[发明专利]一种优化污泥发酵液微生物电解产氢效果的方法

说明书

技术领域

本发明属于固体废弃物处理技术领域，具体涉及一种优化污泥发酵液微生物电解产氢效 果的方法。

背景技术

在化石能源渐趋枯竭的今天,能源紧张对全球和中国的影响都日益突出,世界开始将目 光聚集到新生能源领域。而城镇污水处理厂中有大量剩余污泥产生，其中的生物质能源亟待 开发利用。氢气作为一种新的能源，不仅具有巨大的能量，而且能够满足工业的需求。通过 微生物电解池(MEC)进行生物制氢的技术在新能源领域正受到越来越多的关注，相比于其他 的生物产氢方法，暗发酵产氢，光发酵产氢技术等，这种方法产氢量高，产氢速率也更快。 然而，产氢量和产氢速率受缓冲介质的影响非常大，这就需要找到一种最为合适的缓冲介质 强化技术来提高产氢效果。

发明内容

本发明目的是提供一种优化污泥发酵液微生物电解产氢效果的方法，针对缓冲介质对污 泥发酵液微生物电解产氢效果的调控不足，通过使用污泥发酵液作为缓冲溶剂，提高MEC 对剩余污泥发酵产氢的效果，从而优化污泥发酵液微生物电解产氢效果，不仅减少缓冲溶液 对环境的二次污染问题，还降低微生物电解池的应用成本，提高产氢速率，实现污水处理厂 污泥的资源化。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种优化污泥发酵液微生物电解产氢效果的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对剩余活性污泥进行浓缩处理；

2)对浓缩处理后的剩余活性污泥进行高温微氧预处理；将预处理后的剩余活性污泥进 行离心，取其上清液作为污泥发酵液；

3)将污泥发酵液通入到单室微生物电解池中，以污泥发酵液为底物，并以污泥发酵液 作为缓冲体系中的主要缓冲介质，进行电解产氢。

所述方法，步骤1)对剩余活性污泥进行浓缩处理，具体为对剩余活性污泥进行24h的 静置沉淀，除去上层液体，并用筛网过滤，去点沙砾等杂质，并调整VSS为12.0-16.0g/L。

所述方法，步骤2)对浓缩处理后的剩余活性污泥进行高温微氧预处理，具体为将剩余 活性污泥放入到厌氧发酵反应器中，同时接种活性污泥，水浴加热保持反应器内部温度为 50-60℃，利用空气流量计控制溶解氧浓度≤0.5mg/L。

所述方法，步骤2)放入到厌氧发酵反应器中的剩余活性污泥与接种活性污泥的比为 9:1。

所述方法，步骤3)具体为将污泥发酵液通入到单室微生物电解池中，以污泥发酵液为 底物，温度控制在室温20℃条件下，外加电压0.7V，电解产氢，1h后加入缓冲溶液，电解 48h，该缓冲溶液是以污泥发酵液作为主要缓冲介质。

所述方法，步骤3)中缓冲溶液主要以污泥发酵液为缓冲介质，同时通过加入NaCl盐 溶液增加污泥发酵液本身的电导率。

所述方法，步骤3)缓冲溶液中NaCl的浓度为3.6g/L，缓冲体系pH＝6.0-8.0，电导率为 6.0-8.0mS/cm。

本发明具有以下有益效果：

本发明利用污泥发酵液作为缓冲介质调控来优化污泥发酵液微生物电解产氢效果。首先 将污泥进行浓缩，再进行高温微氧预处理；将预处理后的污泥进行离心，取其上清液作为污 泥发酵液；将该发酵液通入到单室微生物电解池中，采用污泥发酵液作为缓冲溶剂，进入到 电解产氢阶段。方法简单，解决了缓冲介质对污泥发酵液微生物电解产氢效果调控不足的问 题，通过利用污泥发酵液作为缓冲溶剂，优化了污泥发酵液微生物电解产氢效果，减少缓冲 溶液对环境的二次污染问题，降低微生物电解池的应用成本，提高产氢速率，实现污水处理 厂污泥的资源化。

本发明首次使用污泥发酵液作为缓冲溶液对污泥发酵液微生物电解产氢的效果进行优 化。结果表明，使用污泥发酵液作为缓冲溶液的反应器能量效率为108％，阴极电子回收率 为53％，库伦效率为120％，整体挥发酸去除率保持在80％以上，产气量为0.92mL/mg。本发 明的方法，污泥发酵液本身既可以作为阳极碳源，同时又可以作为缓冲溶液来维持单室微生物 电解池的pH值，促进质子在单室中的传递，这大大降低微生物电解池的应用成本，提高产氢 速率，实现污水处理厂污泥的资源化。