技术领域
[0001] 本
发明属于固体废弃物处理处置技术领域，特别涉及一种零价铁促进高含固城市污泥厌氧消化产甲烷的方法。
背景技术
[0002] 当前在全世界的
能源消耗中，有超过80％是依靠化石能源，对其过度依赖不仅会造成不可再生的自然资源迅速枯竭，而且还会带来空气污染和
全球变暖等环境问题。因此以城市污泥等有机废弃物为原料的第二代
生物质能的开发逐渐成为研究热点。
[0003] 厌氧消化是指在厌氧
微生物的作用下，将废物中可
生物降解的有机物转化为CH4、CO2和稳定物质的生物化学过程，具有可大幅度降低有机物以及产生
可再生能源等特点，在农业固体废弃物、餐厨垃圾和城市污泥等固体废弃物处理领域得到了较为广泛的应用。
[0004] 相比于传统的低含固厌氧消化，高含固厌氧消化最显著的特点是进料含固率较高，能有效提高
厌氧反应器的单位容积产气率和处理量，简化了
沼渣的后续处理。但也容易出现厌氧系统有机负荷过大、产酸菌的繁殖速度超过产甲烷菌、短时间内产生的大量
有机酸难以被产甲烷菌消耗、厌氧系统的酸
碱失衡、系统
稳定性破坏、产气量大幅下降等问题。
发明内容
[0005] 为了克服上述
现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种零价铁促进高含固城市厌氧消化产甲烷的方法。
[0006] 本发明的目的通过下述方案实现：
[0007] 一种零价铁促进高含固城市厌氧消化产甲烷的方法，包括以下步骤：
[0008] 调整污泥的含固率后，再将其与接种物和零价铁混合得到混合物，然后将混合物置于无氧环境中进行消化反应产生气体。
[0010] 所述污泥的含固率为2～7wt％，优选为5～7wt％。
[0011] 所述含固率优选为通过添加水进行调节。
[0012] 所述零价铁的粒径为18～75μm；优选为38μm。
[0013] 所述零价铁的用量满足其在混合物中的浓度为0～2000mg/L，不为0。优选为1500mg/L。
[0014] 所述接种物为接种污泥。
[0015] 所述接种物与污泥的体积比为1：2.5～1：10；优选为1：4。
[0016] 所述消化反应为在20～55℃下以110～130rpm的振荡速度反应16～18天；
[0017] 优选地，所述消化反应为在55℃下以120rpm的速度振荡反应16天。
[0018] 本发明的机理：
[0019] 本发明将零价铁加入厌氧消化系统中，零价铁可作为
电子供体加强有机物的不饱和化学键的断裂，促进污泥的
水解酸化；也可与氢离子反应产生氢气，避免了有机酸的过分积累，可有效维持系统的酸碱平衡。此外，零价铁溶解出的亚铁离子是厌氧微生物所需的重要元素，也是酶的重要组成成分，可刺激提高厌氧微生物的活性。
[0020] 本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
[0021] 1、提高了厌氧消化系统单位容积处理量和甲烷产量。
[0022] 2、
能量需求低、沼渣产量少且易于处理。
[0023] 3、操作简单、运行成本低、对环境不会产生二次污染。
具体实施方式
[0024] 下面结合
实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0025] 实施例中所用
试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。
[0026] 实施例中的甲烷体积通过以下公式计算得到V(CH4)＝甲烷浓度*V(气)；其中V(气)为总沼气体积。
[0027] 实施例1
[0028] 污泥取自污水厂二沉池污泥(含固率为1.5％、pH为7.0、
温度为4℃)，使用低速离心机离心去除污泥中部分水分，加水将污泥含固率调节至3％后装入规格500mL的厌氧反应瓶，然后在厌氧反应瓶投加接种污泥10mL和粒径大小为38μm的零价铁粉1500mg/L，使用N2吹脱5分钟，排空反应瓶中的氧气之后密封接入集气袋。将厌氧反应瓶置于恒温水浴
振荡器中，设定振荡器转速为120r/min，水浴温度35℃，反应16天。每隔两天取样一次，气相色谱法测定气相中甲烷的浓度。其中气相色谱仪选用TCD检测器，TCD检测器运行参数：进样温度为120℃，柱温为150℃，检测器温度为220℃。
[0029] 使用排水法测定集气袋的体积得到总沼气体积，计算累积甲烷产量为152.48mL。
[0030] 实施例2
[0031] 污泥取自污水厂二沉池污泥(含固率为1.5％、pH为7.0、温度为4℃)，使用低速离心机离心去除污泥中部分水分，加水将污泥含固率调节至5％后装入规格500mL的厌氧反应瓶，然后在厌氧反应瓶投加接种污泥10mL和粒径大小为38μm的零价铁粉1500mg/L，使用N2吹脱5分钟，排空反应瓶中的氧气之后密封接入集气袋。将厌氧反应瓶置于恒温水浴振荡器中，设定振荡器转速为120r/min，水浴温度35℃，反应16天。每隔两天取样一次，气相色谱法测定气相中甲烷的浓度。其中气相色谱仪选用TCD检测器，TCD检测器运行参数：进样温度为120℃，柱温为150℃，检测器温度为220℃。
[0032] 使用排水法测定集气袋的体积得到总沼气体积，计算得到系统产出的甲烷浓度最高值为49.17(v/v)％，累积甲烷产量为240.89mL。
[0033] 实施例3
[0034] 污泥取自污水厂二沉池污泥(含固率为1.5％、pH为7.00、温度为4℃)，使用低速离心机离心去除污泥中部分水分，加水将污泥含固率调节至7％后装入规格500mL的厌氧反应瓶，然后在厌氧反应瓶投加接种污泥10mL和粒径大小为38μm的零价铁粉1500mg/L，使用N2吹脱5分钟，排空反应瓶中的氧气之后密封接入集气袋。将厌氧反应瓶置于恒温水浴振荡器中，设定振荡器转速为120r/min，水浴温度55℃，进行厌氧消化反应16天。每隔两天取样一次，气相色谱法测定气相中甲烷的浓度。气相色谱选用TCD检测器，TCD检测器运行参数：进样温度为120℃，柱温为150℃，检测器温度为220℃。产气量采用排水法测定。
[0035] 使用排水法测定集气袋的体积得到总沼气体积，系统产出的甲烷浓度最高值为43.40(v/v)％，累积甲烷产量为490.98mL。
[0036] 对比例1
[0037] 污泥取自污水厂二沉池污泥(含固率为1.5％、pH为7.00、温度为4℃)装入500mL的厌氧反应瓶，然后投加接种污泥10mL，使用N2吹脱5分钟，排空反应瓶中的氧气之后密封接入集气袋。将厌氧反应瓶置于恒温水浴振荡器中，设定振荡器转速为120r/min、水浴温度35℃、反应16天。每隔两天取样一次，气相色谱法测定气相中甲烷的浓度。其中气相色谱仪选用TCD检测器，TCD检测器运行参数是：进样温度为120℃，柱温为150℃，检测器温度为220℃。
[0038] 使用排水法测定集气袋的体积得到总沼气体积，计算得到系统产出的甲烷浓度最高值为32.64(v/v)％，累积甲烷产量为40.51mL。
[0039] 对比例2
[0040] 污泥取自污水厂二沉池污泥(含固率为1.5％、pH为7.0、温度为4℃)，使用低速离心机离心去除污泥中部分水分，加水将污泥含固率调节至7％后装入规格500mL的厌氧反应瓶，然后在厌氧反应瓶投加接种污泥10mL和粒径大小为38μm的零价铁粉1500mg/L，使用N2吹脱5分钟，排空反应瓶中的氧气之后密封接入集气袋。将厌氧反应瓶置于恒温水浴振荡器中，设定振荡器转速为120r/min，水浴温度35℃，反应16天。每隔两天取样一次，气相色谱法测定气相中甲烷的浓度。其中气相色谱仪选用TCD检测器，TCD检测器运行参数：进样温度为120℃，柱温为150℃，检测器温度为220℃。
[0041] 使用排水法测定集气袋的体积得到总沼气体积，计算得到系统产出的甲烷浓度最高值为42.26(v/v)％，累积甲烷产量为339.11mL。
[0042] 对比例3
[0043] 污泥取自污水厂二沉池污泥(含固率为1.5％、pH为7.00、温度为4℃)，使用低速离心机离心去除污泥中部分水分，加水将污泥含固率调节至8％后装入规格500mL的厌氧反应瓶，然后投加接种污泥10mL和粒径大小为38μm的零价铁粉1500mg/L，使用N2吹脱5分钟，排空反应瓶中的氧气之后密封接入集气袋。将厌氧反应瓶置于恒温水浴振荡器中，设定振荡器转速为120r/min、水浴温度35℃、反应16天。每隔两天取样一次，气相色谱法测定气相中甲烷的浓度。其中气相色谱仪选用TCD检测器。TCD检测器运行参数：进样温度为120℃，柱温为150℃，检测器温度为220℃。
[0044] 使用排水法测定集气袋的体积得到总沼气体积，计算得到系统产出的甲烷浓度最高值为54.71(v/v)％，累积甲烷产量为154.79mL。
[0045] 对比例4
[0046] 污泥取自污水厂二沉池污泥(含固率为1.5％、pH为7.00、温度为4℃)，使用低速离心机离心去除污泥中部分水分，加水将污泥含固率调节至7％后装入规格500mL的厌氧反应瓶，然后投加接种污泥10mL和
硫酸铁溶液1500mg/L，使用N2吹脱5分钟，排空反应瓶中的氧气之后密封接入集气袋。将厌氧反应瓶置于恒温水浴振荡器中，设定振荡器转速为120r/min、水浴温度35℃、反应16天。每隔两天取样一次，气相色谱法测定气相中甲烷的浓度。其中气相色谱仪选用TCD检测器。TCD检测器运行参数：进样温度为120℃，柱温为150℃，检测器温度为220℃。
[0047] 使用排水法测定集气袋的体积得到总沼气体积，计算得到系统产出的甲烷浓度最高值为54.71(v/v)％，累积甲烷产量为154.79mL。
[0048] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
