[发明专利]强化腐殖酸电子传递能力促进污泥厌氧发酵产酸的方法

说明书

本发明公开了强化腐殖酸电子传递能力促进污泥厌氧发酵产酸的方法，属于污泥处理领域。本发明通过Pd‑C/H₂催化还原污泥水解液中的腐殖酸，使得腐殖酸电子转移能力增强，加强腐殖酸在污泥厌氧发酵体系的作为电子中间体或者厌氧呼吸电子受体的功能，通过提高污泥底物与功能微生物之间的电子传递，实现污泥有机物转化率的提高。改性腐殖酸会使厌氧发酵过程中挥发性脂肪酸的产量提高30‑50％。该方法可以100％回收Pd‑C催化剂，成本低、效率高，是一种提高污泥厌氧发酵过程中挥发性脂肪酸产量的新法和思路，并集污泥减量和资源化利用于一体，具有较高的应用价值。

技术领域

本发明涉及强化腐殖酸电子传递能力促进污泥厌氧发酵产酸的方法，属于污泥处理领域。

背景技术

随着经济的发展，城市化进程不断加快，市政污水处理厂的规模与处理量也随之增加。活性污泥法作为目前最为成熟的生物法，在市政污水处理中应用广泛，然而作为生物处理过程的副产物，污水处理厂的剩余污泥量逐年增加。预计2020年，我国的剩余污泥产量将突破6000万吨(含水率80％)，而且污泥的处理与处置费用约占污水处理厂运行费用的50％-60％,成为污水厂的严重负担。

污泥厌氧消化作为一种新的污泥处置方式可以很好的实现污泥的减量化、无害化、资源化，也为污水处理厂实现“碳中和”提供了可行的方法。但是污泥厌氧消化产物转化率低也是制约着污泥厌氧消化技术发展的主要原因。电子穿梭体可以有效地提高厌氧消化过程中电子转移效率，提高厌氧消化过程中底物的转化率。环境中存在着多种天然电子穿梭体，包括腐殖质和其它外生源载体，与前者相比，后者在环境当中的含量很低，且电子传递能力弱。此外，腐殖质的结构和性质不易受微生物活动影响，电子传递过程中消耗能量少，所以腐殖质是非常理想的电子穿梭体。

腐殖质是剩余污泥有机物中含量较高的物质，约占有机成分的6～20％(以VSS计)，但它们主要存在于污泥固相，在传统污泥厌氧处理工艺中，腐殖质的影响往往被忽略。随着污泥热水解技术的广泛应用，大量腐殖质溶出到液相，其影响也逐渐被大家重视。腐殖质通过参与电子传递影响污泥厌氧消化，作用效果与其所含的含氧官能团密切相关，如，醌基、醇羟基、羧基、酚羟基、甲氧基等，这些含氧官能团具有离子交换性、吸附性、络合性、氧化还原性等性质。在厌氧消化过程中腐殖酸虽然很难被降解，但是它们可以作为底物与微生物间的电子中间体或者直接作为厌氧呼吸电子受体参与电子传递过程。

发明内容

本发明要解决的问题是剩余污泥厌氧消化过程中有机物转化效率低，在产酸阶段挥发性脂肪酸产量低的问题。本发明通过Pd-C/H₂催化在线改性腐殖酸电子转移能力，提高了剩余污泥厌氧发酵过程中挥发性脂肪酸的产量。

本发明提供了一种通过强化腐殖酸电子传递能力促进污泥液态发酵产酸的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将城市污泥调至一定的含水量，在高温高压下进行热水解，将污泥中的有机物释放入到液相；

(2)通过固液分离去除步骤(1)得到的热水解产物中的固相残渣，得到污泥水解液；

(3)向步骤(2)得到的污泥水解液中加入Pd-C催化剂，在厌氧环境充入氢气，并反应20-30小时；

(4)反应结束后，固液分离，回收Pd-C催化剂，并获得含有电子传递能力被增强了的腐殖酸的污泥水解液；

(5)向步骤(4)得到的污泥水解液中接种发酵产酸污泥，进行厌氧发酵。

在本发明的一种实施方式中，所述城市污泥包括市政污水处理厂脱水污泥。

在本发明的一种实施方式中，所述城市污泥的指标：原始pH值为6.5-7.5，TS浓度为30-160g/L，VS浓度为15-100g/L。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中，所述含水量为80％～97％。