一種浮萍與剩余污泥混合厭氧消化的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種浮萍與剩余污泥混合厭氧消化的方法，屬于廢棄物利用和生物能 源生產(chǎn)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，能源需求日益增長(zhǎng)，尤其傳統(tǒng)化石燃料的大量使用引發(fā)了系 列環(huán)境問(wèn)題，危害人類(lèi)的健康和生活。綠色、可再生的生物質(zhì)能源越來(lái)越受到世界矚目。利 用某些廢棄生物質(zhì)進(jìn)行厭氧消化產(chǎn)沼氣過(guò)程，提供新型能源的同時(shí)，利于解決生態(tài)和環(huán)境 問(wèn)題。
[0003] 浮萍以其高淀粉含量、高蛋白含量、低纖維含量、高繁殖速度、培養(yǎng)和采收方式簡(jiǎn) 易等特點(diǎn)被認(rèn)為是進(jìn)行有機(jī)廢水凈化和生物質(zhì)能源生產(chǎn)的優(yōu)良物種。但在發(fā)展中國(guó)家(例 如中國(guó)），氧化塘、湖泊等水環(huán)境中的浮萍尚處于無(wú)管理狀態(tài)，這不僅降低了水體凈化效果， 而且造成了資源的浪費(fèi)。
[0004] 浮萍具有很高的從水中吸收溶解的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，特別是氮、磷的能力，并且可以將水 中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成豐富的植物生物質(zhì)。通過(guò)浮萍生產(chǎn)沼氣作為替代能源的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換 方式將有助于改善環(huán)境質(zhì)量、緩解能源危機(jī)，同時(shí)具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。產(chǎn)生的沼氣可進(jìn)行 烹飪、照明、發(fā)電，或者作為生物燃料。而且，產(chǎn)沼氣過(guò)程還有其他的附加效益，沼液、沼渣可 以用作肥料，節(jié)省農(nóng)民買(mǎi)肥料的花銷(xiāo)，并且還可提高土壤質(zhì)量。
[0005] 浮萍單獨(dú)厭氧消化沼氣產(chǎn)量較低。同時(shí)，剩余污泥作為一種廢棄物，單獨(dú)厭氧消化 沼氣產(chǎn)量也較低。如果能夠?qū)崿F(xiàn)廢棄物浮萍和剩余污泥的綜合利用，將帶來(lái)良好的環(huán)境效 益和經(jīng)濟(jì)效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明利用浮萍廢棄物和剩余污泥廢棄物混合厭氧消化產(chǎn)沼 氣，以期通過(guò)底物互補(bǔ)的優(yōu)勢(shì)，提高生物質(zhì)能源產(chǎn)量，同時(shí)進(jìn)行廢棄物減量化處理，實(shí)現(xiàn)環(huán) 境效益和經(jīng)濟(jì)效益的共贏。
[0007] 本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種浮萍與剩余污泥混合厭氧消化的方法，所述方法 是將采收后的浮萍與剩余污泥混合，再加入接種污泥得到厭氧消化體系，在接種微生物菌 群的作用下，厭氧消化生產(chǎn)沼氣能源。
[0008] 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述方法中浮萍和剩余污泥為底物，總的底物與接 種污泥的總揮發(fā)性固體(VS)含量的比值為(19~20): (3~4)。
[0009] 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述浮萍采收后進(jìn)行干燥處理;剩余污泥取自污水 處理廠經(jīng)脫水后的污泥;接種菌群取自污水處理廠的厭氧污泥。
[0010] 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述浮萍的揮發(fā)性固體(VS)含量為63.02%;剩余污 泥的VS含量為19.00% ;接種污泥的VS含量為6.57%。
[0011] 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述厭氧消化體系中底物浮萍25g、剩余污泥20g，體 系底物總VS為19.56g;接種污泥總VS為3.49g。
[0012] 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述接種污泥在接種前先進(jìn)行5天的活化，以提高其 中各反應(yīng)菌群的活性。
[0013] 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述厭氧消化體系的初始pH值為7;向反應(yīng)瓶中通入 氮?dú)?min，驅(qū)趕其上空的少量氣體，以保證反應(yīng)條件處于厭氧狀態(tài)下；置于37°C±1°C的環(huán) 境中進(jìn)行厭氧消化反應(yīng)。
[0014] 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述初始pH值是通過(guò)稀鹽酸或氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)。
[0015] 本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種廢棄物利用的方法，是將采收的浮萍廢棄物與污 水處理廠的剩余污泥廢棄物混合，再接種接種污泥得到厭氧消化體系，在接種微生物菌群 的作用下，厭氧消化生產(chǎn)沼氣能源。
[0016] 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述方法中浮萍和剩余污泥為底物，總的底物與接 種污泥的總揮發(fā)性固體(VS)含量的比值為(19~20): (3~4)。
[0017]在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，浮萍采收后進(jìn)行干燥處理;剩余污泥取自污水處理 廠經(jīng)脫水后的污泥;接種污泥取自污水處理廠的厭氧污泥。
[0018] 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，厭氧消化體系中底物為浮萍25g、剩余污泥20g，體系 底物總VS為19.56g;接種污泥總VS為3.49g。
[0019] 本發(fā)明還具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果：
[0020] (1)本發(fā)明利用浮萍與剩余污泥廢棄物為底物進(jìn)行混合厭氧消化，生產(chǎn)生物質(zhì)能 源的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)廢棄物利用;且厭氧過(guò)程中產(chǎn)生的沼渣、沼液還可被用作肥料，不僅具有 經(jīng)濟(jì)效益，還可改善土壤狀況。
[0021] (2)本發(fā)明采用的底物浮萍，是一種小的水生植物，在適宜的條件下生長(zhǎng)速度較 快，同時(shí)具有較高的蛋白質(zhì)和較低的纖維含量，適合作為新型生物能源原料;本發(fā)明將其與 剩余污泥混合厭氧消化，改善了體系營(yíng)養(yǎng)、酸堿平衡和碳氮比，進(jìn)而提高了系統(tǒng)的沼氣產(chǎn) 量;采用本發(fā)明的方法，浮萍與剩余污泥混合厭氧消化，底物產(chǎn)氣量達(dá)152mL/gVS、累積產(chǎn)氣 量提高率達(dá)11 %、CH4濃度達(dá)56.93%、甲烷累積產(chǎn)氣量1687mL。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1為厭氧消化產(chǎn)沼氣裝置示意圖；
[0023] 圖2為厭氧消化過(guò)程日產(chǎn)氣量變化情況；
[0024] 圖3為厭氧消化過(guò)程累積產(chǎn)氣量變化情況；
[0025]圖4為厭氧消化過(guò)程中VFA濃度與pH變化情況。
【具體實(shí)施方式】 [0026] 實(shí)施例1
[0027]材料:浮萍、剩余污泥、接種污泥、1000mL反應(yīng)瓶、數(shù)顯恒溫水浴鍋、集氣袋、電子天 平、烘箱、馬弗爐 [0028] 1、實(shí)驗(yàn)步驟
[0029] (1)實(shí)驗(yàn)浮萍經(jīng)太陽(yáng)光曬干后，放入90 °C的烘箱內(nèi)烘干48h，經(jīng)粉碎機(jī)磨碎后，樣品 由聚乙烯袋收集，并放入冰箱中儲(chǔ)存?zhèn)溆谩７謩e測(cè)定并計(jì)算浮萍、剩余污泥和接種污泥的VS 含量。
[0030] (2)厭氧消化產(chǎn)沼氣裝置如圖1所示。在批次發(fā)酵條件下，設(shè)置總VS相近的三種底 物組，分別為浮萍單獨(dú)厭氧消化組、剩余污泥單獨(dú)厭氧消化組、浮萍與剩余污泥混合厭氧消 化組，底物組成如表1所示，接種污泥總VS為3.49g。經(jīng)稀鹽酸或氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)初始pH值 為7左右。
[0031]表1厭氧消化過(guò)程底物組成 [0032]
[0033] (3)向反應(yīng)瓶中通入2min氮?dú)?