申请日2015.01.01
公开(公告)日2015.04.22
IPC分类号C02F11/04; C02F11/00
摘要
硫酸铜促进剩余污泥厌氧消化产甲烷的方法，属于环境保护技术领域。以城镇污水处理厂的剩余污泥为原料，首先投加硫酸铜，剩余污泥中的微生物发生破壁，然后淘洗剩余污泥去除铜离子，最后进行剩余污泥厌氧消化。剩余污泥经过硫酸铜预处理后，厌氧消化时水解速率提高，在中性pH条件下产甲烷菌具有较好的活性，甲烷产量增加。本发明所采用的硫酸铜在较低的投加量下能有效地促进剩余污泥厌氧消化产甲烷，同时达到污泥减量的效果。
权利要求书
1.一种硫酸铜促进剩余污泥厌氧消化产甲烷的方法，其特征在于，该方法包括 以下步骤：
(1)将剩余污泥沉淀浓缩;
(2)将硫酸铜溶解后投加到浓缩的剩余污泥中浸泡;
(3)将浸泡后的剩余污泥混合物进行淘洗;
(4)对淘洗后的剩余污泥混合物进行厌氧消化;
(5)对厌氧消化过程中产生的气体进行收集。
2.根据权利要求1所述的一种硫酸铜促进剩余污泥厌氧消化产甲烷的方法，其 特征在于，步骤(1)所述的剩余污泥来源于采用生物法处理污水的城镇污水处理厂， 沉淀时间为6～12h。
3.根据权利要求1所述的一种硫酸铜促进剩余污泥厌氧消化产甲烷的方法，其 特征在于，步骤(2)所述的硫酸铜的投加剂量为0.25～2.50mgCu2+/gVSS，浓缩的 剩余污泥浸泡时间为8～48h。
4.根据权利要求1所述的一种硫酸铜促进剩余污泥厌氧消化产甲烷的方法，其 特征在于，步骤(3)所述的对浸泡后的剩余污泥进行淘洗，至泥水混合物中无铜离 子存在。
5.根据权利要求1所述的一种硫酸铜促进剩余污泥厌氧消化产甲烷的方法，其 特征在于，步骤(4)所述的对剩余污泥进行厌氧消化，在消化开始前向厌氧反应器 中通入氮气至反应器中无氧气存在，对剩余污泥进行厌氧消化，厌氧消化时间为 6～15d。
说明书
硫酸铜促进剩余污泥厌氧消化产甲烷的方法
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，涉及一种利用硫酸铜促进剩余污泥厌氧 消化产甲烷的方法。
背景技术
目前城镇污水处理厂多采用活性污泥法处理污水，在处理过程中将会 产生大量的剩余污泥，其处理处置费用较高，而剩余污泥中含有大量的有 机物如蛋白质、多糖等，可通过厌氧消化技术将其转化为甲烷，作为能源 物质进行再利用。
剩余污泥厌氧消化主要分为三个阶段。第一阶段，在水解细菌的作用 下，将复杂的有机物质(包括碳水化合物、蛋白质、脂肪等)转化为单糖、 氨基酸、脂肪酸等;第二阶段，在产氢产乙酸菌的作用下，将第一阶段的 产物转化为氢、二氧化碳和乙酸;第三阶段，在产甲烷菌的作用下，将乙 酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等转化为甲烷、碳酸以及新的细胞物质。其 中水解过程相对缓慢，被认为是厌氧消化的限速步骤，进一步研究中，学 者发现颗粒态有机物质的溶解是厌氧消化产酸阶段的限速步骤。
本发明中涉及的铜离子被广泛应用于电镀、冶金、化工等方面，这些 工业排放的废水中含有铜离子，由此产生的污染问题亟待解决。然而，铜 离子可作为杀菌剂的原料之一，其作用原理是：铜离子主要与细菌细胞壁 的肽聚糖结构作用，使其蛋白质变性、沉淀，使酶失去活性，损伤细胞壁 而使细菌变性或杀伤细菌。结合以上两点，本发明利用“以废制废”的思 想，将工业含铜废水引入厌氧污泥消化系统，促进剩余污泥厌氧消化产甲 烷。
发明内容
本发明的目的在于提供促进剩余污泥厌氧消化产甲烷的方法，投加硫酸 铜提高剩余污泥厌氧消化产甲烷的量。
为达到以上目的，本发明所采用的解决方案是：
本发明提出一种利用硫酸铜促进剩余污泥厌氧消化产甲烷的方法，以 城镇污水处理厂产生的剩余污泥为原料，首先投加硫酸铜对剩余污泥中的 微生物进行破壁，使微生物细胞内大量有机物溶出，然后淘洗剩余污泥去 除铜离子，最后在中性pH条件下进行厌氧消化，提高甲烷产量，该方法包 括以下步骤：
(1)将剩余污泥沉淀浓缩;
(2)将硫酸铜溶解后投加到浓缩的剩余污泥中浸泡;
(3)将浸泡后的剩余污泥混合物进行淘洗;
(4)对淘洗后的剩余污泥混合物进行厌氧消化;
(5)对厌氧消化过程中产生的气体进行收集。
步骤(1)所述的剩余污泥来源于采用生物法处理污水的城镇污水处理 厂，剩余污泥沉淀时间为6～12h。
步骤(2)所述的硫酸铜的投加剂量为0.25～2.50mgCu2+/gVSS，浓缩 的剩余污泥浸泡时间为8～48h。
步骤(3)所述的对浸泡后的剩余污泥进行淘洗，至泥水混合物中无铜 离子存在，避免铜离子在厌氧消化过程中，与水解产酸菌的细胞壁作用， 使其蛋白质变性，酶失去活性，最终导致水解产酸菌细胞裂解失活。
步骤(4)所述的对剩余污泥进行厌氧消化，在消化开始前向厌氧反应 器中通入氮气至反应器中无氧气存在，对剩余污泥进行厌氧消化，不调节 pH值，使pH在中性范围内，适合产甲烷菌生存，达到提高甲烷产量的目 的，厌氧消化时间为6～15d。
本发明主要是通过投加硫酸铜促进剩余污泥厌氧消化产甲烷。其基本原 理如下：第一，剩余污泥微生物中含有大量由蛋白质、多糖等组成的多聚 物，由于细胞壁的存在，这些多聚物很难被水解产酸菌所利用，从而转化 为短链脂肪酸，继而转化为甲烷。当投加硫酸铜时，铜离子主要与细胞壁 的肽聚糖结构作用，致使蛋白质变性，酶失去活性，最终导致微生物的结 构性破坏，大量有机物被释放，为水解产酸菌提供厌氧消化底物。第二， 将被硫酸铜浸泡过的泥水混合物进行淘洗，去除铜离子，避免铜离子在厌 氧消化过程中对水解产酸菌造成破壁，保证水解产酸菌的活性。第三，不 调节剩余污泥厌氧消化的pH值，使pH在中性范围内，适合产甲烷菌生存， 达到提高甲烷产量的目的。在较低硫酸铜投加量的情况下有效地促进剩余 污泥厌氧消化产甲烷，同时达到污泥减量的效果。
由于采用了以上技术方案，本发明具有以下有益效果：
(1)投加硫酸铜，促进城镇污水处理厂剩余污泥厌氧消化产甲烷，不 但实现了剩余污泥的减量化，而且极大程度地提高了剩余污泥厌氧消化产 甲烷的量，实现了剩余污泥资源化的目的。
(2)投加硫酸铜，可以大大提高剩余污泥水解效率，缩短剩余污泥厌 氧消化时间，并使剩余污泥减量，具有实际应用价值。
