[发明专利]污泥生产甲烷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及污泥的资源化利用，尤其涉及一种污泥生产甲烷的方法。

背景技术

活性污泥法处理废水被广泛应用，而由此产生的废弃活性污泥的生物处理技术也在被广泛研究(例如，文献Journal of Bioscience and Bioengineering，2000，89，145-150；Water research，2000，34，725-734)。长久以来活性污泥法被广泛应用于处理工业废水与生活污水，因此有些国家已建立起回收和再利用剩余活性污泥的方案(如，作为营养元素施于土地中)。但是这又会造成环境的二次污染，因为污泥中除含有大量的有机物，丰富的氮、磷等营养物质外，同时存在致病菌、寄生虫和重金属等其他有毒有害成分，所以一些国家则采取抛弃和填埋的处理手段。目前，新的法律规定严禁生物固体的抛弃与土地填埋，因此对污泥的资源化利用成为一个重要的研究方向，例如，利用污泥产甲烷。

污泥产甲烷一般经过水解、酸化及产甲烷三个阶段。为了提高污泥产甲烷的效果，文献中通常采用高温、超声波等预处理手段，这些污泥预处理的方法主要是以提高污泥的水解速率为主，污泥产甲烷的效率仍然不高。

发明内容

本发明要解决污泥产甲烷效率不高的技术问题，提供一种以同时提高污泥水解及水解液产酸效果为基础显著提高甲烷产出量的污泥生产甲烷的方法。

为了解决上述技术问题，本发明污泥生产甲烷的方法，包括以下步骤：

将污泥在碱性条件下厌氧发酵4～12天，以水解污泥，并将该污泥水解液酸化；

将发酵混合物的pH值调为中性，并加入体积百分比为8～15％的厌氧颗粒污泥，在30℃～40℃下继续厌氧发酵6～14天产甲烷。

优选的，所述碱性条件的pH值为8～10，更优选的，该pH值为10。

优选的，所述污泥在碱性条件下厌氧发酵8天。

优选的，所述厌氧颗粒污泥加入的体积百分比为12.5％；所述继续厌氧发酵的温度为35℃；所述继续厌氧发酵的时间为8天。

优选的，在厌氧发酵过程中，对发酵混合物进行搅拌，以使发酵均匀，搅拌速度为40～100转/分钟，更优选的，搅拌速度为80转/分钟。

本发明污泥生产甲烷的方法，不仅显著提高了甲烷的产量，而且使污泥中的有机物得到更充分的回收和再利用，减少了污泥对环境的污染。

具体实施方式

为提高污泥产甲烷效率，本发明经过多次反复实验，发现采用下述本发明污泥生产甲烷的方法，能够显著提高甲烷产量。

本发明污泥生产甲烷的方法，包括以下步骤：

将污泥在碱性条件下厌氧发酵4～12天，以水解污泥，并将该污泥水解液酸化；

将发酵混合物的pH值调为中性，并加入体积百分比为8～15％的厌氧颗粒污泥，在30℃～40℃下继续厌氧发酵6～14天产甲烷。

本发明方法在产甲烷前，先将污泥在pH＝8～10的碱性条件下发酵4～12天，不仅使污泥水解速率得到明显提高，产生大量的溶解性碳水化合物等物质，而且由溶解性碳水化合物生成酸性中间物的产酸效率也得到提高，产生更多的短链脂肪酸(特别是乙酸)，这为产甲烷阶段提供了丰富的碳源，为提高甲烷产量打下基础。

本发明产甲烷阶段将发酵混合物的pH值调为中性，并加入体积百分比为8～15％的厌氧颗粒污泥，在中温条件(30℃～40℃)下继续厌氧发酵6～14天，实现产甲烷量的最大化。本发明方法通过将污泥碱性水解、酸化的条件参数与产甲烷阶段的工艺条件参数相结合，显著提高了污泥产甲烷量。

通过实验发现，本发明先在pH10的碱性条件下室温发酵8天，获得的短链脂肪酸的浓度最高。

进一步研究发现，本发明方法在产甲烷阶段，当加入体积百分比为12.5％的厌氧颗粒污泥、在35℃下继续厌氧发酵8天时，产甲烷量达到最大。

本发明中，为使发酵均匀，在厌氧发酵过程中，对发酵混合物进行搅拌，搅拌速度为40～100转/分钟，优选的，该搅拌速度为80转/分钟。

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明：

实施例1

将32L污泥平均加入到8个相同的6L反应器中(反应器为有机玻璃制作，内径150mm、高350mm，呈圆柱型)，在pH分别控制为4、5、6、7、8、9、10、时，经过4、6、8、10、12天水解产酸过程，温度21℃，搅拌速度80r/min。测得水解产酸最佳条件为pH＝10，经过8天，短链脂肪酸的最大浓度为2957mg/L。

实施例2