公布日：2023.11.07
申請日：2023.09.05
分類號：C02F11/04(2006.01)I
摘要
本申請公開了一種促進(jìn)污泥高溫厭氧消化產(chǎn)甲烷的方法，屬于固體廢棄物處理技術(shù)領(lǐng)域。該方法通過在接種中溫種泥后加入生物促進(jìn)劑EDTA螯合鎳，利用EDTA螯合鎳的可生物利用性及在厭氧消化系統(tǒng)中穩(wěn)定存在而不被輕易沉淀的特性，促進(jìn)高溫厭氧消化產(chǎn)甲烷菌快速繁殖、污泥實現(xiàn)顆�；爱a(chǎn)甲烷菌Methanosarcina成為優(yōu)勢菌群，實現(xiàn)微生物菌群代謝平衡，同時通過EDTA螯合鎳在系統(tǒng)中穩(wěn)定的生物促進(jìn)作用，維持體系緩沖性能，高效產(chǎn)甲烷。顯著提高污泥高溫厭氧消化啟動效率并使之高效運行，相比傳統(tǒng)污泥高溫厭氧消化可縮短10天以上，產(chǎn)甲烷量提高25％以上。
權(quán)利要求書
1.一種促進(jìn)污泥高溫厭氧消化產(chǎn)甲烷的方法，其特征在于，包括如下步驟：S1，污泥原泥在厭氧條件下快速加熱至35±1℃，接種中溫厭氧消化種泥，混勻穩(wěn)定2±0.5h；S2，向步驟S1的混合污泥中加入EDTA螯合鎳，并混勻；升溫至55±1℃進(jìn)入高溫厭氧消化產(chǎn)甲烷階段，產(chǎn)甲烷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種促進(jìn)污泥高溫厭氧消化產(chǎn)甲烷的方法，其特征在于，所述S2中升溫至55℃±1為S1的混合污泥一次性升溫至高溫55±1℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種促進(jìn)污泥高溫厭氧消化產(chǎn)甲烷的方法，其特征在于，所述S1中污泥原泥的含固率為20～40g/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種促進(jìn)污泥高溫厭氧消化產(chǎn)甲烷的方法，其特征在于，所述S1中接種的中溫厭氧消化種泥的含固率為20～40g/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種促進(jìn)污泥高溫厭氧消化產(chǎn)甲烷的方法，其特征在于，所述S1中中溫厭氧消化種泥的接種量為污泥原泥的10～30％(w/w)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種促進(jìn)污泥高溫厭氧消化產(chǎn)甲烷的方法，其特征在于，所述S2中EDTA螯合鎳的投加量為S1的混合污泥干重的1％～3％(w/w)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種促進(jìn)污泥高溫厭氧消化產(chǎn)甲烷的方法，其特征在于，所述EDTA螯合鎳是通過EDTA與Ni2+發(fā)生配位反應(yīng)獲得，具體把包括：按照摩爾比分別配制Na2EDTA溶液和NiCl2溶液，然后向NiCl2溶液中邊攪拌邊緩慢加入配制好的Na2EDTA溶液，反應(yīng)液由淺綠色轉(zhuǎn)為深藍(lán)色，即獲得EDTA螯合鎳。
8.一種EDTA螯合鎳在促進(jìn)污泥高溫厭氧消化產(chǎn)甲烷中的應(yīng)用，其特征在于，所述應(yīng)用包括將EDTA螯合鎳作為生物促進(jìn)劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種EDTA螯合鎳在促進(jìn)污泥高溫厭氧消化產(chǎn)甲烷中的應(yīng)用，其特征在于，所述應(yīng)用包括在接種中溫種泥后加入EDTA螯合鎳，利用EDTA螯合鎳的可生物利用性及在厭氧消化系統(tǒng)中穩(wěn)定存在而不被輕易沉淀的特性，促進(jìn)高溫厭氧消化產(chǎn)甲烷菌快速繁殖、污泥實現(xiàn)顆粒化及產(chǎn)甲烷菌Methanosarcina成為優(yōu)勢菌群，實現(xiàn)微生物菌群代謝平衡，同時通過EDTA螯合鎳在系統(tǒng)中穩(wěn)定的生物促進(jìn)作用，維持體系緩沖性能，高效產(chǎn)甲烷。
發(fā)明內(nèi)容
1.要解決的問題
本申請針對污泥高溫厭氧消化產(chǎn)甲烷中存在的啟動過程漫長及運行過程的不穩(wěn)定等問題之一，提供一種促進(jìn)污泥高溫厭氧消化產(chǎn)甲烷的方法，在污泥高溫厭氧消化中混合加入生物促進(jìn)劑EDTA螯合鎳，完成污泥高溫厭氧消化的快速啟動并進(jìn)入穩(wěn)定產(chǎn)甲烷階段。利用生物促進(jìn)劑EDTA螯合鎳能夠促進(jìn)高溫厭氧消化系統(tǒng)啟動階段污泥快速顆�；爱a(chǎn)甲烷菌Methanosarcina成為優(yōu)勢菌群，實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)快速釋放出的有機(jī)酸和氫氣的代謝平衡，同時通過穩(wěn)定的可被微生物有效利用的微量元素鎳維持體系生物平衡，強(qiáng)化嗜高溫產(chǎn)甲烷菌群的快速生長、繁殖，實現(xiàn)穩(wěn)定高效的污泥高溫厭氧消化產(chǎn)甲烷。
2.技術(shù)方案
為了解決上述問題，本申請所采用的技術(shù)方案如下：
本申請?zhí)峁┝艘环N促進(jìn)污泥高溫厭氧消化產(chǎn)甲烷的方法，包括如下步驟：
S1，污泥原泥在厭氧條件下快速加熱至35±1℃，接種中溫厭氧消化種泥，混勻穩(wěn)定2±0.5h；
S2，向步驟S1的混合污泥中加入生物促進(jìn)劑EDTA螯合鎳，并混勻；升溫至55℃進(jìn)入穩(wěn)定的高溫厭氧消化產(chǎn)甲烷階段，實現(xiàn)高效產(chǎn)甲烷。
進(jìn)一步地，上述S2中升溫至55℃為一步式升溫，即S1的混合污泥一次性升溫至高溫55±1℃，中間無逐步升溫過程。
進(jìn)一步地，上述一步式升溫的加熱方式采用水浴加熱。
進(jìn)一步地，上述S1中污泥原泥的含固率為20～40g/L。更進(jìn)一步地，污泥原泥的含固率為30g/L。
進(jìn)一步地，上述S1中接種的中溫厭氧消化種泥的含固率為20～40g/L。更進(jìn)一步地，中溫厭氧消化種泥的含固率為30g/L。
進(jìn)一步地，上述S1中中溫厭氧消化種泥的接種量為污泥原泥的10～30％(w/w)。更進(jìn)一步地，中溫厭氧消化種泥的接種量為污泥原泥的20％(w/w)。
進(jìn)一步地，上述S2中EDTA螯合鎳的投加量為S1的混合污泥干重的1％～3％(w/w)。更進(jìn)一步地，EDTA螯合鎳的投加量為S1的混合污泥干重的2％(w/w)。
進(jìn)一步地，上述S2中EDTA螯合鎳是通過EDTA與Ni2+發(fā)生配位反應(yīng)獲得，具體把包括：按照摩爾比分別配制1mol/LNa2EDTA溶液和1mol/LNiCl2溶液，然后向NiCl2溶液中邊攪拌邊緩慢加入配制好的Na2EDTA溶液，反應(yīng)液由淺綠色轉(zhuǎn)為深藍(lán)色，即獲得EDTA螯合鎳。
本申請還提供了一種EDTA螯合鎳在促進(jìn)污泥高溫厭氧消化產(chǎn)甲烷中的應(yīng)用，該應(yīng)用包括在接種中溫種泥后加入生物促進(jìn)劑EDTA螯合鎳，利用EDTA螯合鎳的可生物利用性及在厭氧消化系統(tǒng)中穩(wěn)定存在而不被輕易沉淀的特性，促進(jìn)高溫厭氧消化產(chǎn)甲烷菌快速繁殖、污泥實現(xiàn)顆�；爱a(chǎn)甲烷菌Methanosarcina成為優(yōu)勢菌群，實現(xiàn)微生物菌群代謝平衡，同時通過EDTA螯合鎳在系統(tǒng)中穩(wěn)定的生物促進(jìn)作用，維持體系緩沖性能，高效產(chǎn)甲烷。
3.有益效果
本申請與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果在于：
(1)實現(xiàn)污泥高溫厭氧消化快速啟動并穩(wěn)定高效運行的關(guān)鍵在于啟動初期成功建立嗜高溫產(chǎn)酸菌群與高溫產(chǎn)甲烷菌群之間的代謝平衡，穩(wěn)定運行期間高溫產(chǎn)甲烷菌群成為優(yōu)勢菌，特別是Methanosarcina。盡管接種中溫厭氧消化種泥中高溫厭氧消化菌相對豐度較低，但依然存在于中溫厭氧消化體系中，并不會因為長期培養(yǎng)而丟失，這也是能夠?qū)崿F(xiàn)污泥高溫厭氧消化快速啟動的理論基礎(chǔ)。但相比于產(chǎn)酸細(xì)菌菌群，產(chǎn)甲烷古菌菌群生長周期長、多樣性變異平緩且對環(huán)境溫度變化敏感，導(dǎo)致其轉(zhuǎn)變成體系內(nèi)優(yōu)勢菌群困難，易在啟動過程中出現(xiàn)酸抑制現(xiàn)象。本申請?zhí)峁┑囊环N促進(jìn)污泥高溫厭氧消化產(chǎn)甲烷的方法，在接種中溫種泥后加入生物促進(jìn)劑EDTA螯合鎳，利用EDTA螯合鎳的可生物利用性及在厭氧消化系統(tǒng)中穩(wěn)定存在而不被輕易沉淀的特性，促進(jìn)高溫厭氧消化產(chǎn)甲烷菌快速繁殖、污泥實現(xiàn)顆�；爱a(chǎn)甲烷菌Methanosarcina成為優(yōu)勢菌群，實現(xiàn)微生物菌群代謝平衡，同時通過EDTA螯合鎳在系統(tǒng)中穩(wěn)定的生物促進(jìn)作用，維持體系緩沖性能，高效產(chǎn)甲烷。顯著提高污泥高溫厭氧消化啟動效率并使之高效運行，相比傳統(tǒng)污泥高溫厭氧消化可縮短10天以上，產(chǎn)甲烷量提高25％以上。
(2)本申請?zhí)峁┑囊环N促進(jìn)污泥高溫厭氧消化產(chǎn)甲烷的方法，僅需要在接種中溫種泥后加入生物促進(jìn)劑EDTA螯合鎳，工藝簡單、投資成本低、條件溫和不苛刻，對于促進(jìn)污泥高溫厭氧消化技術(shù)的推廣應(yīng)用具有一定實踐意義。
（發(fā)明人：于豹;劉彤宙;王冠平）
