[发明专利]一种利用污泥基质水热炭促进污泥产生短链脂肪酸的方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及环保技术领域，主要讲述一种通过添加污泥基质水热炭促进污泥厌氧发酵产生短链脂肪酸的方法。

技术背景

目前，在污水处理过程中，不可避免的问题是剩余污泥的产生量越来越大，因此，污泥的无害化、资源化和减量化显得尤为重要。剩余污泥里含有大量的有机质，利用污泥进行发酵产生有机酸或者甲烷是污泥资源化利用的一种重要途径。

本发明所用污泥基质水热炭是利用剩余污泥在水热炭化条件下(180～300℃，2～10MPa)制备而得，这种水热炭可用于土壤改良，也可用作固体燃料，相比于其他生物炭的制备途径，水热法具有耗能少、产量高等优点，并且相比于活性炭来说，生物炭不需要活化，投入少、成本低。污泥基质生物炭是使污泥资源化的一种有效手段。

将水热炭投加到剩余污泥中进行厌氧发酵，可以促进短链脂肪酸的产生，缩短最大产酸量的发酵时间。该方法产生的发酵液中包含大量的挥发性脂肪酸等有机物，这些有机碳源能够作为污水生物处理的外加碳源。

将污泥基质水热炭用于剩余污泥厌氧发酵从而强化产生短链脂肪酸的研究少有报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用污泥基质通过水热法制得的生物炭促进污泥发酵进而提高短链脂肪酸产量的方法，从而提高剩余污泥的资源化利用率，具有投资少、短链脂肪酸产量高等优势。

1.一种利用污泥基质通过水热法制得的生物炭促进污泥发酵进而提高短链脂肪酸产量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)以污泥为基质通过水热方法制备出生物炭，

(2)将上述制备的水热炭加入到剩余污泥中，中温搅拌条件下进行厌氧发酵。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所用生物炭为污泥基质水热炭，通过水热方法制备，较热解等制备生物炭的方法更节省成本。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所用污泥为城市污水处理厂中二沉池的剩余污泥。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，权利步骤1所述步骤2中所述发酵底物的VS与生物炭比为1:1。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，权利步骤1所述步骤2中所述中温厌氧发酵温度为35±2℃，发酵周期为9天。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，权利步骤1所述步骤2中所述中温厌氧发酵的搅拌速度为150±5r/min。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，整个过程中不调节pH。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，水热炭加入到污泥中厌氧发酵后，污泥含固率明显提高，可简化填埋的后续处理。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为实施例1中生物炭用于污泥厌氧发酵促进产生短链脂肪酸的示意图。

具体实施例

以下结合具体优选的实施例对本发明做进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

实施例

以下实施例中所使用的仪器和材料均为市售。水热炭的原料是取自长沙市第二污水处理厂中二沉池所排放的剩余污泥，在干污泥与去离子水为1:9、220℃停留1小时的条件下制备的；发酵基质取自湘潭市某污水处理厂二沉池排放的剩余污泥。实施例1：

参见图1：利用污泥基质生物炭促进污泥短链脂肪酸产生的方法，具体包括以下步骤：

(1)生物炭的制备：取污水处理厂二沉池的剩余污泥，105℃干燥，之后磨碎过筛，与去离子水按1:9的比例混合，置于500ml不锈钢反应釜中，该反应釜有自动搅拌和控温装置，以4℃/min的速度升温，达到220℃后停留1小时。之后关掉装置，冷却至室温，取出反应物来，置于布氏漏斗上的滤膜上抽滤，将固液分离，固体成分置于105℃干燥24h，之后研磨过筛，置于玻璃瓶中备用。

(2)发酵基质：取自污水处理厂二沉池中的剩余污泥，置于4℃冰箱中厌氧24h，之后弃去上清液，污泥混匀后备用。

(3)厌氧发酵：将步骤(1)中的生物炭和步骤(2)中污泥的VS按1:1的比例混合，加入到锥形瓶中。发酵温度为35±2℃，搅拌速度为150±5r/min，整个过程不调节pH。

(4)每天取一定量的发酵液，测定其中短链脂肪酸的含量。