[發明專利]利用蒽醌‐2,6‐二磺酸鹽（AQDS）促進剩余污泥產甲烷的方法

在審

• 申請號: 201710027743.1
• 申請日: 2017-01-13
• 公開（公告）號: CN106865935A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 張耀斌;楊亞飛;全燮;趙慧敏
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C02F11/04
• 分類號: C02F11/04;C05F7/00
• 代理公司: 大連格智知識產權代理有限公司21238
• 代理人: 劉曉琴,張亞男

技術領域

本發明屬于剩余污泥處理領域。

技術背景

由于產量大、處理成本高及潛在的環境危害性，來自污水處理廠的剩余活性污泥越來越受到人們的重視。污泥的厭氧生物處理可以利用微生物處理污泥，降低污泥中有機物含量，減少污泥填埋對地下水的危害，與此同時，厭氧消化成本相對較低，并且產生甲烷等可燃氣體，所以厭氧消化被認為是目前最節能、最有潛力的剩余活性污泥處理方式之一。

然而，一個限制污泥厭氧消化效率的重要因素是其相對較緩慢的水解酸化過程。污泥中含有成分比較復雜的物質(如，多糖、蛋白)，它們必須分解為小分子物質才可以進行產氫產乙酸進而產甲烷，但是這些復雜的大分子物質的分解速率相對緩慢，進而會影響后續的產甲烷。目前主要應用酸處理、堿處理、機械處理及熱處理等預處理手段提高水解酸化速率，但是這些技術成本高，而且操作復雜，很難應用在實際中。

腐殖質及其模式物由于其結構上具有接受電子的醌類基團的特點，可以作為末端電子受體，支持有機酸鹽、氯代化合物、芳香族化合物等有機化合物的厭氧生物氧化。但是由于腐殖質結構復雜，實驗室中常用其同類物質蒽醌-2,6-二磺酸鹽(AQDS)，如AQDS可以直接作為乙酸和丁酸的電子受體，

Acetate^-+4H₂O+4AQDS→4AH₂QDS+2HCO₃^-+H⁺

Lactate^-+2H₂0+2AQDS→2AH₂QDS+aeetate^-+HCO₃^-+H⁺

并且，這種結構特點，使其還可以作為電子穿梭物質，在生物或非生物降解有機污染物如偶氮染料、多鹵取代化合物、硝基取代芳香族化合物等以及還原無機化合物如Fe(Ⅲ)、Cr(VI)、U(VI)等過程中起到極其重要的傳遞電子的作用。在這過程中，腐殖質類物質(如，AQDS)結構中的醌類基團的氧化態形式可以結合來自電子供體的電子轉化為還原態的羥醌，又可以將電子轉移給親電子物質使之還原，還原態的腐殖質即重新轉化為氧化態，其氧化態/還原態的循環形成實現對污染物質持續的還原轉化。因此以腐殖質及其模式物作為電子受體或電子穿梭物質，利用腐殖質還原微生物厭氧降解有機污染物技術及其原理在環境生物修復領域具有巨大的應用前景。本發明就是運用上述AQDS作為電子受體和電子穿梭體的功能，在污泥的厭氧消化中，利用腐殖質還原微生物氧化污泥中的某些有機物，尤其是難降解物質，加快污泥的水解酸化過程，進而強化產甲烷過程。

發明內容

為克服現有技術中的缺陷，本發明提出以下技術方案：一種利用蒽醌-2,6-二磺酸鹽(AQDS)促進剩余污泥產甲烷的裝置，其特征在于：包括側壁上方設有進料口而下方設有排泥口的發酵罐。發酵罐的上蓋設有出氣管而罐底設有曝氣裝置。設有攪拌器的調節池的下側經蠕動泵與發酵罐側壁下方設有的排泥口相連接。

一種使用上述裝置促進剩余污泥產甲烷的方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)將取自污水處理廠的待處理高固剩余活性污泥、AQDS使用液(0.1mmoL/L)、水以及接種污泥在調節池1中充分混合。其中：引種污泥與待處理污泥體積比為8:1。混合后，污泥含固率低于10％；AQDS的濃度在0.1‐0.3mmoL/L之間，最佳濃度為0.2mmoL/L。開啟攪拌器2進行攪拌，使待處理活性污泥、微生物與AQDS充分混合。

2)啟動蠕動泵3將調節池1中的污泥經進樣口4排入厭氧發酵罐5中進行厭氧發酵，用時8‐12天，第10天達到如期效果。當發酵罐中污泥產甲烷穩定后，調節池1中不必再應用引種污泥。污泥在發酵罐5中的水力停留時間為22天。發酵罐底部設置曝氣孔均勻分布的氮氣曝氣裝置6，其中，N2流量為5L/min，每4h啟動一次，每次曝氣30min。發酵罐上部的出氣口7進行對發酵氣體進行收集。

3)經排泥管8排出的處理后的污泥，進行泥水充分分離，液體回流至調節池1。

采用本發明上述技術方案即應用AODS作為電子穿梭物質和電子受體的主要功能促進剩余污泥厭氧發酵后的減量化，并且提高了甲烷產量，發酵后的泥渣含有大量的氮磷元素，可用于農業生產。該方法方便、易操作。

附圖說明