[发明专利]一种低温热水解结合铁盐强化污泥厌氧消化的方法

说明书

本发明公开了一种低温热水解结合铁盐强化污泥厌氧消化的方法，包括步骤：（1）将剩余污泥、接种污泥以及水混合，调节pH为6~7.5，并使得混合物的含固率为8~10%，混合后置于水浴70~75℃下进行热水解30~45min，得到混合污泥；（2）将混合污泥、适宜浓度的氯化铁溶液或氯化亚铁溶液加入厌氧消化装置，然后厌氧消化；（3）对厌氧消化过程中产生的气体进行收集。本发明结合低温热水解和铁盐对污泥厌氧消化有更好的促进效果；本发明方法简单，反应条件温和，产气效果优于传统方法，实现了污水处理厂剩余污泥的资源化、无害化和减量化，具有很好的经济和社会效益。

技术领域

本发明属于污泥处理与资源化技术领域，涉及一种低温热水解结合铁盐强化污泥厌氧消化的方法。

背景技术

由于人口的增多，城镇污水厂污水处理量增多，所产生的剩余污泥量也越来越多。在中国,每年有超过1120万吨的脱水污泥产生，而近80%的未得到稳定处理，且年增长率大于10%。产生的剩余污泥中含有大量的有机物如蛋白质、多糖等，直接排放不仅会引起环境的二次污染,还造成了大量的资源浪费。

污泥厌氧消化是一种既有效又经济的可持续性的处理方式，不仅对剩余污泥有很好的减量化效果，而且可以产生甲烷气体，甲烷是一种化石燃料的替代能源，有助于减少处理的成本。高含固污泥厌氧消化由于其可以有效减小厌氧消化器的反应体积，提高有机物的浓度引起了研究人员的注意，高含固污泥厌氧消化成为污泥资源化处理新的趋势；然而其也存在很多问题，如挥发性脂肪酸抑制、产甲烷效率低、硫化氢产气多等缺点，从而限制了该技术的推广和应用。

污泥厌氧消化过程包括水解酸化阶段和产甲烷阶段。水解酸化阶段是指大分子有机化合物，如蛋白质、糖类、脂肪等在水解菌的作用下转化为氨基酸、单糖、脂肪酸、甘油等小分子有机化合物，然后酸化菌将碳水化合物等有机物降解为有机酸，主要是乙酸、丁酸和丙酸等的过程，水解和酸化反应进行得相对较快，一般难于将它们分开。产甲烷阶段是指产甲烷菌利用H₂、CO₂、乙酸、甲醇等化合物为基质，将其转化成甲烷，研究表明,在厌氧消化系统中约70%的CH₄产自乙酸，伴随产生大量的CO₂，从而降低了沼气中CH₄的浓度。由于高含固污泥的有机物负荷比较高，容易产生挥发性脂肪酸积累而造成产甲烷阶段抑制；另外，由于硫元素含量高，溶液产生硫化氢，造成环境污染。

发明内容

为了克服现有技术中的缺点和不足，降低挥发性脂肪酸的抑制，降低硫化氢的产量，提高甲烷的产率，提高厌氧消化的效果，本发明的目的在于提供了一种低温热水解结合铁盐强化污泥厌氧消化的方法。

该方法中低温热水解可以促进污泥中的有机物溶出，提高污泥的可生化性，为微生物提供足够的底物，而且其对可以有效地杀死污泥中其他不利的微生物，对污泥厌氧消化中微生物的增长有很好的促进效果。另外，添加的氯化铁溶液或氯化亚铁溶液中含有三价铁离子和二价铁离子，这两种离子不仅是微生物生长的微量元素，也是一些生物酶的重要组分，能加快有机物降解和甲烷生成过程中的电子传递，为产甲烷菌提供适宜的生长环境。此外三价铁离子和二价铁离子可以在反应系统中与积累的乙酸生成沉淀从而消耗掉多余的挥发性脂肪酸，降低挥发性脂肪酸积累对产甲烷阶段的抑制作用；三价铁离子和二价铁离子还能与硫化物反应产生硫化铁或硫化亚铁的沉淀，降低硫化氢的产生。本发明采用氯化铁溶液或氯化亚铁溶液的投加量强化厌氧消化过程,达到总体提高厌氧消化效果，增加能源回收的目的。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种低温热水解结合铁盐强化污泥厌氧消化的方法，包括步骤：

（1）将剩余污泥、接种污泥以及水混合，调节pH为6~7.5，并使得混合物的含固率为8~10%，混合后置于水浴70~75℃下进行热水解30~45min，得到混合污泥；

（2）将混合污泥、适宜浓度的氯化铁溶液或氯化亚铁溶液加入厌氧消化装置，然后厌氧消化；