[发明专利]污泥高温厌氧消化反应的一步式升温启动方法

说明书

本发明提供了一种污泥高温厌氧消化反应的一步式升温启动方法，其包括如下步骤：将原泥在厌氧条件下快速加热至35℃后，接种中温厌氧消化种泥，混匀；加入生物促进剂和缓冲剂的组合药剂，一步式升温至55℃，持续搅拌后，完成污泥高温厌氧消化反应的启动。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：1、本发明能够大幅缩短污泥高温厌氧消化一步式升温启动培养周期，显著提高启动效率并使之高效运行，相比传统方式启动周期可缩短30天以上；2、本发明工艺简单、投资成本低、条件不苛刻，对于促进污泥高温厌氧消化技术的推广应用具有一定实践意义。

技术领域

本发明属于固体废弃物处理技术领域，涉及一种促进污泥高温厌氧消化一步式升温启动的方法。

背景技术

随着经济社会的发展和人口的增长，我国城镇污水处理量不断增长。住建部数据显示，截至2016年9月底，日均污水处理量达到1.70亿立方米；作为污水生物处理的副产物，污泥产生量也日益增加，如何有效处理与处置巨量污泥成为环境治理中面临的难题。目前污泥处理主要包括好氧、厌氧等生物处理法及物理和化学处理法，污泥厌氧消化得益于在实现污泥稳定化及减量化的同时，还能够产生生物质能源甲烷和氢气，获得广泛研究和应用。

厌氧消化反应由复杂的微生物菌群协作完成，包括水解酸化菌群、产氢产乙酸菌群及产甲烷菌群。其活性受多种环境因素影响，消化温度作为重要影响因子之一，还将影响微生物菌群结构。由于两种产甲烷菌群的存在，厌氧消化主要采用中温消化(35℃左右)和高温消化(55℃左右)。相比中温消化，尽管高温消化需要更高能耗，但对应生物质能源产出更多且灭菌效果更佳[De la Rubia M A,Riau V,Raposo F,et al.Thermophilicanaerobic digestion of sewage sludge:focus on the influence of the start-up.Areview[J].Critical reviews in biotechnology,2013,33(4):448-460]。工程实践中，由于缺乏大量高温消化种泥，需要对中温消化种泥进行驯化，实现污泥高温厌氧消化的启动。

现阶段污泥高温厌氧消化快速启动主要包括一步式升温启动和逐步升温式启动，在提高温度培养过程中，建立高温消化菌群结构体系。培养温度的转变，为污泥体系中自身菌群结构调整带来选择压力，温度变化幅度越大，对应选择压力越强烈，因而一步式升温启动常会破坏污泥自身体系菌群代谢平衡，导致体系内出现挥发性脂肪酸及氢气累积，甚至造成系统崩溃[Tian Z,Zhang Y,Li Y,et al.Rapid establishment of thermophilicanaerobic microbial community during the one-step startup of thermophilicanaerobic digestion from a mesophilic digester[J].Water research,2015,69:9-19]。为了减轻温度转变对体系冲击，污泥高温厌氧消化常采用逐步升温式启动，但这种方式耗时长，通常在两个月以上，导致处理效率不高。

发明内容

本发明针对上述污泥高温厌氧消化启动过程存在的不足，提供一种能够有效缩短启动周期的组合药剂。组合药剂利用适当粒径大小铁粉能够促进污泥颗粒化及产甲烷菌Methanosarcina成为优势菌群的优势，实现微生物菌群代谢平衡，同时通过NaHCO₃维持体系缓冲性能，通过生物载体为微生物提供附着基，实现嗜高温产甲烷菌群的快速生长繁殖。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种污泥高温厌氧消化反应的一步式升温启动方法，其包括如下步骤：

将原泥在厌氧条件下以3～5℃/min的升温速率加热至35℃后，接种中温厌氧消化种泥，混匀；

加入含有生物促进剂和缓冲剂的组合药剂，一步式升温至55℃，持续搅拌后，完成污泥高温厌氧消化反应的启动。