CN110294582A - 一种采用分离胞外有机质促进污泥厌氧消化产甲烷的方法 - Google Patents

一种采用分离胞外有机质促进污泥厌氧消化产甲烷的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110294582A
CN110294582A CN201910532624.0A CN201910532624A CN110294582A CN 110294582 A CN110294582 A CN 110294582A CN 201910532624 A CN201910532624 A CN 201910532624A CN 110294582 A CN110294582 A CN 110294582A
Authority
CN
China
Prior art keywords
eos
sludge
organic matter
revolving speed
min revolving
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910532624.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110294582B (zh
Inventor
戴晓虎
许颖
卢怡清
郑琳珂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tongji University
Original Assignee
Tongji University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tongji University filed Critical Tongji University
Priority to CN201910532624.0A priority Critical patent/CN110294582B/zh
Publication of CN110294582A publication Critical patent/CN110294582A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110294582B publication Critical patent/CN110294582B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/02—Biological treatment
    • C02F11/04—Anaerobic treatment; Production of methane by such processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/28—Anaerobic digestion processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)

Abstract

一种采用分离胞外有机质促进污泥厌氧消化产甲烷的方法，该方法的实施步骤为：向剩余污泥中加入0.1～0.3mL/g·TS福尔马林溶液，1h后在步骤S1中，加入5～20mL/g·TS碱液，3h后将步骤S2中的污泥按12000～15000r/min转速进行高速离心，离心后剩余固体命名为C‑EOS；将上步骤中的C‑EOS按重量比1:1掺混软化水进行热预处理并按800～1000r/min转速搅拌；将第三步骤中的EOS和第四步骤中搅拌后的C‑EOS分别调节pH值为7.5～8.0，并分别移入2个密闭的厌氧消化设备中，在30～40℃中温条件或50～60℃高温条件下通过搅拌的方式进行厌氧消化；本发明采用的分离EOS促进污泥厌氧消化的方法使污泥中的有机质得到充分的利用和分解，能有效的强化污泥厌氧消化效率，提高单位有机质的产甲烷量。

Description

一种采用分离胞外有机质促进污泥厌氧消化产甲烷的方法
技术领域
本发明涉及市政污泥厌氧消化处理方法领域，尤其是一种采用分离胞外有机质促进污泥厌氧消化产甲烷的方法。
背景技术
当前，随着城市污水处理厂的规模与日俱增，大量的市政污泥产生,据不完全统计，2015年污泥的年产量已经接近3500万吨(以含水率80％计)，且以每年10％的速度增加。厌氧消化被认为是一种最受欢迎的污泥处理方法，其主要是在无氧的条件下，由兼性厌氧菌和专性厌氧菌降解有机质，并将有机质转化为二氧化碳和甲烷。在此过程中，污泥中的有害物质得到分解，污泥总量得以降低并且获得了氢气、甲烷等能源气体，在实现污泥稳定化的同时实现了污泥资源化利用。然而，众所周知，污泥厌氧消化所需的周期长(30天以上)，单位有机质(VS)产生的甲烷产量低(180～220mL/g VS)以及有机质的降解程度低(仅能去除30％～40％的VS)，极大的限制了污泥厌氧消化技术的推广应用。为了提高污泥厌氧消化效率，常常需要采用一定的预处理方法来提高污泥有机质的水解速率。当前，大量的研究采用水热处理、超声处理、碱处理、高压处理以及多种方法组合处理等方法进行污泥厌氧消化。这些处理方法在一定程度上增加了污泥有机质的溶出，但针对不同的污泥却常常出现不同的处理效果甚至会产生更多的不易降解有机质。有的处理方法比如高压均相预处理，在一定程度上提高了污泥厌氧消化性能，但其由于能耗高、成本高、反应条件苛刻且具有一定的危险性，限制了规模化的应用。
实际上，污泥中的主要有机质是废弃的生物膜与污水中被生物膜所吸附的有机质(Abiotic Organic Subtances,AOS)，而生物膜则主要有2部分组成：微生物细胞(Cell，C)和由微生物细胞分泌的胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)，因此，AOS和EPS构成了污泥中的胞外有机质(Extracellular Organic Substances,EOS)。其中，微生物细胞镶嵌在EPS中，并且，EPS占据整个生物膜有机质的90％左右，对于保护微生物细胞和维持生物膜的物化和生化特性具有重要的作用和意义，考虑到破坏微生物细胞，提高污泥有机质的降解程度并且强化甲烷的产生，需要首先破坏或剔除污泥中EPS的保护作用，然后分别对EOS和微生物细胞(包括残留的EOS)进行厌氧消化处理，以此来强化污泥的厌氧产甲烷。
本发明就是为了解决以上问题而提出的一种新型促进污泥厌氧消化产甲烷的方法。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种能减少了污泥对环境的污染、提高单位有机质产甲烷量、提高了污泥厌氧消化效率的采用分离胞外有机质促进污泥厌氧消化产甲烷的方法。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种采用分离胞外有机质促进污泥厌氧消化产甲烷的方法，该方法的实施步骤为：
S1、向剩余污泥中加入0.1～0.3mL/g·TS福尔马林溶液，放置在4℃条件下按100～500r/min转速搅拌1h；
S2、1h后在步骤S1中，加入5～20mL/g·TS碱液，放置在4℃条件下按800～1200r/min转速搅拌3h；
S3、3h后将步骤S2中的污泥按12000～15000r/min转速进行高速离心，位于污泥上端的清液命名为EOS，离心后剩余固体命名为C-EOS；
S4、将步骤S3中的C-EOS按重量比1:1掺混软化水进行热预处理并按800～1000r/min转速搅拌；
S5、将步骤S3中的EOS和步骤S4中搅拌后的C-EOS分别调节pH值为7.5～8.0，并分别移入2个密闭的厌氧消化设备中，在30～40℃中温条件或50～60℃高温条件下通过搅拌的方式进行厌氧消化；
进一步的，在步骤S1中TS为污泥总固体含量；
更进一步的，所述步骤S3中分离EOS的方法可由提取EPS的方法代替；
在实施例一中，取剩余污泥加入0.1mL/g·TS的福尔马林溶液，放置在4℃条件下按500r/min转速搅拌1h，1h后加入5mL/g·TS碱液，放置在4℃条件下按1200r/min转速搅拌3h，3h后将污泥按12000r/min转速进行高速离心分离出EOS和C-EOS，将C-EOS进行90℃/0.5h的热预处理并按800r/min转速搅拌，将EOS和处理后的C-EOS分别调节pH为7.5～8.0，并分别移入2个密闭的厌氧消化设备中，在37℃中温条件下通过搅拌的方式进行厌氧消化；采用甲烷自动记录设备AMPTSⅡ采集数据；
在实施例二中，取剩余污泥加入0.2mL/g·TS的福尔马林溶液，放置在4℃条件下按500r/min转速搅拌1h，1h后加入10mL/g·TS碱液，放置在4℃条件下按1200r/min转速搅拌3h，3h后将污泥按12000r/min转速进行高速离心分离出EOS和C-EOS，将C-EOS进行90℃/0.5h的热预处理并按800r/min转速搅拌，将EOS和处理后的C-EOS分别调节pH为7.5～8.0，并分别移入2个密闭的厌氧消化设备中，在37℃中温条件下通过搅拌的方式进行厌氧消化；采用甲烷自动记录设备AMPTSⅡ采集数据；
在实施例三中，取剩余污泥加入0.3mL/g·TS的福尔马林溶液，放置在4℃条件下按500r/min转速搅拌1h，1h后加入15mL/g·TS碱液，放置在4℃条件下按1200r/min转速搅拌3h，3h后将污泥按12000r/min转速进行高速离心分离出EOS和C-EOS，将C-EOS进行90℃/0.5h的热预处理并按800r/min转速搅拌，将EOS和处理后的C-EOS分别调节pH为7.5～8.0，并分别移入2个密闭的厌氧消化设备中，在37℃中温条件下通过搅拌的方式进行厌氧消化；采用甲烷自动记录设备AMPTSⅡ采集数据；
在实施例四中，取剩余污泥加入0.3mL/g·TS的福尔马林溶液，放置在4℃条件下按500r/min转速搅拌1h，1h后加入20mL/g·TS碱液，放置在4℃条件下按1200r/min转速搅拌3h，3h后将污泥按12000r/min转速进行高速离心分离出EOS和C-EOS，将C-EOS进行90℃/0.5h的热预处理并按800r/min转速搅拌，将EOS和处理后的C-EOS分别调节pH为7.5～8.0，并分别移入2个密闭的厌氧消化设备中，在37℃中温条件下通过搅拌的方式进行厌氧消化；采用甲烷自动记录设备AMPTSⅡ采集数据；
在实施例五中，取剩余污泥加入0.3mL/g·TS的福尔马林溶液，放置在4℃条件下按500r/min转速搅拌1h，1h后加入20mL/g·TS碱液，放置在4℃条件下按1200r/min转速搅拌3h，3h后将污泥按12000r/min转速进行高速离心分离出EOS和C-EOS，将C-EOS进行80℃/1h的热预处理并按800r/min转速搅拌，将EOS和处理后的C-EOS分别调节pH为7.5～8.0，并分别移入2个密闭的厌氧消化设备中，在37℃中温条件下通过搅拌的方式进行厌氧消化；采用甲烷自动记录设备AMPTSⅡ采集数据；
在实施例六中，取剩余污泥加入0.2mL/g·TS的福尔马林溶液，放置在4℃条件下按500r/min转速搅拌1h，1h后加入20mL/g·TS碱液，放置在4℃条件下按1200r/min转速搅拌3h，3h后将污泥按12000r/min转速进行高速离心分离出EOS和C-EOS，将C-EOS进行70℃/1.5h的热预处理并按800r/min转速搅拌，将EOS和处理后的C-EOS分别调节pH为7.5～8.0，并分别移入2个密闭的厌氧消化设备中，在37℃中温条件下通过搅拌的方式进行厌氧消化；采用甲烷自动记录设备AMPTSⅡ采集数据；
在实施例七中，取剩余污泥加入0.2mL/g·TS的福尔马林溶液，放置在4℃条件下按500r/min转速搅拌1h，1h后加入20mL/g·TS碱液，放置在4℃条件下按1200r/min转速搅拌3h，3h后将污泥按12000r/min转速进行高速离心分离出EOS和C-EOS，将C-EOS进行60℃/2h的热预处理并按1000r/min转速搅拌，将EOS和处理后的C-EOS分别调节pH为7.5～8.0，并分别移入2个密闭的厌氧消化设备中，在37℃中温条件下通过搅拌的方式进行厌氧消化；采用甲烷自动记录设备AMPTSⅡ采集数据；
在实施例八中，取剩余污泥加入0.1mL/g·TS的福尔马林溶液，放置在4℃条件下按500r/min转速搅拌1h，1h后加入20mL/g·TS碱液，放置在4℃条件下按1200r/min转速搅拌3h，3h后将污泥按12000r/min转速进行高速离心分离出EOS和C-EOS，将C-EOS进行60℃/2h的热预处理并按1000r/min转速搅拌，将EOS和处理后的C-EOS分别调节pH为7.5～8.0，并分别移入2个密闭的厌氧消化设备中，在37℃中温条件下通过搅拌的方式进行厌氧消化；采用甲烷自动记录设备AMPTSⅡ采集数据；
在实施例九中，取剩余污泥加入0.1mL/g·TS的福尔马林溶液，放置在4℃条件下按500r/min转速搅拌1h，1h后加入5mL/g·TS碱液，放置在4℃条件下按1200r/min转速搅拌3h，3h后将污泥按12000r/min转速进行高速离心分离出EOS和C-EOS，将C-EOS进行90℃/0.5h的热预处理并按800r/min转速搅拌，将EOS和处理后的C-EOS分别调节pH为7.5～8.0，并分别移入2个密闭的厌氧消化设备中，在55℃中温条件下通过搅拌的方式进行厌氧消化；采用甲烷自动记录设备AMPTSⅡ采集数据；
在实施例十中，取剩余污泥加入0.2mL/g·TS的福尔马林溶液，放置在4℃条件下按500r/min转速搅拌1h，1h后加入15mL/g·TS碱液，放置在4℃条件下按1200r/min转速搅拌3h，3h后将污泥按12000r/min转速进行高速离心分离出EOS和C-EOS，将C-EOS进行90℃/0.5h的热预处理并按1000r/min转速搅拌，将EOS和处理后的C-EOS分别调节pH为7.5～8.0，并分别移入2个密闭的厌氧消化设备中，在55℃中温条件下通过搅拌的方式进行厌氧消化；采用甲烷自动记录设备AMPTSⅡ采集数据；
在实施例十一中，取剩余污泥加入0.2mL/g·TS的福尔马林溶液，放置在4℃条件下按500r/min转速搅拌1h，1h后加入20mL/g·TS碱液，放置在4℃条件下按1200r/min转速搅拌3h，3h后将污泥按12000r/min转速进行高速离心分离出EOS和C-EOS，将C-EOS进行90℃/0.5h的热预处理并按800r/min转速搅拌，将EOS和处理后的C-EOS分别调节pH为7.5～8.0，并分别移入2个密闭的厌氧消化设备中，在55℃中温条件下通过搅拌的方式进行厌氧消化；采用甲烷自动记录设备AMPTSⅡ采集数据；
在实施例十二中，取剩余污泥加入0.2mL/g·TS的福尔马林溶液，放置在4℃条件下按500r/min转速搅拌1h，1h后加入15mL/g·TS碱液，放置在4℃条件下按1200r/min转速搅拌3h，3h后将污泥按12000r/min转速进行高速离心分离出EOS和C-EOS，将C-EOS进行70℃/1.5h的热预处理并按1000r/min转速搅拌，将EOS和处理后的C-EOS分别调节pH为7.5～8.0，并分别移入2个密闭的厌氧消化设备中，在55℃中温条件下通过搅拌的方式进行厌氧消化；采用甲烷自动记录设备AMPTSⅡ采集数据；
具体的，所述提取EPS的方法可为“福尔马林+氢氧化钠法”、“超声破碎法”、“离子交换树脂法”、“乙二胺四乙酸二钠(EDTA)法”或“氯化钠法”中的任意一种；
所述步骤S1中福尔马林溶液的质量分数38％；
其中，所述步骤S2中碱液为质量分数4％的氢氧化钠溶液；
所述步骤S4中软化水为蒸馏水、去离子水或去除钙、镁、铝及铁离子水中的任意一种；
所述热预处理的时间/温度分别为60℃/2h、70℃/1.5h、80℃/1h或90℃/0.5h中的任意一种。
工作原理为：考虑到破坏微生物细胞，提高污泥有机质的降解程度并且强化甲烷的产生，需要首先破坏或剔除污泥中EPS的保护作用，然后分别对EOS和微生物细胞(包括残留的EOS)进行厌氧消化处理，以此来强化污泥的厌氧产甲烷。该方法基于活性污泥生物膜结构理论，将复杂的市政污泥做分层厌氧消化处理。由于分离出的EOS是均相的液态，其厌氧消化周期小，可实现快速高效的厌氧消化；而剩余的微生物细胞与残留EOS混合物(C-EOS)则进行高负荷厌氧消化。此外，当污泥实现EOS分离之后，应用低温热预处理方法对C-EOS处理会得到更多的有机质溶出，更加有利于提高厌氧消化效率。
本发明的优点在于：本发明采用的分离EOS促进污泥厌氧消化的方法使污泥中的有机质得到充分的利用和分解，同时，深度破坏了污泥中生物膜结构，减少了污泥对环境的污染；EOS的厌氧消化周期仅为15天，C-EOS在热预处理后运行条件下可缩短为20天，单位有机质产甲烷量提高了30％～50％，极大的提高了污泥厌氧消化效率；该方法确定了新的污泥厌氧消化预处理思路，有层次的处理复杂的污泥体系；同时能有效的强化污泥厌氧消化效率，提高单位有机质的产甲烷量。
附图说明
图1是本发明提出的一种采用分离胞外有机质促进污泥厌氧消化产甲烷的方法的实施流程图。
图2是本发明提出的一种采用分离胞外有机质促进污泥厌氧消化产甲烷的方法的原理图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。
参照图1至图2所示，该一种采用分离胞外有机质促进污泥厌氧消化产甲烷的方法，该方法的实施步骤为：
S1、向剩余污泥中加入0.1～0.3mL/g·TS福尔马林溶液，放置在4℃条件下按100～500r/min转速搅拌1h，其主要作用为抑制污泥中存活细胞的新城代谢反应，防止产生更多具有保护细胞功能的EPS；
S2、1h后在步骤S1中，加入5～20mL/g·TS碱液，放置在4℃条件下按800～1200r/min转速搅拌3h，其主要作用是破坏生物膜中EPS结构，同时促使更多的EOS溶解到碱液中，实现破坏微生物细胞的保护外壳；
S3、3h后将步骤S2中的污泥按12000～15000r/min转速进行高速离心，位于污泥上端的清液命名为EOS，离心后剩余固体命名为C-EOS；
S4、将步骤S3中的C-EOS按重量比1:1掺混软化水进行热预处理并按800～1000r/min转速搅拌，掺软化水的主要在于保护污泥中微生物细胞裸露的表面结合位点，增大被厌氧菌接触的机率，预热处理主要在于通过热作用强化污泥中有机质的溶出，不排除微生物细胞的破壁作用，实现污泥的稳定化；
S5、将步骤S3中的EOS和步骤S4中搅拌后的C-EOS分别调节pH值为7.5～8.0，并分别移入2个密闭的厌氧消化设备中，在30～40℃中温条件或50～60℃高温条件下通过搅拌的方式进行厌氧消化；
进一步的，在步骤S1中TS为污泥总固体含量；
更进一步的，所述步骤S3中分离EOS的方法可由提取EPS的方法代替；
具体的，所述提取EPS的方法可为“福尔马林+氢氧化钠法”、“超声破碎法”、“离子交换树脂法”、“乙二胺四乙酸二钠(EDTA)法”或“氯化钠法”中的任意一种；
所述步骤S1中福尔马林溶液的质量分数38％；
其中，所述步骤S2中碱液为质量分数4％的氢氧化钠溶液；
所述步骤S4中软化水为蒸馏水、去离子水或去除钙、镁、铝及铁离子水中的任意一种；
所述热预处理的时间/温度分别为60℃/2h、70℃/1.5h、80℃/1h或90℃/0.5h中的任意一种。
在实施例一中：
1、取剩余污泥加入0.1mL/g·TS(TS为污泥总固体含量)福尔马林溶液，放置在4℃条件下按500r/min转速搅拌1h；
2、1h后加入5mL/g·TS碱液，放置在4℃条件下按1200r/min转速搅拌3h，3h后将污泥按12000r/min转速进行高速离心，分离EOS和C-EOS；
3、将离心得到的C-EOS按重量比1:1掺混软化水，进行90℃0.5h热处理并按800r/min转速搅拌；
4、将EOS和处理后的C-EOS分别调节pH为7.5～8.0，并分别移入2个密闭的厌氧消化设备中，在37℃中温条件下通过搅拌的方式进行厌氧消化；
5、采用甲烷自动记录设备AMPTSⅡ采集数据，并计算单位有机质的产甲烷量。
结果显示，经该分离EOS处理的污泥，单位有机质产甲烷量增加30％～35％。
在实施例二中：
1、取剩余污泥加入0.2mL/g·TS(TS为污泥总固体含量)福尔马林溶液，放置在4℃条件下按500r/min转速搅拌1h；
2、1h后加入10mL/g·TS碱液，放置在4℃条件下按1200r/min转速搅拌3h，3h后将污泥按12000r/min转速进行高速离心，分离EOS和C-EOS；
3、将离心得到的C-EOS按重量比1:1掺混软化水，进行90℃0.5h热处理并按800r/min转速搅拌；
4、将EOS和处理后的C-EOS分别调节pH为7.5～8.0，并分别移入2个密闭的厌氧消化设备中，在37℃中温条件下通过搅拌的方式进行厌氧消化；
5、采用甲烷自动记录设备AMPTSⅡ采集数据，并计算单位有机质的产甲烷量；
结果显示，经该分离EOS处理的污泥，单位有机质产甲烷量增加40％～45％。
在实施例三中：
1、取剩余污泥加入0.3mL/g·TS(TS为污泥总固体含量)福尔马林溶液，放置在4℃条件下按500r/min转速搅拌1h；
2、1h后加入15mL/g·TS碱液，放置在4℃条件下按1200r/min转速搅拌3h，3h后将污泥按12000r/min转速进行高速离心，分离EOS和C-EOS；
3、将离心得到的C-EOS按重量比1:1掺混软化水，进行90℃0.5h热处理并按800r/min转速搅拌；
4、将EOS和处理后的C-EOS分别调节pH为7.5～8.0，并分别移入2个密闭的厌氧消化设备中，在37℃中温条件下通过搅拌的方式进行厌氧消化；
5、采用甲烷自动记录设备AMPTSⅡ采集数据，并计算单位有机质的产甲烷量。
结果显示，经该分离EOS处理的污泥，单位有机质产甲烷量增加40％～50％。
在实施例四中：
1、取剩余污泥加入0.3mL/g·TS(TS为污泥总固体含量)福尔马林溶液，放置在4℃条件下按500r/min转速搅拌1h；
2、1h后加入20mL/g·TS碱液，放置在4℃条件下按1200r/min转速搅拌3h，3h后将污泥按12000r/min转速进行高速离心，分离EOS和C-EOS；
3、将离心得到的C-EOS按重量比1:1掺混软化水，进行90℃0.5h热处理并按800r/min转速搅拌；
4、将EOS和处理后的C-EOS分别调节pH为7.5～8.0，并分别移入2个密闭的厌氧消化设备中，在37℃中温条件下通过搅拌的方式进行厌氧消化；
5、采用甲烷自动记录设备AMPTSⅡ采集数据，并计算单位有机质的产甲烷量。
结果显示，经该分离EOS处理的污泥，单位有机质产甲烷量增加40％～50％。
在实施例五中：
1、取剩余污泥加入0.3mL/g·TS(TS为污泥总固体含量)福尔马林溶液，放置在4℃条件下按500r/min转速搅拌1h；
2、1h后加入20mL/g·TS碱液，放置在4℃条件下按1200r/min转速搅拌3h，3h后将污泥按12000r/min转速进行高速离心，分离EOS和C-EOS；
3、将离心得到的C-EOS按重量比1:1掺混软化水，进行80℃1h热处理并按800r/min转速搅拌；
4、将EOS和处理后的C-EOS分别调节pH为7.5～8.0，并分别移入2个密闭的厌氧消化设备中，在37℃中温条件下通过搅拌的方式进行厌氧消化；
5、采用甲烷自动记录设备AMPTSⅡ采集数据，并计算单位有机质的产甲烷量。
结果显示，经该分离EOS处理的污泥，单位有机质产甲烷量增加40％～50％。
在实施例六中：
1、取剩余污泥加入0.2mL/g·TS(TS为污泥总固体含量)福尔马林溶液，放置在4℃条件下按500r/min转速搅拌1h；
2、1h后加入20mL/g·TS碱液，放置在4℃条件下按1200r/min转速搅拌3h，3h后将污泥按12000r/min转速进行高速离心，分离EOS和C-EOS；
3、将离心得到的C-EOS按重量比1:1掺混软化水，进行70℃1.5h热处理并按800r/min转速搅拌；
4、将EOS和处理后的C-EOS分别调节pH为7.5～8.0，并分别移入2个密闭的厌氧消化设备中，在37℃中温条件下通过搅拌的方式进行厌氧消化；
5、采用甲烷自动记录设备AMPTSⅡ采集数据，并计算单位有机质的产甲烷量。
结果显示，经该分离EOS处理的污泥，单位有机质产甲烷量增加40％～45％。
在实施例七中：
1、取剩余污泥加入0.2mL/g·TS(TS为污泥总固体含量)福尔马林溶液，放置在4℃条件下按500r/min转速搅拌1h；
2、1h后加入20mL/g·TS碱液，放置在4℃条件下按1200r/min转速搅拌3h，3h后将污泥按12000r/min转速进行高速离心，分离EOS和C-EOS；
3、将离心得到的C-EOS按重量比1:1掺混软化水，进行60℃2h热处理并按1000r/min转速搅拌；
4、将EOS和处理后的C-EOS分别调节pH为7.5～8.0，并分别移入2个密闭的厌氧消化设备中，在37℃中温条件下通过搅拌的方式进行厌氧消化；
5、采用甲烷自动记录设备AMPTSⅡ采集数据，并计算单位有机质的产甲烷量。
结果显示，经该分离EOS处理的污泥，单位有机质产甲烷量增加45％～50％。
在实施例八中：
1、取剩余污泥加入0.1mL/g·TS(TS为污泥总固体含量)福尔马林溶液，放置在4℃条件下按500r/min转速搅拌1h；
2、1h后加入20mL/g·TS碱液，放置在4℃条件下按1200r/min转速搅拌3h，3h后将污泥按12000r/min转速进行高速离心，分离EOS和C-EOS；
3、将离心得到的C-EOS按重量比1:1掺混软化水，进行60℃2h热处理并按1000r/min转速搅拌；
4、将EOS和处理后的C-EOS分别调节pH为7.5～8.0，并分别移入2个密闭的厌氧消化设备中，在37℃中温条件下通过搅拌的方式进行厌氧消化；
5、采用甲烷自动记录设备AMPTSⅡ采集数据，并计算单位有机质的产甲烷量。
结果显示，经该分离EOS处理的污泥，单位有机质产甲烷量增加45％～50％。
在实施例九中：
1、取剩余污泥加入0.1mL/g·TS(TS为污泥总固体含量)福尔马林溶液，放置在4℃条件下按500r/min转速搅拌1h；
2、1h后加入5mL/g·TS碱液，放置在4℃条件下按1200r/min转速搅拌3h，3h后将污泥按12000r/min转速进行高速离心，分离EOS和C-EOS；
3、将离心得到的C-EOS按重量比1:1掺混软化水，进行90℃0.5h热处理并按800r/min转速搅拌；
4、将EOS和处理后的C-EOS分别调节pH为7.5～8.0，并分别移入2个密闭的厌氧消化设备中，在55℃中温条件下通过搅拌的方式进行厌氧消化；
5、采用甲烷自动记录设备AMPTSⅡ采集数据，并计算单位有机质的产甲烷量。
结果显示，经该分离EOS处理的污泥，单位有机质产甲烷量增加40％～45％。
在实施例十中：
1、取剩余污泥加入0.2mL/g·TS(TS为污泥总固体含量)福尔马林溶液，放置在4℃条件下按500r/min转速搅拌1h；
2、1h后加入15mL/g·TS碱液，放置在4℃条件下按1200r/min转速搅拌3h，3h后将污泥按12000r/min转速进行高速离心，分离EOS和C-EOS；
3、将离心得到的C-EOS按重量比1:1掺混软化水，进行90℃0.5h热处理并按1000r/min转速搅拌；
4、将EOS和处理后的C-EOS分别调节pH为7.5～8.0，并分别移入2个密闭的厌氧消化设备中，在55℃中温条件下通过搅拌的方式进行厌氧消化；
5、采用甲烷自动记录设备AMPTSⅡ采集数据，并计算单位有机质的产甲烷量。
结果显示，经该分离EOS处理的污泥，单位有机质产甲烷量增加45％～50％。
在实施例十一中：
1、取剩余污泥加入0.2mL/g·TS(TS为污泥总固体含量)福尔马林溶液，放置在4℃条件下按500r/min转速搅拌1h；
2、1h后加入20mL/g·TS碱液，放置在4℃条件下按1200r/min转速搅拌3h，3h后将污泥按13000r/min转速进行高速离心，分离EOS和C-EOS；
3、将离心得到的C-EOS按重量比1:1掺混软化水，进行80℃1h热处理并按1000r/min转速搅拌；
4、将EOS和处理后的C-EOS分别调节pH为7.5～8.0，并分别移入2个密闭的厌氧消化设备中，在55℃中温条件下通过搅拌的方式进行厌氧消化；
5、采用甲烷自动记录设备AMPTSⅡ采集数据，并计算单位有机质的产甲烷量。
结果显示，经该分离EOS处理的污泥，单位有机质产甲烷量增加45％～50％。
在实施例十二中：
1、取剩余污泥加入0.2mL/g·TS(TS为污泥总固体含量)福尔马林溶液，放置在4℃条件下按500r/min转速搅拌1h；
2、1h后加入15mL/g·TS碱液，放置在4℃条件下按1200r/min转速搅拌3h，3h后将污泥按13000r/min转速进行高速离心，分离EOS和C-EOS；
3、将离心得到的C-EOS按重量比1:1掺混软化水，进行70℃1.5h热处理并按1000r/min转速搅拌；
4、将EOS和处理后的C-EOS分别调节pH为7.5～8.0，并分别移入2个密闭的厌氧消化设备中，在55℃中温条件下通过搅拌的方式进行厌氧消化；
5、采用甲烷自动记录设备AMPTSⅡ采集数据，并计算单位有机质的产甲烷量。
结果显示，经该分离EOS处理的污泥，单位有机质产甲烷量增加40％～45％；
实施案例中剩余污泥的VS值在58.3％～71.4％间变化，TS值在2.1～5.3％间变化，经本发明方法进行厌氧消化，单位有机质的甲烷产量增加了30％～50％，同时，整体的污泥厌氧消化周期缩短了15％～30％，说明该方法能提高污泥厌氧消化的效率，具有广阔的应用前景。
考虑到破坏微生物细胞，提高污泥有机质的降解程度并且强化甲烷的产生，需要首先破坏或剔除污泥中EPS的保护作用，然后分别对EOS和微生物细胞(包括残留的EOS)进行厌氧消化处理，以此来强化污泥的厌氧产甲烷。该方法基于活性污泥生物膜结构理论，将复杂的市政污泥做分层厌氧消化处理。由于分离出的EOS是均相的液态，其厌氧消化周期小，可实现快速高效的厌氧消化；而剩余的微生物细胞与残留EOS混合物(C-EOS)则进行高负荷厌氧消化。此外，当污泥实现EOS分离之后，应用低温热预处理方法对C-EOS处理会得到更多的有机质溶出，更加有利于提高厌氧消化效率。
本发明采用的分离EOS促进污泥厌氧消化的方法使污泥中的有机质得到充分的利用和分解，同时，深度破坏了污泥中生物膜结构，减少了污泥对环境的污染；EOS的厌氧消化周期仅为15天，C-EOS在热预处理后运行条件下可缩短为20天，单位有机质产甲烷量提高了30％～50％，极大的提高了污泥厌氧消化效率；该方法确定了新的污泥厌氧消化预处理思路，有层次的处理复杂的污泥体系；同时能有效的强化污泥厌氧消化效率，提高单位有机质的产甲烷量。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.一种采用分离胞外有机质促进污泥厌氧消化产甲烷的方法，其特征在于：该方法的实施步骤为：
S1、向剩余污泥中加入0.1～0.3mL/g·TS福尔马林溶液，放置在4℃条件下按100～500r/min转速搅拌1h；
S2、1h后在步骤S1中，加入5～20mL/g·TS碱液，放置在4℃条件下按800～1200r/min转速搅拌3h；
S3、3h后将步骤S2中的污泥按12000～15000r/min转速进行高速离心，位于污泥上端的清液命名为EOS，离心后剩余固体命名为C-EOS；
S4、将步骤S3中的C-EOS按重量比1:1掺混软化水进行热预处理并按800～1000r/min转速搅拌；
S5、将步骤S3中的EOS和步骤S4中搅拌后的C-EOS分别调节pH值为7.5～8.0，并分别移入2个密闭的厌氧消化设备中，在30～40℃中温条件或50～60℃高温条件下通过搅拌的方式进行厌氧消化。
2.如权利要求1所述的一种采用分离胞外有机质促进污泥厌氧消化产甲烷的方法，其特征在于，在步骤S1中TS为污泥总固体含量。
3.如权利要求1所述的一种采用分离胞外有机质促进污泥厌氧消化产甲烷的方法，其特征在于，所述步骤S3中分离EOS的方法可由提取EPS的方法代替。
4.如权利要求3所述的一种采用分离胞外有机质促进污泥厌氧消化产甲烷的方法，其特征在于，所述提取EPS的方法可为“福尔马林+氢氧化钠法”、“超声破碎法”、“离子交换树脂法”、“乙二胺四乙酸二钠(EDTA)法”或“氯化钠法”中的任意一种。
5.如权利要求1所述的一种采用分离胞外有机质促进污泥厌氧消化产甲烷的方法，其特征在于，所述步骤S1中福尔马林溶液的质量分数38％。
6.如权利要求1所述的一种采用分离胞外有机质促进污泥厌氧消化产甲烷的方法，其特征在于，所述步骤S2中碱液为质量分数4％的氢氧化钠溶液。
7.如权利要求1所述的一种采用分离胞外有机质促进污泥厌氧消化产甲烷的方法，其特征在于，所述步骤S4中软化水为蒸馏水、去离子水或去除钙、镁、铝及铁离子水中的任意一种。
8.如权利要求7所述的一种采用分离胞外有机质促进污泥厌氧消化产甲烷的方法，其特征在于，所述热预处理的时间/温度分别为60℃/2h、70℃/1.5h、80℃/1h或90℃/0.5h中的任意一种。
CN201910532624.0A 2019-06-19 2019-06-19 一种采用分离胞外有机质促进污泥厌氧消化产甲烷的方法 Active CN110294582B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910532624.0A CN110294582B (zh) 2019-06-19 2019-06-19 一种采用分离胞外有机质促进污泥厌氧消化产甲烷的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910532624.0A CN110294582B (zh) 2019-06-19 2019-06-19 一种采用分离胞外有机质促进污泥厌氧消化产甲烷的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110294582A true CN110294582A (zh) 2019-10-01
CN110294582B CN110294582B (zh) 2020-12-11

Family

ID=68028264

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910532624.0A Active CN110294582B (zh) 2019-06-19 2019-06-19 一种采用分离胞外有机质促进污泥厌氧消化产甲烷的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110294582B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113087325A (zh) * 2021-03-27 2021-07-09 同济大学 一种用于污泥磷回收的靶向清洁提取方法
CN114291987A (zh) * 2022-01-10 2022-04-08 长春工程学院 一种利用超声波辅助回收剩余污泥中碳磷资源的系统及方法
CN114540432A (zh) * 2021-12-31 2022-05-27 同济大学 一种提高污泥源芳香氨基酸衍生类植物生长促进剂含量的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005161253A (ja) * 2003-12-04 2005-06-23 Osaka Industrial Promotion Organization 汚泥のバイオ凝集剤、汚泥の処理方法および汚泥の処理装置
CN101012096A (zh) * 2007-01-29 2007-08-08 清华大学 一种超声波强化污泥厌氧消化产气方法
US20130260433A1 (en) * 2010-05-14 2013-10-03 The Regents Of The University Of California High rate anaerobic digester system and method
CN103708696A (zh) * 2013-12-20 2014-04-09 华南理工大学 一种利用剩余污泥快速产甲烷的方法
CN107417057A (zh) * 2017-05-08 2017-12-01 同济大学苏州研究院 一种活性污泥胞外聚合物分层及提取方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005161253A (ja) * 2003-12-04 2005-06-23 Osaka Industrial Promotion Organization 汚泥のバイオ凝集剤、汚泥の処理方法および汚泥の処理装置
CN101012096A (zh) * 2007-01-29 2007-08-08 清华大学 一种超声波强化污泥厌氧消化产气方法
US20130260433A1 (en) * 2010-05-14 2013-10-03 The Regents Of The University Of California High rate anaerobic digester system and method
CN103708696A (zh) * 2013-12-20 2014-04-09 华南理工大学 一种利用剩余污泥快速产甲烷的方法
CN107417057A (zh) * 2017-05-08 2017-12-01 同济大学苏州研究院 一种活性污泥胞外聚合物分层及提取方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
中国环境科学学会: "《中国环境科学学会学术年会论文集（第四卷）》", 31 December 2010, 中国环境科学出版社 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113087325A (zh) * 2021-03-27 2021-07-09 同济大学 一种用于污泥磷回收的靶向清洁提取方法
CN113087325B (zh) * 2021-03-27 2022-06-24 同济大学 一种用于污泥磷回收的靶向清洁提取方法
CN114540432A (zh) * 2021-12-31 2022-05-27 同济大学 一种提高污泥源芳香氨基酸衍生类植物生长促进剂含量的方法
CN114540432B (zh) * 2021-12-31 2024-02-27 同济大学 一种提高污泥源芳香氨基酸衍生类植物生长促进剂含量的方法
CN114291987A (zh) * 2022-01-10 2022-04-08 长春工程学院 一种利用超声波辅助回收剩余污泥中碳磷资源的系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110294582B (zh) 2020-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102229460B (zh) 一种污泥微粉诱导好氧污泥颗粒化方法
CN110294582A (zh) 一种采用分离胞外有机质促进污泥厌氧消化产甲烷的方法
CN104909529B (zh) 一种利用胞外聚合物裂解酶进行剩余污泥预处理的方法
CN110734934B (zh) 一种预处理促进剩余污泥厌氧发酵生产中链脂肪酸的方法
CN101880118A (zh) 一种能源回收式污泥减量方法
Jung et al. Rapid formation of hydrogen-producing granules in an up-flow anaerobic sludge blanket reactor coupled with high-rate recirculation
Mohammadi et al. High-rate fermentative hydrogen production from palm oil mill effluent in an up-flow anaerobic sludge blanket-fixed film reactor
CN102092914B (zh) 一种污泥处理装置及处理方法
CN102690026B (zh) 一种肠衣生产废水的处理方法
Zhi et al. Fate of antibiotic resistance genes during high solid anaerobic digestion with pig manure: Focused on different starting modes
Zhao et al. Application of biogas recirculation in anaerobic granular sludge system for multifunctional sewage sludge management with high efficacy energy recovery
CN106915883A (zh) 一种内源fna预处理污泥减量化及资源化工艺
Hao et al. Rapidly achieving partial denitrification from nitrate wastewater in a alkaline fermentation system with primary sludge as inoculated sludge and fermentable substrate
Hu et al. Alleviating acid inhibition via bentonite supplementation during acidulated swine manure anaerobic digestion: performance enhancement and microbial mechanism analysis
CN103992015B (zh) 一种改善生化剩余污泥脱水性能的工艺
Zhang et al. Efficient caproate production from ethanol and acetate in open culture system through reinforcement of chain elongation process
CN218860712U (zh) 一种厌氧发酵系统
CN105110590A (zh) 曝气强化污水处理厂剩余污泥高温水解酸化方法及装置
CN107337328B (zh) 回注碱液协同超声波破解污泥的方法及反应器
CN110408658A (zh) 一种利用白酒废水作为基质生产聚羟基烷酸酯的方法
CN115948226A (zh) 一种厌氧发酵系统和方法
CA2760882A1 (en) Method and apparatus for anaerobically digesting organic material
CN112520848B (zh) 一种水解酸化脱毒工业废水的预处理方法
KR101756446B1 (ko) 유기성 폐기물 및 가축분뇨를 혐기소화하여 감량화 및 바이오가스를 생산하는 시스템 및 그 운영방법
CN205024060U (zh) 曝气强化污水处理厂剩余污泥高温水解酸化装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant