公布日：2022.12.13
申請(qǐng)日：2022.09.29
分類號(hào)：C02F11/02(2006.01)I;C02F11/00(2006.01)I;C02F11/10(2006.01)I;C10B53/00(2006.01)I
摘要
本發(fā)明公開了一種污泥的高負(fù)荷微生物平衡方法，屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域；該方法包括以下步驟：S1、前期發(fā)酵：將發(fā)酵原料和產(chǎn)甲烷菌混合后添加至厭氧發(fā)酵反應(yīng)器中進(jìn)行前期發(fā)酵；S2、穩(wěn)定期發(fā)酵：將發(fā)酵原料按日添加至厭氧發(fā)酵反應(yīng)器中進(jìn)行穩(wěn)定期發(fā)酵；步驟S1和步驟S2中所述發(fā)酵原料組成相同；所述發(fā)酵原料由污泥和改性生物炭組成。本發(fā)明的改性生物炭表面存在聚多巴胺，利用聚多巴胺提升改性生物炭的分散性，減低了生物炭之間的團(tuán)聚；從而在每個(gè)聚多巴胺改性生物炭表面形成一個(gè)微發(fā)酵場(chǎng)所，在每個(gè)微發(fā)酵場(chǎng)所進(jìn)行污泥的發(fā)酵處理；即在每個(gè)微發(fā)酵場(chǎng)所的處理負(fù)荷大大降低；從而大大提升了本發(fā)明方法的處理負(fù)荷。
權(quán)利要求書
1.一種污泥的高負(fù)荷微生物平衡方法，其特征在于：包括以下步驟：S1、前期發(fā)酵：將發(fā)酵原料和產(chǎn)甲烷菌混合后添加至厭氧發(fā)酵反應(yīng)器中進(jìn)行前期發(fā)酵；S2、穩(wěn)定期發(fā)酵：將發(fā)酵原料按日添加至厭氧發(fā)酵反應(yīng)器中進(jìn)行穩(wěn)定期發(fā)酵；步驟S1和步驟S2中所述發(fā)酵原料組成相同；所述發(fā)酵原料由污泥和改性生物炭組成；所述改性生物炭為聚多巴胺改性生物炭；所述改性生物炭的制備方法，包括以下步驟：將生物炭和多巴胺添加至三羥甲基氨基甲烷鹽酸鹽溶液中反應(yīng)，固液分離，收集固相。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥的高負(fù)荷微生物平衡方法，其特征在于，所述穩(wěn)定期發(fā)酵過程中溶氧量為0.3mg/L-5mg/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥的高負(fù)荷微生物平衡方法，其特征在于，所述穩(wěn)定期發(fā)酵過程中溫度為25℃-30℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥的高負(fù)荷微生物平衡方法，其特征在于，所述污泥和所述改性生物炭的質(zhì)量比為100：1-3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥的高負(fù)荷微生物平衡方法，其特征在于，所述生物炭和所述多巴胺的質(zhì)量比為100:2-5。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥的高負(fù)荷微生物平衡方法，其特征在于，所述生物炭的制備方法，包括以下步驟：將玉米秸稈在保護(hù)氣氛下炭化；所述炭化的溫度為400℃-600℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的污泥的高負(fù)荷微生物平衡方法，其特征在于，所述炭化的時(shí)間為0.5h-2h。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的污泥的高負(fù)荷微生物平衡方法，其特征在于，步驟S1中所述產(chǎn)甲烷菌和所述發(fā)酵原料的質(zhì)量比為1-2:100。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的污泥的高負(fù)荷微生物平衡方法，其特征在于，所述產(chǎn)甲烷菌為巴氏甲烷八疊球菌和甲酸甲烷桿菌中的至少一種。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種污泥的高負(fù)荷微生物平衡方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題和缺陷的至少一個(gè)方面。
具體如下，一種污泥的高負(fù)荷微生物平衡方法，包括以下步驟：
S1、前期發(fā)酵：將發(fā)酵原料和產(chǎn)甲烷菌混合后添加至厭氧發(fā)酵反應(yīng)器中進(jìn)行前期發(fā)酵；
S2、穩(wěn)定期發(fā)酵：將發(fā)酵原料按日添加至厭氧發(fā)酵反應(yīng)器中進(jìn)行穩(wěn)定期發(fā)酵；
步驟S1和步驟S2中所述發(fā)酵原料組成相同；
所述發(fā)酵原料由污泥和改性生物炭組成；
所述改性生物炭為聚多巴胺改性生物炭。
根據(jù)本發(fā)明方法技術(shù)方案中的一種技術(shù)方案，至少具備如下有益效果：
本發(fā)明的方法利用聚多巴胺改性生物炭來處理污泥，其中聚多巴胺具有極強(qiáng)的粘附性、良好的水分散性、穩(wěn)定性和生物相容性；從而提升了改性生物炭在混合體系中的相容性和穩(wěn)定性；而生物炭表面含有大量的官能團(tuán)，主要基團(tuán)包括羧基、羰基、酚羥基、羥基、內(nèi)酯基和酸酐基。上述基團(tuán)保證了生物炭對(duì)水和污泥具有良好的吸附性；本發(fā)明的改性生物炭表面存在聚多巴胺，利用聚多巴胺提升改性生物炭的分散性，減低了生物炭之間的團(tuán)聚；從而在每個(gè)聚多巴胺改性生物炭表面形成一個(gè)微發(fā)酵場(chǎng)所，在每個(gè)微發(fā)酵場(chǎng)所進(jìn)行污泥的發(fā)酵處理；即在每個(gè)微發(fā)酵場(chǎng)所的處理負(fù)荷大大降低；從而大大提升了本發(fā)明方法的處理負(fù)荷。
同時(shí)聚多巴胺改性后的生物炭，其穩(wěn)定性大大增加，從而降低了發(fā)酵過程中失穩(wěn)的可能，從而增加了發(fā)酵過程的穩(wěn)定性。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述前期發(fā)酵過程中溶氧量為0.3mg/L-5mg/L。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述穩(wěn)定期發(fā)酵過程中溶氧量為0.3mg/L-5mg/L。
本發(fā)明通過對(duì)發(fā)酵過程溶氧量進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)酵過程的控制。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述穩(wěn)定期發(fā)酵過程中需攪拌。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述攪拌的速度為400rmp/min-600rmp/min。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，步驟S1中所述污泥、所述改性生物炭、所述產(chǎn)甲烷菌和水形成混合體系。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，步驟S2中所述污泥的負(fù)荷為10g/(L·d)-20g/(L·d)。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述污泥的TSS為20000mg/L-50000mg/L。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述污泥的VSS為10000mg/L-20000mg/L。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述污泥的pH為6-8。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述前期發(fā)酵過程中溫度為35℃-40℃。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述前期發(fā)酵的時(shí)間為5d-10d。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述穩(wěn)定期發(fā)酵過程中溫度為35℃-40℃。
發(fā)酵過程中溫度過低，則發(fā)酵的效率過低；發(fā)酵的溫度過高，會(huì)導(dǎo)致厭氧菌群的失活。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述污泥和所述改性生物炭的質(zhì)量比為100：1-3。
改性生物炭的用量過低，則會(huì)導(dǎo)致單位體積內(nèi)的改性生物炭含量較低，從而導(dǎo)致微發(fā)酵場(chǎng)所較少，從而影響發(fā)酵的效率和穩(wěn)定性。
改性生物炭的用量過多，會(huì)導(dǎo)致改性生物炭的分散難度增大，且改性生物炭的團(tuán)聚同樣會(huì)增加；反而會(huì)影響到發(fā)酵的效率和穩(wěn)定性。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述改性生物炭的制備方法，包括以下步驟：
將生物炭和多巴胺添加至三羥甲基氨基甲烷鹽酸鹽溶液中反應(yīng)，固液分離，收集固相。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述生物炭和所述多巴胺的質(zhì)量比為100:2-5。
多巴胺的用量較少，對(duì)生物炭的改性效果較差，從而影響到改性生物炭的分散效果。
多巴胺的用量較多，會(huì)導(dǎo)致生物炭表面聚多巴胺的量過多，從而導(dǎo)致改性生物炭中生物炭含量較低，從而導(dǎo)致改性生物炭提供的微發(fā)酵場(chǎng)所較少，從而影響到發(fā)酵的效率。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述三羥甲基氨基甲烷鹽酸鹽溶液的pH為7.5-8.5。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述生物炭與所述三羥甲基氨基甲烷鹽酸鹽溶液的質(zhì)量體積比為1g：40mL-60mL。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述生物炭的制備方法，包括以下步驟：
將玉米秸稈在保護(hù)氣氛下炭化；
所述炭化的溫度為400℃-600℃。
炭化的溫度過低，會(huì)導(dǎo)致生物炭的炭化不完全；而炭化的溫度過高，則會(huì)導(dǎo)致生物炭表面官能團(tuán)減少，從而影響到改性生物炭的分散效果。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述炭化的時(shí)間為0.5h-2h。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述保護(hù)氣氛為氦氣、氖氣、氬氣和氪氣中的至少一種。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述產(chǎn)甲烷菌為巴氏甲烷八疊球菌和甲酸甲烷桿菌中的至少一種。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述產(chǎn)甲烷菌由巴氏甲烷八疊球菌和甲酸甲烷桿菌組成。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述巴氏甲烷八疊球菌和甲酸甲烷桿菌的質(zhì)量比為1:1.5-2.5。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，步驟S1中發(fā)酵原料和所述產(chǎn)甲烷菌的質(zhì)量比為100:1-2。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，步驟S2中所述發(fā)酵原料的添加方式為每日添加一次。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述穩(wěn)定期發(fā)酵過程中污泥的負(fù)荷為10g/(L·d)-20g/(L·d)。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述穩(wěn)定期發(fā)酵的時(shí)間在300d以上。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，所述穩(wěn)定期發(fā)酵的時(shí)間為300d-350d。
（發(fā)明人：桂愛國(guó);戴田華;桂文明;韓明輝）
