[發(fā)明專利]一種提高污水廠剩余污泥產(chǎn)甲烷的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310081897.0
• 申請日: 2013-03-14
• 公開（公告）號: CN103193369A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張棟;趙建夫;王學江;王榮昌;吳家正;夏四清
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟大學
• 主分類號: C02F11/04
• 分類號: C02F11/04
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種提高污水廠剩余污泥產(chǎn)甲烷的方法。

背景技術(shù)

有機固體的厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷過程可分為四個階段，即溶解階段、水解階段、產(chǎn)酸階段和產(chǎn)甲烷階段。通常條件下，污泥的溶解和水解速率較慢，是有機物生物降解過程的限速步驟（例如，文獻Waste?Manage.2012,32,542-549；Bioresour.Technol.2012,103,415-424；Bioresour.Technol.2011,102,10849-10854）。因此，在發(fā)酵產(chǎn)酸過程中，如能夠提高污泥的溶解和水解速率，不但可以縮短系統(tǒng)的水力停留時間，提高有機物的去除率，而且能夠為后續(xù)的產(chǎn)酸過程提供更多的溶解性發(fā)酵底物，進而提高甲烷產(chǎn)量。研究者們提出了諸多提高污泥溶解和水解速率的方法，這些方法的基本原理是促使污泥中顆粒態(tài)的有機物分解為小分子溶解態(tài)的有機物，從而可以提高這些有機物的生物降解性能。文獻較多地報道了各種預(yù)處理方法提高污泥的溶解、水解以及產(chǎn)甲烷量，而未對如何促進污泥共代謝厭氧消化的方法進行研究。

盡管研究者們分別對剩余污泥和草本植物的厭氧消化過程進行了研究，并提出相應(yīng)促進溶解、水解的預(yù)處理方法，但關(guān)于草本植物促進剩余污泥共代謝及聯(lián)合厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的效能研究則未見報道。如果將較易于厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的黑麥草（高碳氮比C/N）加入剩余污泥（低碳氮比）中，調(diào)節(jié)適合的碳氮比，則可以提高其厭氧共代謝產(chǎn)沼氣的效能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決剩余污泥產(chǎn)甲烷效率不高的技術(shù)問題，提供一種添加多年生黑麥草顯著促進污水廠剩余污泥生產(chǎn)甲烷的方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種提高污水廠剩余污泥產(chǎn)甲烷的方法，包括以下步驟：

（1）將污泥與黑麥草充分混合發(fā)酵水解產(chǎn)酸；

（2）將步驟（1）得到的混合物進行厭氧發(fā)酵產(chǎn)生甲烷。

所述的步驟（1）中污泥與黑麥草按照碳氮比（碳、氮元素均來自于污泥與草）為7:1-26:1的比例混合，該比值優(yōu)選為20:1。

所述的步驟（1）中厭氧發(fā)酵水解產(chǎn)酸的溫度為30-40℃，pH值為4-7，厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的時間為8-16天；優(yōu)選的，水解產(chǎn)酸的溫度為33-37℃，pH值為4.5-5.5，厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的時間為11-13天。

所述的步驟（2）中厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷的pH值為6-8，優(yōu)選pH為6.5-7.5。

所述的步驟（2）中厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷的溫度為30-40℃，時間為40-60天，厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷的溫度優(yōu)選為33-37℃，發(fā)酵時間優(yōu)選為39-41天。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明以黑麥草促進污水廠剩余污泥產(chǎn)甲烷的方法，不但可以同時提高污泥產(chǎn)短鏈脂肪酸量和產(chǎn)甲烷量，而且使污泥中的有機物得到更充分的回收和再利用，減少了污泥對環(huán)境的污染。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例進一步說明本發(fā)明。

為促進剩余污泥產(chǎn)甲烷效率，本發(fā)明經(jīng)過多次反復(fù)實驗，發(fā)現(xiàn)采用下述本發(fā)明以黑麥草促進污水廠剩余污泥產(chǎn)甲烷的方法，能夠顯著提高甲烷產(chǎn)量。

本發(fā)明以黑麥草促進污水廠剩余污泥產(chǎn)甲烷的方法，包括以下步驟：

將污泥與黑麥草按照不同碳氮比（C/N）7:1、10:1、12:1、14:1、16:1、18:1、20:1、22:1、24:1、26:1混合，溫度為30-40℃，pH值控制為4-7，經(jīng)過8-16天充分的水解產(chǎn)酸階段。然后，調(diào)節(jié)pH值為6-8，溫度為30-40℃，發(fā)酵40-60天產(chǎn)生甲烷。

本發(fā)明方法首先將剩余污泥與黑麥草按照不同碳氮比（C/N）7:1、10:1、12:1、14:1、16:1、18:1、20:1、22:1、24:1、26:1混合，溫度為30-40℃，pH值為4-7，經(jīng)過8-16天充分的水解產(chǎn)酸階段。這樣不僅可以使污泥水解速率得到明顯提高，產(chǎn)生出較多的溶解性碳水化合物等，而且由溶解性碳水化合物生成的短鏈脂肪酸量也得到提高，這為后續(xù)厭氧產(chǎn)甲烷階段提供了豐富的碳源。

本發(fā)明產(chǎn)甲烷階段將發(fā)酵混合物的pH值調(diào)為6-8，溫度為30-40℃，發(fā)酵20-60天產(chǎn)生甲烷，實現(xiàn)產(chǎn)甲烷量最大化。本發(fā)明通過添加黑麥草調(diào)節(jié)污泥的碳氮比，優(yōu)化污泥與黑麥草混合發(fā)酵的水解、酸化的條件參數(shù)與產(chǎn)甲烷階段的工藝條件參數(shù)相結(jié)合，可顯著提高剩余污泥的產(chǎn)甲烷量。

通過實驗發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明在污泥與能源草碳氮比（C/N）20:1，溫度為33-37℃，pH值為4.5-5.5的條件下，厭氧發(fā)酵11-13天，獲得的短鏈脂肪酸的濃度最大。