[發明專利]一種利用鐵改性火山石強化有機廢水厭氧消化的方法

在審

• 申請號: 202210786254.5
• 申請日: 2022-07-06
• 公開（公告）號: CN115124140A
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 趙子升;張廣毅
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28;C02F3/34;C02F101/30
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所(普通合伙) 41117
• 代理人: 宋巧蘭

本發明公開了一種利用鐵改性火山石強化有機廢水厭氧消化的方法，具體為：將火山石用水沖洗，然后利用鐵鹽改性；將鐵改性火山石置于厭氧反應器內，隨后加入馴化好的厭氧顆粒污泥，填充在火山石之間的縫隙中；用泵將有機廢水由厭氧反應器底部以一定流速持續通入厭氧反應器內，有機廢水由底部進入，經由污泥和火山石的混合層流向頂部，并由頂部排出。通過改性的火山石具有更強的生物親和力和強化微生物活性的能力，微生物可更加穩固的附著在火山石表面，且微生物群落結構發生改變，具有更強的有機物降解能力。本發明方法可以加快厭氧消化過程中水解酸化微生物的生長和富集，增加廢水中有機物與微生物的接觸時間，大大的提高有機物的厭氧消化效率。

技術領域

本發明屬于厭氧消化技術領域，具體涉及一種利用鐵改性火山石強化有機廢水厭氧消化的方法。

背景技術

隨著工業化和城市化進程的推進，能源危機和環境污染已成為我國面臨的主要問題。厭氧技術因不需要曝氣、能耗低而被認為是有機污染物處理最經濟、最有效的方式之一。此外，厭氧技術在去除有機物的同時，還可產生較清潔能源——沼氣。按照水解酸化-產氫產乙酸-產甲烷的厭氧傳統理論，只有在系統中微生物的協同作用下，方可保證有機物的高效去除。然而，實際廢水的處理中，高負荷的簡單有機物厭氧水解產酸速率通常遠快于有機酸被產甲烷菌利用的速率，因此，厭氧反應器會出現VFAs累積的“過酸化”現象，使得體系pH降低，反應器不能穩定運行。而對于復雜廢水，有機物結構穩定，水解酸化效率低，是厭氧過程的限速階段。厭氧系統中產酸與產甲烷的不協調將導致厭氧消化的紊亂及生物量的流失。

微生物異化鐵還原是異化鐵還原菌直接氧化有機物并將產生的電子通過其胞外電子傳輸蛋白或電子穿梭體等傳遞到鐵氧化物，并使之還原的過程。異化鐵還原不僅可以繞開傳統水解酸化過程氧化復雜有機物，且電子傳遞不再依賴H₂或甲酸，具有更高的效率。異化鐵還原菌可與產甲烷菌形成互養代謝，將氧化有機物產生的電子直接傳遞給一些產甲烷菌，利用CO₂作為電子受體生成甲烷。在厭氧系統中投加少量鐵氧化物，可通過刺激異化鐵還原，有效提高異化鐵還原菌豐度。

火山石作為自然界中天然形成的物質，具有多孔結構和生物親和力。在厭氧系統中投加火山石，可為異化鐵還原菌提供附著點，避免微生物的流失，提高系統的生物量。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用鐵改性火山石強化有機廢水厭氧消化的方法，將用鐵鹽改性的火山石應用到有機廢水的厭氧消化中，提高厭氧消化效率。該方法操作簡單，經濟有效。該方法利用火山石的多孔結構及生物親和力，為厭氧系統中的微生物提供附著點，提高體系中微生物的豐度。另外，火山石經鐵改性后，可以有效富集異化鐵還原菌，異化鐵還原菌的富集不僅可以促進難降解污染物的降解，還可強化鐵還原菌與產甲烷菌之間的互養代謝，從而大大提高有機廢水的厭氧消化效率。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種利用鐵改性火山石強化有機廢水厭氧消化的方法，包括以下步驟：

（1）取球狀火山石，其直徑為5-10cm，用水沖洗除去表面和空間隙殘渣；

（2）將上述沖洗干凈的火山石用鐵鹽改性，使得火山石表面被適量的鐵均勻覆蓋，隨后將改性后的火山石用水沖洗，去除多余的鐵；

（3）將上述鐵改性火山石均勻排布在厭氧反應器的底部，鐵改性火山石排布的高度為厭氧反應器高度的1/2-4/5；

（4）將厭氧污泥顆粒經由頂部加入厭氧反應器內，使厭氧污泥顆粒均勻的填充鐵改性火山石之間的空隙，最終保證厭氧反應器內的鐵改性火山石全部浸沒在厭氧污泥顆粒中；

（5）有機廢水經泵打壓以連續流方式經由厭氧反應器底部進入厭氧反應器，污水進入厭氧反應器后，由下向上流經污泥和鐵改性火山石的混合層，隨后由厭氧反應器頂部排出。