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污泥高溫厭氧消化產甲烷的方法，屬于固體廢棄物處理技術領域。該方法通過在接種中溫種泥后加入生物促進劑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，促進高溫厭氧消化產甲烷菌快速繁殖、污泥實現(xiàn)顆�；爱a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)定的生物促進作用，維持體系緩沖性能，高效產甲烷。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，產甲烷量提高25％以上。
權利要求書
1.一種促進污泥高溫厭氧消化產甲烷的方法，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℃進入高溫厭氧消化產甲烷階段，產甲烷。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種促進污泥高溫厭氧消化產甲烷的方法，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)權利要求2所述的一種促進污泥高溫厭氧消化產甲烷的方法，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)權利要求2或3所述的一種促進污泥高溫厭氧消化產甲烷的方法，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)權利要求4所述的一種促進污泥高溫厭氧消化產甲烷的方法，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)權利要求5所述的一種促進污泥高溫厭氧消化產甲烷的方法，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)權利要求6所述的一種促進污泥高溫厭氧消化產甲烷的方法，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，反應液由淺綠色轉為深藍色，即獲得EDTA螯合鎳。
8.一種EDTA螯合鎳在促進污泥高溫厭氧消化產甲烷中的應用，其特征在于，所述應用包括將EDTA螯合鎳作為生物促進劑。
9.根據(jù)權利要求8所述的一種EDTA螯合鎳在促進污泥高溫厭氧消化產甲烷中的應用，其特征在于，所述應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，促進高溫厭氧消化產甲烷菌快速繁殖、污泥實現(xiàn)顆粒化及產甲烷菌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)定的生物促進作用，維持體系緩沖性能，高效產甲烷。
發(fā)明內容
1.要解決的問題
本申請針對污泥高溫厭氧消化產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，提供一種促進污泥高溫厭氧消化產甲烷的方法，在污泥高溫厭氧消化中混合加入生物促進劑EDTA螯合鎳，完成污泥高溫厭氧消化的快速啟動并進入穩(wěn)定產甲烷階段。利用生物促進劑EDTA螯合鎳能夠促進高溫厭氧消化系統(tǒng)啟動階段污泥快速顆粒化及產甲烷菌Methanosarcina成為優(yōu)勢菌群，實現(xiàn)系統(tǒng)內快速釋放出的有機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，強化嗜高溫產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甲烷。
2.技術方案
為了解決上述問題，本申請所采用的技術方案如下：
本申請?zhí)峁┝艘环N促進污泥高溫厭氧消化產甲烷的方法，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劑EDTA螯合鎳，并混勻；升溫至55℃進入穩(wěn)定的高溫厭氧消化產甲烷階段，實現(xiàn)高效產甲烷。
進一步地，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。
進一步地，上述一步式升溫的加熱方式采用水浴加熱。
進一步地，上述S1中污泥原泥的含固率為20～40g/L。更進一步地，污泥原泥的含固率為30g/L。
進一步地，上述S1中接種的中溫厭氧消化種泥的含固率為20～40g/L。更進一步地，中溫厭氧消化種泥的含固率為30g/L。
進一步地，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)。
進一步地，上述S2中EDTA螯合鎳是通過EDTA與Ni2+發(fā)生配位反應獲得，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，反應液由淺綠色轉為深藍色，即獲得EDTA螯合鎳。
本申請還提供了一種EDTA螯合鎳在促進污泥高溫厭氧消化產甲烷中的應用，該應用包括在接種中溫種泥后加入生物促進劑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，促進高溫厭氧消化產甲烷菌快速繁殖、污泥實現(xiàn)顆�；爱a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)定的生物促進作用，維持體系緩沖性能，高效產甲烷。
3.有益效果
本申請與現(xiàn)有技術相比，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)定高效運行的關鍵在于啟動初期成功建立嗜高溫產酸菌群與高溫產甲烷菌群之間的代謝平衡，穩(wěn)定運行期間高溫產甲烷菌群成為優(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，這也是能夠實現(xiàn)污泥高溫厭氧消化快速啟動的理論基礎。但相比于產酸細菌菌群，產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，導致其轉變成體系內優(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促進污泥高溫厭氧消化產甲烷的方法，在接種中溫種泥后加入生物促進劑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，促進高溫厭氧消化產甲烷菌快速繁殖、污泥實現(xiàn)顆粒化及產甲烷菌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)定的生物促進作用，維持體系緩沖性能，高效產甲烷。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，產甲烷量提高25％以上。
(2)本申請?zhí)峁┑囊环N促進污泥高溫厭氧消化產甲烷的方法，僅需要在接種中溫種泥后加入生物促進劑EDTA螯合鎳，工藝簡單、投資成本低、條件溫和不苛刻，對于促進污泥高溫厭氧消化技術的推廣應用具有一定實踐意義。
（發(fā)明人：于豹;劉彤宙;王冠平）
