CN115521035A - 一种提高污泥厌氧消化产甲烷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种改善污泥厌氧消化产甲烷性能的方法，该方法是采用还原铁粉改善含有纳米氧化锌颗粒的污泥厌氧消化产甲烷性能。本发明中，以还原铁粉作为改良剂，并通过调整铁粉的剂量有效降低还原铁粉以及纳米氧化锌颗粒对污泥中微生物的毒害作用，由此提高污泥厌氧消化过程中的甲烷产量，改善厌氧消化性能，具有操作简单，运行成本低等优势，对我国剩余污泥的处理具有重要的应用价值。
Description
技术领域
本发明属于环境保护以及资源化技术领域，具体涉及一种利用还原铁粉提高污泥厌氧消化甲烷产量的方法。
技术背景
随着我国经济社会的快速发展，城市化、工业化步伐不断加快，公民对环境质量的要求越来越高，环境保护和治理是落实“五大发展”理念的重要部分。根据住建部统计，截至2020年，全国城市污水处理厂2618座，全国干污泥产生量为1162万吨。然而直接倾倒和简单填埋的方法是目前大多数污水厂采用的方式，污泥有效处理率很低，大量的污泥没有得到规范处理，造成二次污染。
纳米技术的快速发展导致工程纳米颗粒的广泛生产和广泛使用。作为最受欢迎的金属氧化物纳米颗粒之一，纳米氧化锌颗粒因其在防晒品、化妆品、油漆、包装和塑料中的广泛应用而间接释放到环境中其中，通过城市管网，大量纳米氧化锌颗粒最终聚集在污水处理厂中并最终留在活性污泥内。另外，由于氧化锌是一种有毒物质，它会对污泥中的微生物产生毒害作用，因而污泥中聚集的纳米氧化锌颗粒会对污泥厌氧消化产生显著的抑制效果，从而降低污泥厌氧消化中甲烷的产量。因此，如何有效降低污泥中纳米氧化锌颗粒的毒性，对于改善厌氧消化性能具有十分重要的意义。
铁粉作为一种还原性金属，可通过微电解、中和有机酸等方式释放电子和Fe2+，提高水解酶活性并刺激直接种间电子转移，同时促进甲烷的产生。因此，优化共营养产甲烷相互作用有望抵抗纳米氧化锌颗粒的毒性。
发明内容
本发明的目的是要提高一种操作简单、成本低廉的提高污泥厌氧消化甲烷产量的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种提高污泥厌氧消化甲烷产量的方法，所述方法是采用还原铁粉提高污泥厌氧消化过程中的甲烷产量；所述污泥中含有纳米氧化锌颗粒污染物，所述污泥中纳米氧化锌颗粒与总悬浮固体的质量比为0.015：1，还原铁粉与总悬浮固体的质量比为0.002～0.008:1。
上述的方法，进一步改进的，包括以下步骤：
S1、向反应器中加入体积比为6:1的废弃活性污泥和接种污泥，再将纳米氧化锌颗粒与污泥充分混合均匀后得到富含纳米氧化锌的污泥；
S2、向步骤S1中的污泥加入还原铁粉进行厌氧消化。
上述的方法，进一步改进的，所述还原铁粉和纳米氧化锌颗粒以固体的形式加入到污泥中。
上述的方法，进一步改进的，步骤S2中，所述厌氧消化处理过程中控制pH为pH＝7±0.05。
上述的方法，进一步改进的，步骤S2中，所述厌氧消化处理过程中控制温度为35℃～37℃。
上述的方法，进一步改进的，步骤S2中，所述厌氧消化处理过程中控制摇床的为转速135rpm/min。
上述的方法，进一步改进的，步骤S2中，所述厌氧消化处理过程中控制厌氧消化的时间为30～40天。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
针对污泥中含有纳米氧化锌颗粒对污泥厌氧消化甲烷产量带来的消极影响，本发明提供了一种提高厌氧消化甲烷产量的方法，创造性的采用还原铁粉作为优化剂来降低纳米氧化锌颗粒的毒性，减少纳米氧化锌颗粒与消化基质、厌氧微生物的接触，降低纳米氧化锌颗粒对厌氧微生物的毒害作用，减轻纳米氧化锌颗粒对污泥厌氧消化造成的抑制效果，改善污泥厌氧消化性能。本发明具有操作简单，运行成本低等优势，对我国剩余污泥的处理具有重要的应用价值。
附图内容
图1为本发明的实施例产甲烷情况图。
具体实施方式
以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例中所使用的剩余污泥为长沙市污水处理厂处理的剩余污泥，TSS约为28.19g/L，VSS约为15.56g/L。
一种提高污泥厌氧消化甲烷产量的方法，采用还原铁粉提高污泥厌氧消化过程中的甲烷产量，包括以下步骤：
(1)向含有纳米氧化锌颗粒(浓度为15mg/g TSS)的污泥中，加入还原铁粉，控制铁粉与污泥中的总悬浮固体的质量比为0.002:1，即2mg/g TSS。
(2)将步骤(1)中得到的污泥pH控制在7±0.05，充入氮气后密封，分别置于空气浴摇床中，在温度为35℃、转速为135rpm下厌氧消化处理。
空白组：利用等量的不含纳米氧化锌颗粒污泥代替上述污泥，且不添加还原铁粉，其他条件与实施例相同。
对照组：不添加还原铁粉，其他条件与实施例相同。
每24小时对实验瓶中产生的气体进行排气，并记录排气量，并采用气相色谱(GC112A，INESA，China)采集生物气相分变化数据，并计算每日产甲烷量。
经测试，不同处理条件下对应的甲烷产量如图1所示。
结果表明，在还原铁粉与污泥中的总悬浮固体的质量比为0.002:1、0.004:1、0.008:1、以及对照组对应的甲烷产量分别为空白组的88.5％、83.6％、81.1％、77.1％。由图1可知，与对照组的甲烷产量相比，本发明通过向含纳米氧化锌颗粒的污泥加入还原铁粉能够有效恢复甲烷的产量，这说明还原铁粉的加入能有效降低纳米氧化锌颗粒对污泥厌氧消化的抑制作用，有利于提高污泥厌氧消化过程中甲烷的产量。
上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本发明。虽然本发明已以较佳的实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，熟悉本领域技术的人员可以对本发明技术方案做出许多可能的修改，或者修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是不脱离本发明范畴所做任何简单的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种提高污泥厌氧消化甲烷产量的方法，其特征在于：所述方法是采用还原铁粉提高污泥厌氧消化过程中的甲烷产量；所述污泥中含有纳米氧化锌颗粒污染物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述污泥中纳米氧化锌颗粒与总悬浮固体的质量比为0.015：1，还原铁粉与总悬浮固体的质量比为0.002～0.008:1。
3.根据权利要求1～2所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、向反应器中加入体积比为6:1的废弃活性污泥和接种污泥，再将纳米氧化锌颗粒与污泥充分混合均匀后得到富含纳米氧化锌的污泥；
S2、向步骤S1中的污泥加入还原铁粉进行厌氧消化。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述还原铁粉和纳米氧化锌颗粒以固体的形式加入到污泥中。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤S2中，所述厌氧消化处理过程中控制pH为pH＝7±0.05。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤S2中，所述厌氧消化处理过程中控制温度为35℃～37℃。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤S2中，所述厌氧消化处理过程中控制摇床的为转速135rpm/min。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S2中，所述厌氧消化处理过程中控制厌氧消化的时间为30～40天。
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