[发明专利]一种污泥的破解方法及其在发酵产氢中的应用

说明书

本发明属于环境保护与资源综合利用技术领域，尤其涉及一种剩余污泥的破解方法及在发酵产氢中的应用，包括以下步骤：利用酸性溶液调节市政污泥的pH为3‑7，向其中投加Fe²⁺后，在室温条件下接受γ射线辐照；辐照结束后，将市政污泥pH调节至中性，得到破解污泥。本发明的方法促进市政污泥后续的资源化利用，同时为生物制氢过程提供一种廉价易得的底物来源，具有很好的市场应用前景。

技术领域

本发明属于环境保护与资源综合利用技术领域，尤其涉及一种剩余污泥的破解方法及在发酵产氢中的应用。

背景技术

氢气是一种理想的清洁，具有热值高、氧化产物无污染等优点。氢气的多种制备方法中，生物产氢的环境效益最高，最具有可持续发展性。生物产氢中，暗发酵产氢以沼气发酵为基础，将发酵制备沼气的过程截止在产氢产酸步骤，不仅免除了进一步生物反应过程的能量消耗，还得到了比沼气更加清洁的能源——氢气。目前，沼气发酵已经得到了广泛的应用。因此，以现有沼气的制备、储存和运输设施为基础，暗发酵产氢具有良好的应用前景。

暗发酵产氢的底物来源非常广泛。其中，以有机废物为底物发酵产氢，可以同时实现废物治理和清洁能源生产的双重效益，受到了人们的广泛关注。考虑到暗发酵产氢大规模应用的要求，用于暗发酵产氢的废物需满足富含有机质，来源广泛，廉价易得等。

随着我国城镇化程度的提高，城市污水产生量逐年加大，而污废水的处理过程形成了大量的市政污泥，市政污泥的处置问题日益突出。市政污泥主要由微生物细胞组成，富含有机质和多种微量元素；此外，市政污泥的产生量大且来源稳定，可谓是一种理想的暗发酵产氢底物来源。

然而，市政污泥的有机质大多被包裹于微生物细胞内，很难被产氢微生物直接利用。为了实现剩余污泥的高效产氢，需要对剩余污泥采取一定的预处理手段，破坏微生物细胞结构，释放有机物。常用的处理方法主要有热处理、超声处理、微波处理、碱处理等。王建龙等于2015年首次提出将电离辐照法应用于剩余污泥的破解和产氢，发现电离辐照与NaOH耦合可以有效地破解剩余污泥用于产氢。然而，大量NaOH的投加对后续的产氢过程造成了抑制，导致污泥破解液的累积产氢量很低。

当电离辐照作用于剩余污泥时，高能射线造成水的辐解，生成一系列的活性基团，如式1。这些活性基团中，以·OH的氧化性最强。本发明提出了电离辐照与Fe²⁺的耦合工艺处理市政污泥。一方面，利用Fe²⁺催化电离辐照过程中生成的H2O2，得到氧化性更强的·OH，提升电离辐照对市政污泥的破解效果；另一方面，利用Fe²⁺对产氢酶活性的促进作用，在暗发酵过程中进一步促进产氢。

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明的目的是提供市政污泥的破解方法及在发酵产氢中的应用。

用于解决技术问题的方法

针对上述问题，本发明提出了一种市政污泥的破解方法，其包括以下步骤：

利用酸性溶液调节市政污泥的pH为3-7，向其中投加Fe²⁺后，在室温条件下接受γ射线辐照；辐照结束后，将市政污泥pH调节至中性，得到破解污泥。

一种实施方式为，所述酸性溶液包括盐酸。

一种实施方式为，所述Fe²⁺投加量范围为大于0mg/L且在1000mg/L以下。

一种实施方式为，所述γ射线辐照的剂量为10-30kGy。

一种实施方式为，所述辐照的放射源为⁶⁰Co或电子加速器。

一种实施方式为，所述污泥破解的条件是pH 5,800mg/L Fe²⁺,20kGy电离辐照。