[发明专利]一种火山岩复合滤料及其制备方法和应用以及强化污水厌氧产甲烷除碳的系统及其运行方法

说明书

本发明属于污水处理技术领域。本发明提供了一种火山岩复合滤料，将预处理的火山岩和铁源溶液混合可以在火山岩表面负载Fe₃O₄，相较于天然火山岩比表面积增大，有利于对厌氧菌群的持留和富集，也能够富集可以降解难降解有机物的菌群，从而达到深度除碳的目的。本发明还提供了一种强化城市污水厌氧产甲烷深度除碳的系统，包含进水系统、反应系统、检测系统、集气系统、滤料收集系统，火山岩复合滤料作为滤料被布置在反应系统中。本发明提供的污水处理系统，在火山岩复合滤料层中的微生物将污水中的有机物进行水解发酵，大分子有机物转化为小分子有机物，从而被产甲烷菌群进一步利用生成甲烷，甲烷气体收集至集气系统中，完成气体的收集。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种火山岩复合滤料及其制备方法和应用以及强化污水厌氧产甲烷除碳的系统及其运行方法。

背景技术

随着社会经济不断增长，城市化地不断推进，污水处理显得越发重要，污水处理中能耗主要集中在生物处理单元。污水处理厂中最为普遍的好氧处理技术存在着高能耗、高运行费用的问题，且会产生大量的温室气体二氧化碳。因此节能降耗已经成为污水处理厂的新课题。

厌氧处理技术是多种兼性厌氧微生物、厌氧微生物在厌氧条件下，将大分子有机物降解，转化为CH₄、H₂和CO₂等物质，同时合成自身细胞物质的复杂的生物过程。厌氧生物处理过程包括三个阶段，分别为水解阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段，其中水解阶段主要将大分子有机物降解为小分子有机物，产氢产乙酸阶段主要是将上一阶段所产生的小分子有机物转化为乙酸、H₂和CO₂，产甲烷阶段则主要是将甲酸、甲醇、乙酸、H₂和CO₂通过不同的途径转化为甲烷。利用厌氧处理技术来实现生活污水除碳主要有几个显著优势：①厌氧过程无需氧气；②能够产生清洁能源甲烷；③污泥产量低。但厌氧微生物属于专性厌氧菌，生长缓慢。当厌氧处理技术应用于生活污水除碳时，由于生活污水中有机物含量低和常温条件下会经历低温，会抑制厌氧菌群的活性和导致厌氧甲烷产量降低。因此强化生活污水厌氧产甲烷能力对于厌氧产甲烷应用于生活污水具有重要意义。

厌氧滤池是1969年，由Young和McCarty提出的厌氧污水处理工艺，早期的厌氧滤池为滴滤池，效率低且卫生环境差。随着生物滤池工艺的不断改进和革新，新型生物滤池可避免早期生物滤池工艺的弊端，生物滤池与厌氧微生物相结合，既可以保证厌氧微生物能够长期持留在反应器中，又可以防止频繁地反冲洗而导致的运营成本提高。目前厌氧滤池主要可以分为上向流厌氧滤池和下向流厌氧滤池两种形式。

实现强化生活污水厌氧产甲烷效果，可以通过投加导电性滤料来强化水解发酵菌群与产甲烷菌群之间的联系，导电性滤料可以为细菌与产甲烷菌形成种间电子传递提供条件，从而提高系统产甲烷量。Fe₃O₄和Fe₃O₄复合滤料不但具有强电磁特性，而且该物质投加入水污染处理系统中，所产生的Fe³⁺和Fe²⁺作为产甲烷过程中所涉及酶的重要元素，能够促进重要辅酶F420含量的提高。但单纯的投加Fe₃O₄在连续系统中容易流失，不仅起不到效果，还提高了污水处理的成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种火山岩复合滤料及其制备方法和应用以及强化污水厌氧产甲烷除碳的系统及其运行方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种火山岩复合滤料的制备方法，包含下列步骤：

(1)将火山岩顺次进行碱洗、酸洗和烘干，得到预处理火山岩；

(2)将预处理火山岩和铁源溶液混合反应后进行碱处理，即得所述火山岩复合滤料。