一種利用秸稈聯(lián)合剩余污泥制備沼氣的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用秸稈聯(lián)合剩余污泥制備沼氣的方法，包括：秸稈和剩余污泥預(yù)處理、厭氧接種污泥的培養(yǎng)、秸稈?污泥厭氧發(fā)酵體系的啟動(dòng)、水解酸化液的產(chǎn)生和預(yù)處理、沼氣化工藝優(yōu)化等步驟。厭氧消化污泥在自制水解酸化罐中接種培養(yǎng)完成后，投加已預(yù)處理的秸稈和剩余污泥進(jìn)行水解酸化液的制備，再以沸石作為吸附劑對(duì)水解酸化液進(jìn)行預(yù)處理，再對(duì)厭氧復(fù)合床反應(yīng)器進(jìn)行啟動(dòng)，以水解酸化預(yù)處理液為外加碳源，通過調(diào)節(jié)進(jìn)水負(fù)荷、水力停留時(shí)間和反應(yīng)器內(nèi)pH值，確定沼氣化最優(yōu)工藝條件，產(chǎn)生高純度的沼氣。本發(fā)明不僅容積產(chǎn)氣率高，平均比產(chǎn)沼氣速率快，對(duì)廢水COD去除效果理想，而且制備沼氣和處理成本也較低，對(duì)外界環(huán)境不會(huì)帶來二次污染。
【專利說明】
一種利用秸稈聯(lián)合剩余污泥制備沼氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于固體廢棄物處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種農(nóng)業(yè)廢棄物秸桿和剩余污泥資源 化處理技術(shù)，具體涉及一種利用秸桿聯(lián)合剩余污泥制備沼氣的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 生物質(zhì)是一種通過大氣、水、大地以及陽光產(chǎn)生的可以不斷再生、永續(xù)利用的可持 續(xù)性資源，如農(nóng)業(yè)廢棄物秸桿、林木雜草等。我國是一個(gè)耕地面積約億畝的農(nóng)業(yè)大國，潛在 的生物質(zhì)資源非常豐富，秸桿綜合利用率還不很高，大量剩余秸桿被遺棄田間地頭，全國各 地露天焚燒稻桿現(xiàn)象十分普遍，直接焚燒不僅破壞環(huán)境浪費(fèi)資源，而對(duì)生產(chǎn)生活也有很多 危害。因此研究農(nóng)業(yè)廢棄物的綜合利用是大勢(shì)所趨，很有必要，也很有意義。一方面，可以減 少增加利用減少石化能源的消耗，緩解能源危機(jī)的壓力；另一方面，也可以減少對(duì)環(huán)境的污 染和破壞，符合可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。另外隨著我國城市化建設(shè)的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)污水處理率 逐年提高，污水處理廠剩余污泥產(chǎn)量也急劇增加。城鎮(zhèn)污水處理廠污泥含水率高(脫水污泥 含水率在80 %左右），易腐爛發(fā)臭，并且含有大量病原菌、寄生蟲卵以及絡(luò)、萊等重金屬，另 外還會(huì)釋放二嗯英等"三致"物質(zhì)，但污泥中還含有豐富的、等水體富營養(yǎng)物體。污泥若不經(jīng) 處理隨意堆放，其滲濾液會(huì)對(duì)地下水、地表水、土壤等造成污染，直接危害人類身體健康。
[0003] 隨著廢物資源化思想的提出，國內(nèi)外研究者們對(duì)高濃度有機(jī)廢水和固體廢棄物進(jìn) 行了大量的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐，進(jìn)一步證實(shí)了有機(jī)質(zhì)可以轉(zhuǎn)化為能源，面對(duì)國際能源日益緊張的 形勢(shì)，開發(fā)廢水中的有機(jī)質(zhì)能源已成為廢水處理新的發(fā)展方向。關(guān)于有機(jī)污染的治理，最佳 技術(shù)是采用生物處理技術(shù)，它比化學(xué)和物化處理技術(shù)效果好而且處理費(fèi)用低。厭氧消化技 術(shù)處理后產(chǎn)物是清潔能源，固體物質(zhì)被消化以后可以得到高質(zhì)量的有機(jī)肥料和土壤改良 劑，動(dòng)力消耗較低，需要能量少，因而使用成本降低；同時(shí)厭氧消化減少了溫室氣體的排放， 厭氧消化技術(shù)可以有效實(shí)現(xiàn)固體廢物的"無害化、減量化、資源化"具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0004] 發(fā)達(dá)國家關(guān)于厭氧發(fā)酵技術(shù)研究開始較早，自18世紀(jì)70年代以來，利用厭氧發(fā)酵 處理有機(jī)污染物的技術(shù)已經(jīng)取得了較大進(jìn)展。S.Menardo等研究了顆粒大小和加熱預(yù)處理 對(duì)四種農(nóng)業(yè)廢棄物(小麥稻、大麥稻、稻桿、玉米秸桿）甲烷濃度的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)機(jī)械切割 后四種稻桿的甲烷濃度可以提高80%，小麥和大麥秸加熱預(yù)處理后甲烷濃度可提高60%， 另外無論是機(jī)械處理還是加熱預(yù)處理，小麥稻的甲烷濃度都是提高最多的。國際上污泥處 理以厭氧消化和堆肥為主，污泥處置以土地利用、焚燒、灰渣利用為主。美國地區(qū)主要通過 厭氧消化、堆肥、投堿穩(wěn)定污泥，穩(wěn)定化處理后的濃縮污泥可土地利用。加拿大則采用三等 級(jí)質(zhì)量系統(tǒng)，將污泥分門別類地應(yīng)用于綠化、農(nóng)業(yè)、林業(yè)。而歐洲法國、德國和荷蘭等地，焚 燒比例較高，英國、挪威、丹麥等則側(cè)重土地利用，但對(duì)重金屬的含量有嚴(yán)格的要求，并規(guī)定 不能施用污泥的作物類型。日本和韓國由污泥焚燒、熱干化、填海轉(zhuǎn)向堆肥、灰渣利用，并將 堆肥產(chǎn)品用于園林、綠地，或利用污泥發(fā)電、供熱。
[0005] 國內(nèi)的關(guān)于厭氧發(fā)酵技術(shù)的研究開始于20世紀(jì)初，直到80年代初，才有較大的進(jìn) 展。近來厭氧發(fā)酵技術(shù)得到廣泛的研究與應(yīng)用，主要用于處理有機(jī)廢棄物產(chǎn)沼氣和轉(zhuǎn)化為 二次能源。康佳麗以稻桿作為原料，研究中溫條件下經(jīng)堆慪、固態(tài)預(yù)處理后不同負(fù)荷下的厭 氧消化產(chǎn)氣性能。傅國志研究了不同接種泥、不同有機(jī)負(fù)荷下，純稻桿厭氧消化的啟動(dòng)情況 以及攪拌與沼液回流對(duì)對(duì)麥稻序批次厭氧消化性能的影響。杜靜等在35°C恒溫下研究了底 物濃度和接種率對(duì)稻秸沼氣發(fā)酵的影響，在我國，常見的污泥處理技術(shù)主要有衛(wèi)生填埋、焚 燒、直接烘干等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，污泥填埋占20%，堆肥土地利用的比例為10%，焚燒占6%，仍有 60%多的污泥未得到穩(wěn)定化、無害化處理處置，大部分都是外運(yùn)棄置或簡易堆放，嚴(yán)重影響 周邊衛(wèi)生。冼超彥等用ABR作為兩相厭氧工藝在產(chǎn)甲烷反應(yīng)器進(jìn)行了啟動(dòng)研究。韓耀霞通過 把產(chǎn)酸階段和產(chǎn)甲烷階段分別置于兩個(gè)獨(dú)立反應(yīng)器，通過控制剩余污泥投配比、pH考察產(chǎn) 酸反應(yīng)器得到的水解酸化液性質(zhì)對(duì)產(chǎn)甲烷的影響。
[0006] 通過以上有關(guān)秸桿和污泥厭氧發(fā)酵的研究可以看出，國內(nèi)外此類研究很多，而且 主要以農(nóng)作物結(jié)桿為原料。研究的內(nèi)容，針對(duì)原料預(yù)處理方法的較多，還有就是關(guān)于原料配 比和工藝條件的優(yōu)化。但是傳統(tǒng)的污泥厭氧處理工藝還是存在著幾個(gè)方面的限制：一是如 果污泥揮發(fā)分含量低，相對(duì)的能源回收效率就地;二是污泥厭氧消化后，上清液污染物含量 高。因此，如何高效減量化、資源化、無害化污泥成為目前重要的研究方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種利用秸桿聯(lián)合剩余污泥制備沼氣的方法，以克服上述 現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明利用農(nóng)業(yè)廢棄物秸桿聯(lián)合剩余污泥進(jìn)行厭氧水解發(fā)酵產(chǎn)沼氣 的研究，不僅解決了污泥在厭氧發(fā)酵過程中自身的碳水化合物等含量低的問題，而且還會(huì) 提高厭氧產(chǎn)沼氣的效率和純度。
[0008] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0009] -種利用秸桿聯(lián)合剩余污泥制備沼氣的方法，包括以下步驟：
[0010]步驟一:將秸桿切割過篩后，加入氫氧化鈉溶液預(yù)處理，得到預(yù)處理秸桿，測(cè)其含 水量保存?zhèn)溆茫?br>[0011] 步驟二：將生活污水廠處理車間獲取的剩余污泥取回后去除雜質(zhì)，得到預(yù)處理剩 余污泥，密封恒定水分備用；
[0012] 步驟三:將取自污水處理廠的厭氧消化污泥作為接種污泥，以厭氧消化污泥中消 化液里的溶解性有機(jī)物質(zhì)為碳源，曝氣培養(yǎng)后加入到水解酸化罐中；
[0013] 步驟四：將步驟一中預(yù)處理秸桿和步驟二中預(yù)處理剩余污泥按照（1~2):(2~1) 的質(zhì)量比加入水解酸化罐中，反應(yīng)溫度為30~50°C，pH值為8~10,厭氧發(fā)酵10~20d后，取 水解酸化罐的上層清液即為水解酸化液；
[0014] 步驟五:將利用殼聚糖改性的沸石按5~15g/L加入到步驟四制備的水解酸化液 中，調(diào)節(jié)反應(yīng)pH值為8~10，進(jìn)行反應(yīng)lOmin~30min，得到水解酸化預(yù)處理液；
[0015] 步驟六:在厭氧復(fù)合床反應(yīng)器中按質(zhì)量比（1~2):(2~1)投加接種污泥和水解酸 化預(yù)處理液，在中溫條件下反應(yīng)即產(chǎn)生沼氣。
[0016] 進(jìn)一步地，步驟一中將秸桿切割后過60目篩后，按照1:1的固液比，將質(zhì)量濃度為 10%的氫氧化鈉溶液加入秸桿中，于50°C下預(yù)處理30min得到預(yù)處理秸桿。
[0017]進(jìn)一步地，步驟三中曝氣培養(yǎng)時(shí)間為7d，接種污泥的加入量為水解酸化罐體積的 三分之一。
[0018] 進(jìn)一步地，步驟四中控制反應(yīng)體系中VS含量為50g/L，投配率為20 %。
[0019]進(jìn)一步地，步驟七中所述的中溫條件為35±0.5°C。
[0020] 進(jìn)一步地，步驟七中在中溫條件下，進(jìn)行內(nèi)循環(huán)，采用頂部回流，當(dāng)檢測(cè)頂部水化 學(xué)需氧量C0D低于400mg/L時(shí)停止回流，調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)pH值為6.5~7.5，水力停留時(shí)間為1~ 2d后得到沼氣。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：
[0022] 本發(fā)明以秸桿聯(lián)合剩余污泥制備沼氣，不僅達(dá)到"以廢治廢、變廢為寶"的目的，而 且生產(chǎn)成本低，經(jīng)濟(jì)效益可觀，還解決了固體廢棄物二次污染問題;本發(fā)明以制漿工藝方法 對(duì)秸桿進(jìn)行預(yù)處理，不僅可以獲得富含揮發(fā)性脂肪酸的高有機(jī)濃度水解酸化液，而且還可 有效地縮短厭氧反應(yīng)周期，提高生產(chǎn)效率;本發(fā)明以沸石對(duì)堿性水解酸化液進(jìn)行吸附預(yù)處 理，由于沸石具有較強(qiáng)的選擇性吸附能力，所以它不僅可以保證C0D損失率很低的情況下提 高水解酸化液的比例，而且處理成本低廉;本發(fā)明采用秸桿聯(lián)合剩余污泥制備的水解酸化 液，以外加碳源形式加入到厭氧復(fù)合床反應(yīng)器中，對(duì)厭氧微生物無毒無害，而且還不會(huì)殘留 在水中對(duì)水體產(chǎn)生二次危害;本發(fā)明采用的工藝技術(shù)，不僅容積產(chǎn)氣率和C0D去除率高，而 且平均比產(chǎn)沼氣速率更快。
【附圖說明】
[0023] 圖1是本發(fā)明所用的水解酸化罐結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖2是本發(fā)明所用的厭氧復(fù)合床反應(yīng)器示意圖；
[0025] 圖3是本發(fā)明的技術(shù)路線流程圖。
[0026] 其中，1、罐體;2、溫度計(jì);3、攪拌器;4、進(jìn)料口；5、出氣口；6、排泥口；7、酸化罐集氣 瓶;8、進(jìn)水槽;9、進(jìn)水栗；10、厭氧復(fù)合床反應(yīng)器本體;11、出水槽;12、厭氧污泥；13、取樣口； 14、填料;15、水封瓶;16、氣體流量計(jì);17、反應(yīng)器集氣瓶。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式做進(jìn)一步詳細(xì)描述：
[0028] 如圖3所示，一種利用秸桿聯(lián)合剩余污泥制備沼氣的方法，包括以下步驟：
[0029]步驟一:將秸桿檢測(cè)其主要指標(biāo)(如表1)，切割過60目篩后，按照1:1的固液比，將 質(zhì)量濃度為10%的氫氧化鈉溶液加入秸桿中，于50°C下預(yù)處理30min得到預(yù)處理秸桿，預(yù)處 理后測(cè)其含水量保存?zhèn)溆茫?br>[0030] 步驟二:將生活污水廠處理車間獲取的剩余污泥取回后去除雜質(zhì)，密封恒定水分 備用，檢測(cè)剩余污泥及其上清液的各成分指標(biāo)(如表2)。
[0031] 步驟三:將取自污水處理廠的厭氧消化污泥作為接種污泥，接種污泥外觀橢圓，色 澤深灰色，性能良好(見表3)。以厭氧消化污泥消化液中的溶解性有機(jī)物質(zhì)為碳源，曝氣培 養(yǎng)7d后以提高水解酸化菌的活性，隨后加入到水解酸化罐(如圖1)中，其中接種污泥的加入 量為水解酸化罐體積的三分之一。
[0032] 步驟四：以反應(yīng)體系中VS(Volatility solids)含量為50g/L投加預(yù)處理猜桿-預(yù) 處理剩余污泥，將預(yù)處理過的秸桿和剩余污泥按照質(zhì)量比（1~2):(2~1)加入上述水解酸 化罐中（容積為5L)，控制反應(yīng)溫度為30~50°C，改變發(fā)酵pH值為8~10，控制投配率為20 %， 攪拌速率為150rpm，厭氧發(fā)酵周期10~20d后，最后取水解酸化罐的上層清液即為水解酸化 液。
[0033]步驟五:將利用殼聚糖改性的沸石按5~15g/L加入到步驟四制備的水解酸化液 中，調(diào)節(jié)反應(yīng)pH值為8.0~10.0，進(jìn)行反應(yīng)lOmin~30min，得到水解酸化預(yù)處理液。
[0034]沸石改性過程如下：首先取研磨后的的沸石粉與0.2mol/L的醋酸混合，在室溫下 攪拌6h，將酸化后的沸石粉過濾后再用去離子水清洗，最后將沸石粉在80 °C下干燥備用。將 20g的殼聚糖置于錐形瓶中，然后加入200mL0.2mol/L的醋酸溶液，在60 °C下持續(xù)攪拌直到 殼聚糖完全溶解形成粘稠狀的膠體。最后取80g的酸化沸石粉加入一些去離子水逐漸加入 殼聚糖膠體中，在60°C下攪拌6h。反應(yīng)結(jié)束后逐滴在混合物中加入0.4mol/L的氫氧化鈉溶 液以形成多孔隙的殼聚糖結(jié)構(gòu)。最后將樣品用去離子水清洗至洗液pH值接近7。最后將樣品 進(jìn)行冷凍干燥作為利用殼聚糖改性的沸石備用。
[0035]步驟六:在厭氧復(fù)合床反應(yīng)器(如圖2)中按質(zhì)量比（1~2):(2~1)投加接種污泥和 水解酸化預(yù)處理液，控制反應(yīng)器內(nèi)溫度為35±0.5°C，開始進(jìn)行內(nèi)循環(huán)，采用頂部回流，當(dāng)檢 測(cè)頂部水化學(xué)需氧量COD低于400mg/L時(shí)停止回流，開始連續(xù)注入水解酸化預(yù)處液，調(diào)節(jié)控 制反應(yīng)器內(nèi)最適pH值范圍為6.5~7.5，水力停留時(shí)間（HRT)為1~2d后得到沼氣，檢測(cè)分析 反應(yīng)體系容積產(chǎn)氣率、反應(yīng)后氣體中甲烷含量及進(jìn)出水水質(zhì)變化，得到厭氧復(fù)合床在中溫 條件下高效產(chǎn)沼氣的運(yùn)行工藝參數(shù)。
[0042] 其中，步驟三中的水解酸化罐為自制，如圖1所示，水解酸化反應(yīng)罐材質(zhì)為有機(jī)玻 璃，總有效容積為5.0L(內(nèi)徑為30cm)，攪拌器3插入罐體1內(nèi)，出氣口 5通過管道連入酸化罐 集氣瓶7內(nèi)，裝置密封性良好，罐體1上設(shè)有溫度計(jì)2,罐體1上部設(shè)有進(jìn)料口4,下部設(shè)有排泥 口 6,整個(gè)裝置控制溫度為35 ±0.5°C，攪拌器3通過攪拌電機(jī)帶動(dòng)，攪拌電機(jī)轉(zhuǎn)速控制在 150r/min左右，以定時(shí)器控制攪拌時(shí)間。
[0043] 其中，步驟六中的厭氧復(fù)合床反應(yīng)器為自制，如圖2所示，厭氧復(fù)合床反應(yīng)器本體 10為有機(jī)玻璃，總有效容積為10. 〇L(內(nèi)徑為10cm，有效高度0.5m)，分為上中下三個(gè)部分，上 部分為三相分離器，中部裝有填料14,防止污泥上浮，下部裝有厭氧污泥12。水解酸化液進(jìn) 入進(jìn)水槽8后，通過進(jìn)水栗9提升至厭氧復(fù)合床反應(yīng)器本體10，經(jīng)過厭氧污泥12厭氧消化，反 應(yīng)時(shí)會(huì)在取樣口 13進(jìn)行取樣檢測(cè)，泥水混合物上升通過填料14至三相分離器進(jìn)行泥、水、氣 分離，分離后的水流至出水槽11;分離后的沼氣經(jīng)水封瓶15后經(jīng)氣體流量計(jì)16計(jì)量后進(jìn)入 反應(yīng)器集氣瓶17儲(chǔ)存。
[0044] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：
[0045] 實(shí)施例1
[0046] 步驟一:將秸桿檢測(cè)其主要指標(biāo)，切割過60目篩后，按照1:1的固液比，將質(zhì)量濃度 為10%的氫氧化鈉溶液加入秸桿中，于50°C下預(yù)處理30min得到預(yù)處理秸桿，預(yù)處理后測(cè)其 含水量保存?zhèn)溆茫?br>[0047]步驟二:將生活污水廠處理車間獲取的剩余污泥取回后去除較大雜質(zhì)，密封恒定 水分備用，檢測(cè)剩余污泥及其上清液的各成分指標(biāo)。
[0048]步驟三:將取自污水處理廠的厭氧消化污泥作為接種污泥，接種污泥外觀橢圓，色 澤深灰色，性能良好，以厭氧消化污泥消化液中的溶解性有機(jī)物質(zhì)為碳源，曝氣培養(yǎng)7d后以 提高水解酸化菌的活性，隨后加入到水解酸化罐中，其中接種污泥的加入量為水解酸化罐 體積的三分之一。
[0049] 步驟四：以反應(yīng)體系中VS(Volatility solids)含量為50g/L投加預(yù)處理猜桿-預(yù) 處理剩余污泥，將預(yù)處理過的秸桿和剩余污泥按照質(zhì)量比2:1加入上述水解酸化罐中（容積 為5L)，控制反應(yīng)溫度為50 °C，改變發(fā)酵pH值為9,控制投配率為20%，攪拌速率為150rpm，厭 氧發(fā)酵周期15d后，水解酸化罐產(chǎn)出的水解酸化液C0D平均為18256.3mg/L，SC0D/C0D為 94.2%，ThODHAc/ThODVFAs平均為76.2%，其中，SC0D/C0D為溶解性化學(xué)需氧量和化學(xué)需氧 量的比值，ThODHAc/ThODVFAs為醋酸理論需氧量與揮發(fā)性脂肪酸理論需氧量的比值。
[0050]步驟五:將利用殼聚糖改性的沸石按l〇g/L加入到步驟四制備的水解酸化液中，在 常溫條件下，調(diào)節(jié)反應(yīng)pH值為9,進(jìn)行反應(yīng)30min，得到水解酸化預(yù)處理液。此時(shí)C0D平均為 17142·6mg/L，SC0D/C0D為95 · 1 %。
[0051]步驟六:在厭氧復(fù)合床反應(yīng)器中按質(zhì)量比1:2投加接種污泥和水解酸化預(yù)處理液， 控制反應(yīng)器內(nèi)溫度為35±0.5°C，開始進(jìn)行內(nèi)循環(huán)，采用頂部回流，當(dāng)檢測(cè)頂部水化學(xué)需氧 量C0D低于400mg/L時(shí)停止回流，開始連續(xù)注入水解酸化預(yù)處液，調(diào)節(jié)控制反應(yīng)器內(nèi)最適pH 值范圍為7.0,水力停留時(shí)間（HRT)為1.5d后，容積產(chǎn)氣率高達(dá)243.8L/(m3 · d)，而且純度很 高，甲烷比例為88.7 %，同時(shí)，C0D去除率為81.2 %。
[0052] 實(shí)施例2
[0053]步驟一:將秸桿檢測(cè)其主要指標(biāo)，切割過60目篩后，按照1:1的固液比，將質(zhì)量濃度 為10%的氫氧化鈉溶液加入秸桿中，于50°C下預(yù)處理30min得到預(yù)處理秸桿，預(yù)處理后測(cè)其 含水量保存?zhèn)溆茫?br>[0054]步驟二：將生活污水廠處理車間獲取的剩余污泥取回后去除較大雜質(zhì)，密封恒定 水分備用，檢測(cè)剩余污泥及其上清液的各成分指標(biāo)。
[0055]步驟三:將取自污水處理廠的厭氧消化污泥作為接種污泥，接種污泥外觀橢圓，色 澤深灰色，性能良好。以厭氧消化污泥消化液中的溶解性有機(jī)物質(zhì)為碳源，曝氣培養(yǎng)7d后以 提高水解酸化菌的活性，隨后加入到水解酸化罐中，其中接種污泥的加入量為水解酸化罐 體積的三分之一。
[0056] 步驟四：以反應(yīng)體系中VS(Volatility solids)含量為50g/L投加預(yù)處理猜桿-預(yù) 處理剩余污泥，將預(yù)處理過的秸桿和剩余污泥按照質(zhì)量比1:2加入上述水解酸化罐中（容積 為5L)，控制反應(yīng)溫度為50 °C，改變發(fā)酵pH值為9,控制投配率為20%，攪拌速率為150rpm，厭 氧發(fā)酵周期20d后，水解酸化罐產(chǎn)出的水解酸化液COD平均為15815.4mg/L，SC0D/C0D為 91.8%，111〇0擬(3/111〇0￥卩厶8平均為69.8%。
[0057]步驟五:將利用殼聚糖改性的沸石按10g/L加入到步驟四制備的水解酸化液中，在 常溫條件下，調(diào)節(jié)反應(yīng)pH值為10,進(jìn)行反應(yīng)20min，得到水解酸化預(yù)處理液。此時(shí)C0D平均為 14936·2mg/L，SC0D/C0D為92·1 %。
[0058]步驟六:在厭氧復(fù)合床反應(yīng)器中按質(zhì)量比2:1投加接種污泥和水解酸化預(yù)處理液， 控制反應(yīng)器內(nèi)溫度為35±0.5°C，開始進(jìn)行內(nèi)循環(huán)，采用頂部回流，當(dāng)檢測(cè)頂部水化學(xué)需氧 量C0D低于400mg/L時(shí)停止回流，開始連續(xù)注入水解酸化預(yù)處液，調(diào)節(jié)控制反應(yīng)器內(nèi)最適pH 值范圍為7.0,水力停留時(shí)間（HRT)為2d后，容積產(chǎn)氣率為222.5lV(m3 · d)，甲烷比例為 85.1%，同時(shí)，C0D去除率為80.4%。
[0059] 實(shí)施例3
[0060]步驟一:將秸桿檢測(cè)其主要指標(biāo)，切割過60目篩后，按照1:1的固液比，將質(zhì)量濃度 為10%的氫氧化鈉溶液加入秸桿中，于50°C下預(yù)處理30min得到預(yù)處理秸桿，預(yù)處理后測(cè)其 含水量保存?zhèn)溆茫?br>[0061]步驟二:將生活污水廠處理車間獲取的剩余污泥取回后去除較大雜質(zhì)，密封恒定 水分備用，檢測(cè)剩余污泥及其上清液的各成分指標(biāo)。
[0062]步驟三:將取自污水處理廠的厭氧消化污泥作為接種污泥，接種污泥外觀橢圓，色 澤深灰色，性能良好。以厭氧消化污泥消化液中的溶解性有機(jī)物質(zhì)為碳源，曝氣培養(yǎng)7d后以 提高水解酸化菌的活性，隨后加入到水解酸化罐中，其中接種污泥的加入量為水解酸化罐 體積的三分之一。
[0063] 步驟四：以反應(yīng)體系中VS(Volatility solids)含量為50g/L投加預(yù)處理猜桿-預(yù) 處理剩余污泥，將預(yù)處理過的秸桿和剩余污泥按照質(zhì)量比1:1加入上述水解酸化罐中（容積 為5L)，控制反應(yīng)溫度為50°C，改變發(fā)酵pH值為10，控制投配率為20%，攪拌速率為150rpm， 厭氧發(fā)酵周期20d后，水解酸化罐產(chǎn)出的水解酸化液COD平均為17468.7mg/L，SC0D/C0D為 93.5%，111〇0擬。/111〇0￥卩厶8平均為71.4%。
[0064]步驟五:將利用殼聚糖改性的沸石按5g/L加入到步驟四制備的水解酸化液中，在 常溫條件下，調(diào)節(jié)反應(yīng)pH值為10,進(jìn)行反應(yīng)10min，得到水解酸化預(yù)處理液。此時(shí)C0D平均為 16869·2mg/L，SC0D/C0D為94·0 %。
[0065] 步驟六:在厭氧復(fù)合床反應(yīng)器中按質(zhì)量比1:1投加接種污泥和水解酸化預(yù)處理液， 控制反應(yīng)器內(nèi)溫度為35±0.5°C，開始進(jìn)行內(nèi)循環(huán)，采用頂部回流，當(dāng)檢測(cè)頂部水化學(xué)需氧 量C0D低于400mg/L時(shí)停止回流，開始連續(xù)注入水解酸化預(yù)處液，調(diào)節(jié)控制反應(yīng)器內(nèi)最適pH 值范圍為6.5,水力停留時(shí)間（HRT)為2d后，容積產(chǎn)氣率為226.8lV(m3 · d)，甲烷比例為 86.2%，同時(shí)，C0D去除率為82.5%。
[0066] 實(shí)施例4
[0067] 步驟一:將秸桿檢測(cè)其主要指標(biāo)，切割過60目篩后，按照1:1的固液比，將質(zhì)量濃度 為10%的氫氧化鈉溶液加入秸桿中，于50°C下預(yù)處理30min得到預(yù)處理秸桿，預(yù)處理后測(cè)其 含水量保存?zhèn)溆茫?br>[0068]步驟二:將生活污水廠處理車間獲取的剩余污泥取回后去除較大雜質(zhì)，密封恒定 水分備用，檢測(cè)剩余污泥及其上清液的各成分指標(biāo)。
[0069]步驟三:將取自污水處理廠的厭氧消化污泥作為接種污泥，接種污泥外觀橢圓，色 澤深灰色，性能良好。以厭氧消化污泥消化液中的溶解性有機(jī)物質(zhì)為碳源，曝氣培養(yǎng)7d后以 提高水解酸化菌的活性，隨后加入到水解酸化罐中，其中接種污泥的加入量為水解酸化罐 體積的三分之一。
[0070] 步驟四：以反應(yīng)體系中VS(Volatility solids)含量為50g/L投加預(yù)處理猜桿-預(yù) 處理剩余污泥，將預(yù)處理過的秸桿和剩余污泥按照質(zhì)量比2:1加入上述水解酸化罐中（容積 為5L)，控制反應(yīng)溫度為50 °C，改變發(fā)酵pH值為9,控制投配率為20%，攪拌速率為150rpm，厭 氧發(fā)酵周期l〇d后，水解酸化罐產(chǎn)出的水解酸化液C0D平均為18236.7mg/L，SC0D/C0D為 92 · 8%，ThODHAc/ThODVFAs平均為70 · 7%。
[0071]步驟五:將利用殼聚糖改性的沸石按15g/L加入到步驟四制備的水解酸化液中，在 常溫條件下，調(diào)節(jié)反應(yīng)pH值為9,進(jìn)行反應(yīng)20min，得到水解酸化預(yù)處理液。此時(shí)C0D平均為 16132.5mg/L，SC0D/C0DS92.5%。
[0072]步驟六:在厭氧復(fù)合床反應(yīng)器中按質(zhì)量比2:1投加接種污泥和水解酸化預(yù)處理液， 控制反應(yīng)器內(nèi)溫度為35±0.5°C，開始進(jìn)行內(nèi)循環(huán)，采用頂部回流，當(dāng)檢測(cè)頂部水化學(xué)需氧 量C0D低于400mg/L時(shí)停止回流，開始連續(xù)注入水解酸化預(yù)處液，調(diào)節(jié)控制反應(yīng)器內(nèi)最適pH 值范圍為6.5，水力停留時(shí)間（HRT)為1.5d后，容積產(chǎn)氣率為210.6L/(m3 · d)，甲烷比例為 81.4%，同時(shí)，C0D去除率為76.8%。
[0073] 實(shí)施例5
[0074] 步驟一:將秸桿檢測(cè)其主要指標(biāo)，切割過60目篩后，按照1:1的固液比，將質(zhì)量濃度 為10%的氫氧化鈉溶液加入秸桿中，于50°C下預(yù)處理30min得到預(yù)處理秸桿，預(yù)處理后測(cè)其 含水量保存?zhèn)溆茫?br>[0075] 步驟二:將生活污水廠處理車間獲取的剩余污泥取回后去除較大雜質(zhì)，密封恒定 水分備用，檢測(cè)剩余污泥及其上清液的各成分指標(biāo)。
[0076]步驟三:將取自污水處理廠的厭氧消化污泥作為接種污泥，接種污泥外觀橢圓，色 澤深灰色，性能良好。以厭氧消化污泥消化液中的溶解性有機(jī)物質(zhì)為碳源，曝氣培養(yǎng)7d后以 提高水解酸化菌的活性，隨后加入到水解酸化罐中，其中接種污泥的加入量為水解酸化罐 體積的三分之一。
[0077] 步驟四：以反應(yīng)體系中VS(Volatility solids)含量為50g/L投加預(yù)處理猜桿-預(yù) 處理剩余污泥，將預(yù)處理過的秸桿和剩余污泥按照質(zhì)量比2:1加入上述水解酸化罐中（容積 為5L)，控制反應(yīng)溫度為30 °C，改變發(fā)酵pH值為9,控制投配率為20%，攪拌速率為150rpm，厭 氧發(fā)酵周期20d后，水解酸化罐產(chǎn)出的水解酸化液C0D平均為17241.1mg/L，SC0D/C0D為 89.7%，111〇0擬。/111〇0￥卩厶8平均為71.6%。
[0078] 步驟五:將利用殼聚糖改性的沸石按10g/L加入到步驟四制備的水解酸化液中，在 常溫條件下，調(diào)節(jié)反應(yīng)pH值為8,進(jìn)行反應(yīng)10min，得到水解酸化預(yù)處理液。
[0079] 步驟六:在厭氧復(fù)合床反應(yīng)器中按質(zhì)量比1:2投加接種污泥和水解酸化預(yù)處理液， 控制反應(yīng)器內(nèi)溫度為35±0.5°C，開始進(jìn)行內(nèi)循環(huán)，采用頂部回流，當(dāng)檢測(cè)頂部水化學(xué)需氧 量COD低于400mg/L時(shí)停止回流，開始連續(xù)注入水解酸化預(yù)處液，調(diào)節(jié)控制反應(yīng)器內(nèi)最適pH 值范圍為7.5，水力停留時(shí)間（HRT)為1.5d后，容積產(chǎn)氣率為218.2L/(m3 · d)，甲烷比例為 84.8%，同時(shí)，COD去除率為78.5%。
[0080] 實(shí)施例6
[0081 ]步驟一:將秸桿檢測(cè)其主要指標(biāo)，切割過60目篩后，按照1:1的固液比，將質(zhì)量濃度 為10%的氫氧化鈉溶液加入秸桿中，于50°C下預(yù)處理30min得到預(yù)處理秸桿，預(yù)處理后測(cè)其 含水量保存?zhèn)溆茫?br>[0082]步驟二:將生活污水廠處理車間獲取的剩余污泥取回后去除較大雜質(zhì)，密封恒定 水分備用，檢測(cè)剩余污泥及其上清液的各成分指標(biāo)。
[0083]步驟三:將取自污水處理廠的厭氧消化污泥作為接種污泥，接種污泥外觀橢圓，色 澤深灰色，性能良好。以厭氧消化污泥消化液中的溶解性有機(jī)物質(zhì)為碳源，曝氣培養(yǎng)7d后以 提高水解酸化菌的活性，隨后加入到水解酸化罐中，其中接種污泥的加入量為水解酸化罐 體積的三分之一。
[0084] 步驟四：以反應(yīng)體系中VS(Volatility solids)含量為50g/L投加預(yù)處理猜桿-預(yù) 處理剩余污泥，將預(yù)處理過的秸桿和剩余污泥按照質(zhì)量比2:1加入上述水解酸化罐中（容積 為5L)，控制反應(yīng)溫度為50 °C，改變發(fā)酵pH值為8,控制投配率為20%，攪拌速率為150rpm，厭 氧發(fā)酵周期15d后，水解酸化罐產(chǎn)出的水解酸化液C0D平均為17937.1mg/L，SC0D/C0D為 93 · 1 %，ThODHAc/ThODVFAs平均為74 · 6%。
[0085] 步驟五:將利用殼聚糖改性的沸石按10g/L加入到步驟四制備的水解酸化液中，在 常溫條件下，調(diào)節(jié)反應(yīng)pH值為8，進(jìn)行反應(yīng)20min，得到水解酸化預(yù)處理液。
[0086] 步驟六:在厭氧復(fù)合床反應(yīng)器中按質(zhì)量比1:1投加接種污泥和水解酸化預(yù)處理液， 控制反應(yīng)器內(nèi)溫度為35±0.5°C，開始進(jìn)行內(nèi)循環(huán)，采用頂部回流，當(dāng)檢測(cè)頂部水化學(xué)需氧 量C0D低于400mg/L時(shí)停止回流，開始連續(xù)注入水解酸化預(yù)處液，調(diào)節(jié)控制反應(yīng)器內(nèi)最適pH 值范圍為7.0，水力停留時(shí)間（HRT)為1.0d后，容積產(chǎn)氣率為232.6L/ (m3 · d)，甲烷比例為 86.6%，同時(shí)，C0D去除率為80.5%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種利用秸桿聯(lián)合剩余污泥制備沼氣的方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一:將秸桿切割過篩后，加入氫氧化鈉溶液預(yù)處理，得到預(yù)處理秸桿，測(cè)其含水量 保存?zhèn)溆茫? 步驟二:將生活污水廠處理車間獲取的剩余污泥取回后去除雜質(zhì)，得到預(yù)處理剩余污 泥，密封恒定水分備用； 步驟三:將取自污水處理廠的厭氧消化污泥作為接種污泥，以厭氧消化污泥中消化液 里的溶解性有機(jī)物質(zhì)為碳源，曝氣培養(yǎng)后加入到水解酸化罐中； 步驟四：將步驟一中預(yù)處理秸桿和步驟二中預(yù)處理剩余污泥按照（1~2): (2~1)的質(zhì) 量比加入水解酸化罐中，反應(yīng)溫度為30~50°C，pH值為8~10,厭氧發(fā)酵10~20d后，取水解 酸化罐的上層清液即為水解酸化液； 步驟五:將利用殼聚糖改性的沸石按5~15g/L加入到步驟四制備的水解酸化液中，調(diào) 節(jié)反應(yīng)pH值為8~10,進(jìn)行反應(yīng)lOmin~30min，得到水解酸化預(yù)處理液； 步驟六:在厭氧復(fù)合床反應(yīng)器中按質(zhì)量比（1~2):(2~1)投加接種污泥和水解酸化預(yù) 處理液，在中溫條件下反應(yīng)即產(chǎn)生沼氣。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用秸桿聯(lián)合剩余污泥制備沼氣的方法，其特征在于，步 驟一中將秸桿切割后過60目篩后，按照1:1的固液比，將質(zhì)量濃度為10%的氫氧化鈉溶液加 入秸桿中，于50°C下預(yù)處理30min得到預(yù)處理秸桿。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用秸桿聯(lián)合剩余污泥制備沼氣的方法，其特征在于，步 驟三中曝氣培養(yǎng)時(shí)間為7d，接種污泥的加入量為水解酸化罐體積的三分之一。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用秸桿聯(lián)合剩余污泥制備沼氣的方法，其特征在于，步 驟四中控制反應(yīng)體系中VS含量為50g/L，投配率為20%。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用秸桿聯(lián)合剩余污泥制備沼氣的方法，其特征在于，步 驟七中所述的中溫條件為35 ± 0.5 °C。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用秸桿聯(lián)合剩余污泥制備沼氣的方法，其特征在于，步 驟七中在中溫條件下，進(jìn)行內(nèi)循環(huán)，采用頂部回流，當(dāng)檢測(cè)頂部水化學(xué)需氧量COD低于 400mg/L時(shí)停止回流，調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)pH值為6.5~7.5，水力停留時(shí)間為1~2d后得到沼氣。
【文檔編號(hào)】C02F11/04GK105969809SQ201610513053
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年7月1日
【發(fā)明人】王森, 張安龍, 王學(xué)川, 張素風(fēng), 張丹
【申請(qǐng)人】陜西科技大學(xué)