[发明专利]高级氧化法和生物电化学法联用促进剩余污泥产氢的方法

说明书

本发明公开了一种高级氧化法和生物电化学法联用促进剩余污泥产氢的方法，包括启动微生物电解池，以污水处理厂剩余污泥为接种物，运行单室微生物电解池，富集阳极产电菌；使用碱溶液调理剩余污泥24h后，利用高级氧化技术处理调理污泥，得到预处理污泥；在常温环境下，以预处理污泥为底物，运行单室微生物电解池，实现产氢等步骤。本发明利用新型高级氧化技术(PM/BS技术)，通过高锰酸钾与亚硫酸氢钠在水中反应生成具有强氧化性的Mn(III)离子，调理剩余污泥，将污泥大分子有机物转化为易于生物利用的可溶性小分子有机物，以提高剩余污泥的可生化性，促进微生物电解产氢效率。

技术领域

本发明涉及剩余污泥处理技术领域，具体涉及一种高级氧化法和生物电化学法联用促进剩余污泥产氢的方法。

背景技术

随着我国水环境治理和水污染防治力度加大，城镇污水处理量日益增加，作为污水处理副产物的剩余污泥量越来越多。剩余污泥含水率高(99％左右)，包含泥砂、纤维、胶体、有机质、微生物和金属元素等。未经处理的剩余污泥对环境造成二次污染，成为环境保护的热点问题。

厌氧消化是现有剩余污泥处理技术，技术原理为厌氧菌在厌氧环境下利用污泥有机质，产生甲烷和氢气等气体。厌氧消化的工艺效率受到污泥有机物组成和含量等因素的影响，效率不高。微生物电解池(microbial electrolysis cell，MEC)是一项新型的生物电化学技术，利用产电微生物降解有机物，施加微小电压即可实现产氢。

污泥有机物被絮体包围，常温条件下剩余污泥的水解速率很慢，难以被微生物电解池中的产电菌利用。为改善微生物电解池处理污泥的性能和提高产气效率，需要调理污泥泥质，通过破解、氧化剩余污泥，释放胞内有机质，提高可生物降解的底物浓度。

高级氧化技术通过化学反应生成具有强氧化性的活性自由基，氧化有机物。高锰酸钾与亚硫酸氢钠在水中反应生成Mn(III)离子，其对难以氧化的有机物具有较好的氧化效果。

发明内容

本发明的目的是解决现有微生物产氢技术存在的不足，提供一种高级氧化法和生物电化学法联用促进剩余污泥产氢的方法，通过提高剩余污泥可生化性、增强产电菌对有机物的利用率，进而提高氢气的产率。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：

高级氧化法和生物电化学法联用促进剩余污泥产氢的方法，包括以下步骤：

(1)、启动微生物电解池，以污水处理厂剩余污泥为接种物，运行单室微生物电解池，富集阳极产电菌；

(2)、使用碱溶液调理剩余污泥24h后，利用高级氧化技术处理调理污泥，得到预处理污泥；

(3)、在常温环境下，以预处理污泥为底物，运行单室微生物电解池，实现产氢。

进一步地，所述步骤(1)中利用单室微生物电解池富集阳极产电菌，包括以下步骤：

步骤一、将污水处理厂剩余污泥与溶液A按一定比例混合制得混合液B；

步骤二、将上述混合液B加入单室微生物电解池；

步骤三、常温下，启动单室微生物电解池，当单室微生物电解池电压值不再升高时，更换溶液B；

步骤四、重复上述步骤一到三，当单室微生物电解池最大电压值重现2个周期时，反应器完成阳极产电菌的富集。

进一步地，所述步骤(2)中碱溶液为Na0H溶液，浓度为4mol/L，加入Na0H溶液至剩余污泥pH值为11，在此条件下碱解24h。

优选地，所述步骤(2)中采用作为高级氧化技术的高锰酸钾/亚硫酸氢钠技术，操作步骤为：向碱解污泥中先投加亚硫酸氢钠溶液，再投加高锰酸钾溶液。