应器中；
11、设置条件：设置厌氧反应器的温度为37±2℃；
12、时间控制：根据厌氧指标，确保厌氧反应器进行到厌氧消化末期35-45天；
13、卸载：反应完成后，关闭厌氧反应器并冷却到室温，然后打开厌氧反应器，取出厌氧消化后的污泥。
14、脱水与分析：可以使用机械压榨、旋转式脱水机或其他脱水技术对厌氧消化后的污泥进行脱水操作，脱水后，可以对污泥进行进一步的分析，检测其脱水性能。
15、进一步，采用工作容积为2l的消化瓶作厌氧消化反应器，消化瓶用厌氧消化专用盖密封，两根金属管穿过厌氧消化专用盖，一根内外两侧都连接硅胶管，作用为用蠕动泵取样；另一根金属管只有外侧连接硅胶管，该硅胶管的另一端连接气袋，收集气体，安装完成后检查装置的气密性。
16、进一步，所述的提高污泥厌氧消化产甲烷性能及脱水性能的方法，还包括：通过测定ph、总固体含量(total solid，ts)、挥发性固体含量(volatile solid,vs)、溶解性化学需氧量(solluted chemical oxigen demand，scod)、总氨氮(total ammonia nitrogen，tan)、游离氨(free ammonia nitrogen，fan)、挥发性脂肪酸(volatile fatty acid，vfa)、甲烷产量(methane production，mp)等指标来判断不同纳米气泡水对污泥厌氧消化性能的改善情况的步骤。
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【技术保护点】
1.一种提高污泥产甲烷性能及脱水性能的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种提高污泥产甲烷性能及脱水性能的方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.如权利要求2所述的一种提高污泥产甲烷性能及脱水性能的方法，其特征在于，所述的步骤S2中，混合质量比例为脱水废弃污泥：纳米气泡水：接种污泥＝5:5:1，总量为1500g。
4.如权利要求2所述的一种提高污泥产甲烷性能及脱水性能的方法，其特征在于，所述的步骤S3中，厌氧反应器的处理时，厌氧反应器内的温度为37±2℃。
5.如权利要求2所述的一种提高污泥产甲烷性能及脱水性能的方法，其特征在于，所述的厌氧反应器采用工作容积为两升的消化瓶，消化瓶用厌氧消化专用盖密封，两根金属管穿过厌氧消化专用盖，一根内外两侧都连接硅胶管，作用为用蠕动泵取样；另一根金属管只有外侧连接硅胶管，该硅胶管的另一端连接气袋，收集气体，安装完成后检查装置的气密性。
6.如权利要求2所述的一种提高污泥产甲烷性能及脱水性能的方法，其特征在于，所述的步骤S3中，空气纳米气泡水与接种过接种污泥后的脱水废
7.如权利要求1所述的一种提高污泥产甲烷性能及脱水性能的方法，其特征在于，还包括：通过测定pH、总固体含量TS、挥发性固体含量VS、溶解性化学需氧量SCOD、总氨氮TAN、游离氨FAN、挥发性脂肪酸VFA、甲烷产量来判断不同纳米气泡水对污泥厌氧消化性能的改善情况的步骤。
8.如权利要求1所述的一种提高污泥产甲烷性能及脱水性能的方法，其特征在于，还包括：通过测定污泥比阻SRF、毛细吸水时间CST、含水率WC、胞外聚合物EPS中蛋白质和多糖含量、蛋白质二级结构分析、三维荧光扫描分析不同纳米气泡水对污泥脱水性能的影响的步骤。
9.一种提高污泥产甲烷性能及脱水性能的系统，其特征在于，包括：
10.一种厌氧消化方法，其特征在于，所述厌氧消化采用如权利要求1-8任意一项所述的提高污泥产甲烷性能及脱水性能的方法实现厌氧消化。
...【技术特征摘要】
1.一种提高污泥产甲烷性能及脱水性能的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种提高污泥产甲烷性能及脱水性能的方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.如权利要求2所述的一种提高污泥产甲烷性能及脱水性能的方法，其特征在于，所述的步骤s2中，混合质量比例为脱水废弃污泥：纳米气泡水：接种污泥＝5:5:1，总量为1500g。
4.如权利要求2所述的一种提高污泥产甲烷性能及脱水性能的方法，其特征在于，所述的步骤s3中，厌氧反应器的处理时，厌氧反应器内的温度为37±2℃。
5.如权利要求2所述的一种提高污泥产甲烷性能及脱水性能的方法，其特征在于，所述的厌氧反应器采用工作容积为两升的消化瓶，消化瓶用厌氧消化专用盖密封，两根金属管穿过厌氧消化专用盖，一根内外两侧都连接硅胶管，作用为用蠕动泵取样；另一根金属管只有外侧连接硅胶管，该硅胶管的另一端连接气袋，收集气体，安装完成后检查装置的气密性。
6.如权利要求2所述的一种提高污泥产甲烷性能及脱水性能的方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：王天烽，王杰，牛嘉梓，郭培霖，彭程，贺日星，惠洲，张庆芳，周友飞，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：
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