[发明专利]一种强化剩余活性污泥厌氧发酵产氢的方法

说明书

本发明涉及一种过一硫酸氢钾复合盐(PMS)促进剩余污泥厌氧发酵生产氢气的方法。具体方法包括：(1)以城市污水处理厂二沉池产生的剩余活性污泥为发酵原料，经自然沉降去除上清液进行浓缩处理后得到污泥样品；(2)将所述污泥样品与过一硫酸氢钾复合盐(PMS)混合预处理，然后接种一定体积的产氢种泥，在厌氧环境下发酵，产生氢气。剩余污泥经过PMS预处理后，加快了污泥中有机物的溶出，污泥破解后溶出的有机物为发酵产氢提供了丰富的基质，从而提高了产氢量，缩短污泥厌氧发酵的时间，实现了剩余污泥的再次利用。本发明提供的方法操作简单，反应条件温和，在环境治理、废弃资源的综合利用等方面具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于环境保护以及固体废弃物处理技术领域，具体涉及一种过一硫酸氢钾复合盐(PMS)预处理污泥厌氧发酵生产氢气的方法。

技术背景

随着城市污水处理厂建设力度和规模的的增加，剩余污泥大量产生。然而，由于污泥处理成本高，技术挑战性强，在污泥处理中，只有35％的污泥能被合理安全处置。污泥中含有大量恶臭物质、重金属、病原体等有毒物质，若不妥善处理将对环境造成重大污染。据推测，到2020年，我国的污泥产量将突破6000万吨。因此，如何对污泥进行合理地处理处置是一个亟待解决的问题。

厌氧消化是实现剩余污泥生产清洁能源的重要途径。剩余污泥里存在大量的微生物体，微生物体细胞壁破裂后会释放丰富的碳水化合物和蛋白质，是一种理想的产氢原料。作为一种“清洁能源”，氢气燃烧过程中只产生水而不产生其它污染物，可实现真正的“零”排放。利用剩余污泥产氢，不仅合理利用了废弃物，减少了由于大量剩余污泥所引发的环境问题，而且同时产生了清洁能源，降低了制氢成本并保护了环境，是目前解决有机废物污染环境、资源化制氢的一个重要研究方向。

剩余污泥厌氧消化主要分为以下几个阶段：水解、酸化、产氢产乙酸和产甲烷阶段。为了提高污泥厌氧发酵过程的氢气产量，在现有的污泥产氢技术中，目前的研究主要集中在接种特殊菌种，例如通过投加培养的纯种产氢菌种或富集产氢菌来提高产氢；或者通过预处理(如加热、超声、臭氧、和酸碱处理)等手段破解污泥释放有机质从而提高产氢量。然而这些方法均存在能源消耗大、二次污染严重、过程控制复杂等问题，使污泥厌氧发酵受到抑制，因此环保、安全、简单、有效的剩余污泥厌氧发酵方法是污泥处理的研究热点。

过一硫酸氢钾复合盐(PMS)，其化学式为2KHSO₅·KHSO₄·K₂SO₄，主要有效成分为KHSO₅。PMS是一种稳定、方便、具有广泛用途的优良的酸性氧化剂，常作为水处理消毒剂，其作用机理是：PMS本身具有很强的氧化性，并且可以产生硫酸根自由基·SO₄^-，具有很强的氧化还原电位(2.5-3.1eV)，破坏微生物的细胞壁，使微生物体内有机质释放，达到杀灭水中微生物的作用。因此，本发明将过一硫酸氢钾复合盐引入厌氧污泥消化系统，促进剩余污泥厌氧消化产氢。

发明内容

本发明的目的在于提供一种强化剩余污泥厌氧消化产生氢气的方法，投加PMS提高剩余污泥厌氧消化产氢的量。

为了达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种利用过一硫酸氢钾复合盐(PMS)作为预处理手段强化污泥厌氧发酵提高氢气产量的方法，包括如下步骤：

(1)以城市污水处理厂二沉池产生的剩余活性污泥为发酵原料，经自然沉降去除上清液进行浓缩处理后得到污泥样品；

(2)将所述污泥样品与过一硫酸氢钾复合盐(PMS)混合预处理，接种一定体积的产氢种泥，在厌氧环境下发酵，产生氢气。

所述的步骤(1)中，污泥为城市污水厂二沉池剩余污泥，静沉温度为4℃，沉淀时间为24h。