[發明專利]一種利用污泥基質水熱炭促進污泥產生短鏈脂肪酸的方法

在審

• 申請號: 201710091500.4
• 申請日: 2017-02-20
• 公開（公告）號: CN106834365A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 王曉琳;楊麒;曾光明
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: C12P7/40
• 分類號: C12P7/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明主要涉及環保技術領域，主要講述一種通過添加污泥基質水熱炭促進污泥厭氧發酵產生短鏈脂肪酸的方法。

技術背景

目前，在污水處理過程中，不可避免的問題是剩余污泥的產生量越來越大，因此，污泥的無害化、資源化和減量化顯得尤為重要。剩余污泥里含有大量的有機質，利用污泥進行發酵產生有機酸或者甲烷是污泥資源化利用的一種重要途徑。

本發明所用污泥基質水熱炭是利用剩余污泥在水熱炭化條件下(180～300℃，2～10MPa)制備而得，這種水熱炭可用于土壤改良，也可用作固體燃料，相比于其他生物炭的制備途徑，水熱法具有耗能少、產量高等優點，并且相比于活性炭來說，生物炭不需要活化，投入少、成本低。污泥基質生物炭是使污泥資源化的一種有效手段。

將水熱炭投加到剩余污泥中進行厭氧發酵，可以促進短鏈脂肪酸的產生，縮短最大產酸量的發酵時間。該方法產生的發酵液中包含大量的揮發性脂肪酸等有機物，這些有機碳源能夠作為污水生物處理的外加碳源。

將污泥基質水熱炭用于剩余污泥厭氧發酵從而強化產生短鏈脂肪酸的研究少有報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用污泥基質通過水熱法制得的生物炭促進污泥發酵進而提高短鏈脂肪酸產量的方法，從而提高剩余污泥的資源化利用率，具有投資少、短鏈脂肪酸產量高等優勢。

1.一種利用污泥基質通過水熱法制得的生物炭促進污泥發酵進而提高短鏈脂肪酸產量的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)以污泥為基質通過水熱方法制備出生物炭，

(2)將上述制備的水熱炭加入到剩余污泥中，中溫攪拌條件下進行厭氧發酵。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所用生物炭為污泥基質水熱炭，通過水熱方法制備，較熱解等制備生物炭的方法更節省成本。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所用污泥為城市污水處理廠中二沉池的剩余污泥。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，權利步驟1所述步驟2中所述發酵底物的VS與生物炭比為1:1。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，權利步驟1所述步驟2中所述中溫厭氧發酵溫度為35±2℃，發酵周期為9天。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，權利步驟1所述步驟2中所述中溫厭氧發酵的攪拌速度為150±5r/min。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，整個過程中不調節pH。

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，水熱炭加入到污泥中厭氧發酵后，污泥含固率明顯提高，可簡化填埋的后續處理。

附圖說明

構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。

圖1為實施例1中生物炭用于污泥厭氧發酵促進產生短鏈脂肪酸的示意圖。

具體實施例

以下結合具體優選的實施例對本發明做進一步描述，但并不因此而限制本發明的保護范圍。

實施例

以下實施例中所使用的儀器和材料均為市售。水熱炭的原料是取自長沙市第二污水處理廠中二沉池所排放的剩余污泥，在干污泥與去離子水為1:9、220℃停留1小時的條件下制備的；發酵基質取自湘潭市某污水處理廠二沉池排放的剩余污泥。實施例1：

參見圖1：利用污泥基質生物炭促進污泥短鏈脂肪酸產生的方法，具體包括以下步驟：

(1)生物炭的制備：取污水處理廠二沉池的剩余污泥，105℃干燥，之后磨碎過篩，與去離子水按1:9的比例混合，置于500ml不銹鋼反應釜中，該反應釜有自動攪拌和控溫裝置，以4℃/min的速度升溫，達到220℃后停留1小時。之后關掉裝置，冷卻至室溫，取出反應物來，置于布氏漏斗上的濾膜上抽濾，將固液分離，固體成分置于105℃干燥24h，之后研磨過篩，置于玻璃瓶中備用。

(2)發酵基質：取自污水處理廠二沉池中的剩余污泥，置于4℃冰箱中厭氧24h，之后棄去上清液，污泥混勻后備用。

(3)厭氧發酵：將步驟(1)中的生物炭和步驟(2)中污泥的VS按1:1的比例混合，加入到錐形瓶中。發酵溫度為35±2℃，攪拌速度為150±5r/min，整個過程不調節pH。

(4)每天取一定量的發酵液，測定其中短鏈脂肪酸的含量。