[發明專利]一種提高人糞厭氧產沼氣性能的方法

無效

• 申請號: 201210533459.9
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN102964044A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 李秀金;劉茹飛;鄒德勛;袁海榮;朱保寧
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C02F11/04
• 分類號: C02F11/04
• 代理公司: 北京五月天專利商標代理有限公司 11294
• 代理人: 梁慶豐

技術領域

本發明屬于有機固體廢物處理領域，具體的為涉及一種提高人糞厭氧產沼氣性能的方法。?

背景技術

中國是世界上產生有機廢物最多的國家，其中每年產生2141萬噸的人糞、2200萬噸的污泥。這些有機廢物如不進行有效地處理，將對人類健康和生態環境造成極大的危害。目前，人糞的處理主要以無害化和肥料化研究為主，如專利1850736A公開了城市人糞制取肥料的處理方法，通過對人糞的分離、造粒、滅菌和干燥等步驟實現人糞的有效利用。但是該方法需要專門設備，投資較大，而且產品應用有限。厭氧消化是一種可以將有機廢物進行無害化處理并能將其轉化為清潔能源的技術，是未來有機廢物處理的主要發展方向之一。然而，目前對人糞厭氧消化的研究較少，如張翠麗等研究了溫度對人糞厭氧消化的影響，表明人糞在25℃條件下其產氣最好，達到30.2L（《溫度對4種不同糞便厭氧消化產氣效率及消化時間的影響》[J].農業工程學報,2008,24(7):209-212.）。但是，這些處理方式對人糞無害化效果不好，而且其厭氧消化產氣量較低。

單獨的人糞物料比較容易酸化，致使厭氧消化體系中揮發性有機酸（VFA）積累，pH下降，進而抑制產甲烷菌生理活性，從而導致其產氣性能降低，甚至厭氧消化失敗，不能完全滿足大規模的沼氣生產需要。因此，為了提高人糞物料的厭氧消化效率，可以將其與其他有機物料聯合進行厭氧消化。污泥是一種有機物含量高、含水率高、pH較高的有機廢物。因此，本發明考慮將人糞與污泥混合調節，控制適宜的pH值和啟動條件進行厭氧消化。該方法不僅能克服單一物料厭氧消化的不足，同時可以改善厭氧微生物所需的營養元素，使各種原料互相彌補各自缺點，產生優勢互補，使其優勢最大化，共同提高沼氣產量。?

發明內容

本發明目的在于能夠提供一種提高人糞產沼氣性能的方法，本發明提出的人糞和污泥混合的方法，可以是混合物料達到適宜的pH值和啟動條件，并且改善微生物生存所需的營養元素，該方法可以解決單一人糞原料厭氧消化存在的問題，從而為工程實踐和提高產氣量提供依據。

本發明提供了一種提高人糞產沼氣性能的方法，其特征在于：

將人糞和經過離心或沉降倒掉上清液后的污泥以總固體質量比1:0.5-2的比例在厭氧消化反應器中充分混合進行厭氧發酵，以下比例如無說明均為總固體（TS）質量比；所加接種污泥量為13000-17000?mg/L，優選范圍14000-16000?mg/L，加水定容使反應器中物料的負荷為50gTS/L-80gTS/L，處于厭氧消化最佳范圍，封閉厭氧消化反應器，反應溫度控制低溫、中溫或高溫某一條件下，厭氧消化過程中提供繼續攪拌或人工混合，12小時內即可產生沼氣。

進一步特征在于人糞可以是新鮮人糞或化糞池糞便，化糞池糞便經過離心處理或沉降處理。

進一步特征在于污泥可以是初沉污泥，剩余污泥和脫水污泥，初沉污泥和剩余污泥經過離心處理或沉降處理。

進一步特征在于離心和沉降的目的是達到反應要求的負荷，離心和沉降完畢的特征是總固體大于要求的負荷。

進一步特征在于所述的發酵時間持續25天以上，優選持續30天以上，進一步優選持續40天以上。

每天計量產氣量以及氣體成份，當CH₄含量達到50%以上時，認為進入甲烷化階段。經過25-40天厭氧消化，當產氣量明顯下降，當日產氣量低于反應器體積的5%-10%時，認為厭氧消化產氣結束。

將易酸化的人糞物料和堿度高的市政污泥混合厭氧發酵，分別在50?gTS/L、65?gTS/L、80?gTS/L的有機負荷條件下進行厭氧消化，人糞和經過離心或沉降倒掉上清液后的污泥以1:0.5-2的比例充分混合進行厭氧發酵，推薦的比例人糞和初沉污泥以1:1混合，所加污泥量為；15000mg/L，此時產氣性能最優，此時反應體系中并沒有出現揮發性有機酸（VFA）積累，產氣穩定。消化液的氨氮值為71?mg/L?-160?mg/L，不會對厭氧消化造成抑制。

本發明的工藝簡單，可操作性強；該方法將人糞和離心或沉降后的污泥混合厭氧消化，不但同時處理了兩種及以上的有機固體廢物，而且提高了各種物料混合厭氧消化中生物質的生物轉化率，提高了人糞的產氣性能。

附圖說明

圖1：不同物料單日產氣量；?

圖2：不同物料累積產氣量；?

圖3：不同物料單位VS產氣量。

具體實施方式

下面通過實施例對本發明進行進一步的闡述：

實施例1