申请日2019.03.26
公开(公告)日2019.06.21
IPC分类号C02F11/04; C10L3/08
摘要
本发明属于污泥处理处置资源化领域，公开了一种叶绿素铁钠盐调理促进剩余污泥产甲烷的方法，该方法先利用叶绿素铁钠盐对剩余污泥进行调理，然后向调理后的剩余污泥中接种厌氧菌，在30～45℃的中温条件下进行厌氧消化产甲烷。优选的，利用叶绿素铁钠盐对剩余污泥进行调理，具体是向剩余污泥中加入叶绿素铁钠盐，搅拌使叶绿素铁钠盐完全溶解后继续添加H2O2溶液，然后继续搅拌一段时间进行调理。本发明可以促进污泥絮体瓦解，释放有机质，氧化降解大分子有机物为小分子有机物，提高剩余污泥的可生物降解性，缩短厌氧消化过程有机质水解过程，提高有机质分解速率，增加中间产物的累积量，从而促进厌氧消化产甲烷的过程。
权利要求书
1.一种叶绿素铁钠盐调理促进剩余污泥产甲烷的方法，其特征在于，该方法先利用叶绿素铁钠盐对剩余污泥进行调理，然后向调理后的剩余污泥中接种厌氧菌，在30～45℃的中温条件下进行厌氧消化产甲烷。
2.权利要求1所述叶绿素铁钠盐调理促进剩余污泥产甲烷的方法，其特征在于，所述利用叶绿素铁钠盐对剩余污泥进行调理，具体是向剩余污泥中加入叶绿素铁钠盐，搅拌使叶绿素铁钠盐完全溶解后继续添加H2O2溶液，然后继续搅拌一段时间进行调理;优选的，继续搅拌调理的时间为60～140min。
3.权利要求2所述叶绿素铁钠盐调理促进剩余污泥产甲烷的方法，其特征在于，所述叶绿素铁钠盐的物质的量与所述H2O2溶液中溶质H2O2的物质的量两者之比满足1:120～1:5;所述H2O2溶液的溶质H2O2添加量满足0.01～0.025g/g TS，其中TS代表剩余污泥干基质量。
4.权利要求1所述叶绿素铁钠盐调理促进剩余污泥产甲烷的方法，其特征在于，所述叶绿素铁钠盐中铁含量大于2%。
5.权利要求1所述叶绿素铁钠盐调理促进剩余污泥产甲烷的方法，其特征在于，所述搅拌使叶绿素铁钠盐完全溶解的搅拌时间为1～5min。
6.权利要求1所述叶绿素铁钠盐调理促进剩余污泥产甲烷的方法，其特征在于，所述向调理后的剩余污泥中接种厌氧菌，具体是将调理后的剩余污泥与厌氧颗粒污泥混合;优选的，针对所述厌氧颗粒污泥，其总干物质的占比为10%～30%。
7.权利要求1所述叶绿素铁钠盐调理促进剩余污泥产甲烷的方法，其特征在于，所述搅拌均为机械搅拌或磁力搅拌，转速满足200～500rpm。
8.权利要求1所述叶绿素铁钠盐调理促进剩余污泥产甲烷的方法，其特征在于，所述剩余污泥来自污水处理厂，其含水率为80～99.5%。
9.权利要求1所述叶绿素铁钠盐调理促进剩余污泥产甲烷的方法，其特征在于，所述厌氧消化产甲烷具体是在厌氧消化反应器中进行的，该厌氧消化反应器连接气体定量和储存装置，保证整个厌氧消化反应器的密封放置在恒温震荡培养箱中，保持30～45℃中温条件厌氧发酵产甲烷;优选的，所述厌氧消化反应器中固体含量保持为5%～20%。
10.权利要求1所述叶绿素铁钠盐调理促进剩余污泥产甲烷的方法，其特征在于，所述厌氧消化产甲烷的厌氧消化周期为20～50天。
说明书
一种叶绿素铁钠盐调理促进剩余污泥产甲烷的方法
技术领域
本发明属于污泥处理处置资源化领域，更具体地，涉及一种叶绿素铁钠盐调理促进剩余污泥产甲烷的方法。
背景技术
厌氧消化处理剩余污泥产甲烷是目前利用剩余污泥资源化的有效方式，剩余污泥作为一种生物质能源在利用时，由于污泥絮体中有机质被包裹形成的菌团结构，在厌氧消化的过程中需要较长的时间破胞和有机质水解;因此在资源化处理的时候往往需要进行预处理，加快污泥絮体破胞，促进污泥中有机质水解，提高资源化利用效率。目前剩余污泥预处理技术包括物理处理(热处理、冷冻处理、超声处理、微波处理)处理、化学处理(酸碱处理、高级氧化处理)及生物处理(酶处理)等方式。物理处理法操作繁琐，需要大量的能耗，对装置的要求高;化学处理法投加试剂量大，同时会有产生额外的废物残留，增加后续处理处置成本和难度。生物处理法受温度限制，需要保持一定的温度才能发挥作用。
本发明针对目前预处理方法存在的操作繁琐、试剂量大、试剂残留、能耗高等问题，通过叶绿素铁钠盐与诸如双氧水等构成的类芬顿体系，高效快速的促进污泥絮体瓦解，提高厌氧消化产甲烷率，叶绿素铁盐在厌氧消化过程中作为有机质被微生物利用，没有预处理试剂的残留。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种叶绿素铁钠盐调理促进剩余污泥产甲烷的方法，通过利用叶绿素铁钠盐调理剩余污泥，再向剩余污泥接种厌氧菌进行厌氧消化产甲烷，叶绿素铁钠盐的调理过程可以促进污泥絮体瓦解，释放有机质，氧化降解大分子有机物为小分子有机物，提高剩余污泥的可生物降解性，缩短厌氧消化过程有机质水解过程，提高有机质分解速率，增加中间产物的累积量，从而促进厌氧消化产甲烷的过程。
为实现上述目的，按照本发明，提供了一种叶绿素铁钠盐调理促进剩余污泥产甲烷的方法，其特征在于，该方法先利用叶绿素铁钠盐对剩余污泥进行调理，然后向调理后的剩余污泥中接种厌氧菌，在30～45℃的中温条件下进行厌氧消化产甲烷。
作为本发明的进一步优选，所述利用叶绿素铁钠盐对剩余污泥进行调理，具体是向剩余污泥中加入叶绿素铁钠盐，搅拌使叶绿素铁钠盐完全溶解后继续添加H2O2溶液，然后继续搅拌一段时间进行调理;优选的，继续搅拌调理的时间为60～140min。
作为本发明的进一步优选，所述叶绿素铁钠盐的物质的量与所述H2O2溶液中溶质H2O2的物质的量两者之比满足1:120～1:5;所述H2O2溶液的溶质H2O2添加量满足0.01～0.025g/g TS，其中TS代表剩余污泥干基质量。
作为本发明的进一步优选，所述叶绿素铁钠盐中铁含量大于2%。
作为本发明的进一步优选，所述搅拌使叶绿素铁钠盐完全溶解的搅拌时间为1～5min。
作为本发明的进一步优选，所述向调理后的剩余污泥中接种厌氧菌，具体是将调理后的剩余污泥与厌氧颗粒污泥混合;优选的，针对所述厌氧颗粒污泥，其总干物质的占比为10%～30%。
作为本发明的进一步优选，所述搅拌均为机械搅拌或磁力搅拌，转速满足200～500rpm。
作为本发明的进一步优选，所述剩余污泥来自污水处理厂，其含水率为80～99.5%。
作为本发明的进一步优选，所述厌氧消化产甲烷具体是在厌氧消化反应器中进行的，该厌氧消化反应器连接气体定量和储存装置，保证整个厌氧消化反应器的密封放置在恒温震荡培养箱中，保持30～45℃中温条件厌氧发酵产甲烷;优选的，所述厌氧消化反应器中固体含量保持为5%～20%。
作为本发明的进一步优选，所述厌氧消化产甲烷的厌氧消化周期为20～50天。
通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，先利用叶绿素铁钠盐调理剩余污泥，再向剩余污泥接种厌氧菌，在30～45℃的中温条件即可进行厌氧消化产甲烷。
本发明优选将叶绿素铁钠盐经过过氧化氢催化产生自由基，破坏污泥絮体结构，分解污泥絮体释放胞内聚合物，将难降解的有机物氧化降解为小分子易降解有机物，缩短厌氧消化过程有机质水解过程，迅速累积挥发性脂肪酸，产甲烷群落生长转化利用效率提高。通过本发明能够促进产甲烷效果，同时双氧水在调理过程中消耗生成水，剩余的叶绿素铁盐在厌氧消化过程作为有机质被消耗，没有试剂残留。因此本发明能够达到提高厌氧消化的效率，促进甲烷的产生，更大限度的将污泥资源化利用，没有剩余污泥的二次污染，同时具有投加药剂量少，成本低，操作简单，能耗低等有益效果。
本发明通过叶绿素铁钠盐和H2O2调理剩余污泥，破坏污泥絮体结构，分解污泥絮体释放胞内聚合物，将难降解的有机物氧化降解为小分子易降解有机物，缩短厌氧消化过程有机质水解过程。本发明中优选叶绿素铁钠盐和H2O2溶液中溶质H2O2的摩尔比为1:120～1:5(叶绿素铁钠盐的物质的量，以摩尔质量为690换算后得到)，其中H2O2溶液中溶质H2O2的添加量为0.01～0.025g/g TS(TS为剩余污泥干基质量)，最大限度对污泥进行破解，对大分子有机物降解达到最优的效果，从而能够有效缩短厌氧消化水解过程所需的时间。本发明利用叶绿素铁钠盐对剩余污泥进行预处理，相较于现有技术中的生物处理法来说，温度要求大大降低，像武汉当地冬夏季室外温度均适用。经过调理的剩余污泥与厌氧颗粒污泥按照一定的比例混合均匀，保持适宜的发酵浓度(即总固体浓度，例如，总固体浓度可保持为5%～20%)，缩短水解时间，促进挥发性脂肪酸的累积，从而增加产气和产甲烷效果，能够确保厌氧消化产甲烷反应顺利、高效的进行。
