[發(fā)明專利]一種提高污泥厭氧消化效率同時降低重金屬生態(tài)毒性的方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201910166167.8 | 申請日： | 2019-03-06 |
| 公開（公告）號： | CN110127972B | 公開（公告）日： | 2020-12-29 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 王云才;張敏 | 申請（專利權(quán)）人： | 同濟大學 |
| 主分類號： | C02F11/04 | 分類號： | C02F11/04;C02F11/00;C02F101/20 |
| 代理公司： | 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265 | 代理人： | 盛君梅 |
| 地址： | 200092 *** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 提高 污泥 消化 效率 同時 降低 重金屬 生態(tài) 毒性 方法 | ||
本發(fā)明涉及一種提高污泥厭氧消化效率同時降低重金屬生態(tài)毒性的方法。秸稈經(jīng)ZnCl2溶液活化后在550℃高溫無氧條件下制得秸稈生物炭，隨后采用HCl溶液和微波進一步改性；以改性生物炭為載體，通過化學反應制得零價納米鐵負載的改性生物炭復合材料HCl?FBC。在污泥厭氧消化初期將改性生物炭復合材料HCl?FBC添加到厭氧消化反應器中，可顯著提高污泥有機質(zhì)轉(zhuǎn)化率，增加甲烷累積產(chǎn)氣量。同時，HCl?FBC有利于增加消化污泥微生物多樣性和活性，同時改變微生物的群落結(jié)構(gòu)。本發(fā)明可顯著提高污泥厭氧消化效率，增加沼氣產(chǎn)量，同時消化后污泥重金屬的生物毒性有效減少，對于污泥資源化利用、降低污泥土地利用風險具有重要意義。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及固廢資源化領(lǐng)域，尤其是涉及合成一種改性污泥生物質(zhì)炭負載 零價納米鐵顆粒的功能材料，研究添加改性生物質(zhì)炭復合材料對污泥厭氧消化 過程穩(wěn)定性的影響，特別是涉及利用生物質(zhì)炭復合材料提高厭氧消化甲烷累積 產(chǎn)量并降低重金屬生態(tài)毒性的方法。
背景技術(shù)
伴隨我國污水處理能力的不斷提升，大量的污泥作為污水處理過程中的副 產(chǎn)物被生產(chǎn)和堆積在環(huán)境中。近年來，每年平均產(chǎn)出約超過2500萬噸的污泥 (80％的含水率)，如果處理不當，會對環(huán)境造成嚴重污染。污泥中含有豐富 的可資源化利用的有機質(zhì)和N、P、K等植物生長所必須的營養(yǎng)元素，因此， 污泥的資源化利用已成為新的研究熱點。
同時，由于污泥中含有大量的重金屬、病原菌、污染有機物等；尤其是重 金屬，難以降解且易隨食物鏈富集，且其生態(tài)毒性不僅與總量有關(guān)，更多取決 于重金屬的化學形態(tài)分布。因此，污泥土地資源化利用前需經(jīng)穩(wěn)定化處理，以 降低重金屬的生物有效性和植物。
目前，市政污泥的主要處置方式包括填埋、焚燒、堆積、厭氧消化和土地 利用。厭氧消化憑借其低成本、低能耗且資源化效率高等優(yōu)勢，已發(fā)展成為一 種污泥的主要穩(wěn)定化與資源化的處理方式。然而，由于厭氧消化是由多種微生 物參與的多階段協(xié)同完成的復雜過程，因此，在實際運行過程中經(jīng)常會面臨厭 氧消化過程不穩(wěn)定、微生物活性低及甲烷產(chǎn)氣量低等問題。
生物質(zhì)炭是指富含碳元素物質(zhì)在缺氧或無氧條件下，經(jīng)高溫裂解后生成的 富含炭物質(zhì)，其因含碳量豐富且表面具有大量的裸露堿性基團(如COOH-、 -OH、-O-等)而在環(huán)境污染治理及土壤修復等方面具有廣泛的應用。生物炭的 多孔結(jié)構(gòu)中含有大量的含氧官能團，這使得該材料可以實現(xiàn)對包括重金屬在內(nèi) 的污染物的吸附。
零價納米鐵因能有效去除硝基芳香族化合物、氯代有機物及重金屬(如砷) 等污染物而在污水處理領(lǐng)域具有廣泛應用。CN107892929A提供了一種硫化鐵 改性污泥基生物炭的制備方法，其在生物炭上負載的硫化鐵為納米硫化鐵或微 米硫化鐵；CN107930629A提供了一種負載型生物炭催化材料的制備方法，在 氮氣環(huán)境下，按Fe與生物炭的質(zhì)量比不小于1:1進行負載，但該兩項技術(shù)在 生物炭制備后未經(jīng)進一步改性處理，使得其處理效率較低。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本申請?zhí)峁┝艘环N提高污泥厭氧消化效率 同時降低重金屬生態(tài)毒性的方法。本發(fā)明用于市政污水處理廠的剩余污泥厭氧 消化過程中，可顯著提高污泥厭氧消化效率，增加沼氣產(chǎn)量，同時消化后污泥 重金屬的生物毒性有效減少，這對于污泥資源化利用、降低污泥土地利用風險 具有重要意義。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
本發(fā)明提供了一種提高污泥厭氧消化效率同時降低重金屬生態(tài)毒性的方 法，具體步驟如下：
(1)秸稈原材料首先浸泡在ZnCl2溶液中進行活化，攪拌離心后烘干；在氮氣保護下，500～580℃高溫熱解180min后制得預處理后的秸稈生物炭；
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