一种浮萍与剩余污泥混合厌氧消化的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种浮萍与剩余污泥混合厌氧消化的方法，属于废弃物利用和生物能 源生产领域。
【背景技术】
[0002] 近年，随着经济发展，能源需求日益增长，尤其传统化石燃料的大量使用引发了系 列环境问题，危害人类的健康和生活。绿色、可再生的生物质能源越来越受到世界瞩目。利 用某些废弃生物质进行厌氧消化产沼气过程，提供新型能源的同时，利于解决生态和环境 问题。
[0003] 浮萍以其高淀粉含量、高蛋白含量、低纤维含量、高繁殖速度、培养和采收方式简 易等特点被认为是进行有机废水净化和生物质能源生产的优良物种。但在发展中国家(例 如中国），氧化塘、湖泊等水环境中的浮萍尚处于无管理状态，这不仅降低了水体净化效果， 而且造成了资源的浪费。
[0004] 浮萍具有很高的从水中吸收溶解的营养物质，特别是氮、磷的能力，并且可以将水 中的营养物质转化成丰富的植物生物质。通过浮萍生产沼气作为替代能源的生物质能转换 方式将有助于改善环境质量、缓解能源危机，同时具有一定的经济效益。产生的沼气可进行 烹饪、照明、发电，或者作为生物燃料。而且，产沼气过程还有其他的附加效益，沼液、沼渣可 以用作肥料，节省农民买肥料的花销，并且还可提高土壤质量。
[0005] 浮萍单独厌氧消化沼气产量较低。同时，剩余污泥作为一种废弃物，单独厌氧消化 沼气产量也较低。如果能够实现废弃物浮萍和剩余污泥的综合利用，将带来良好的环境效 益和经济效益。
【发明内容】
[0006] 为了解决上述问题，本发明利用浮萍废弃物和剩余污泥废弃物混合厌氧消化产沼 气，以期通过底物互补的优势，提高生物质能源产量，同时进行废弃物减量化处理，实现环 境效益和经济效益的共赢。
[0007] 本发明的第一个目的是提供一种浮萍与剩余污泥混合厌氧消化的方法，所述方法 是将采收后的浮萍与剩余污泥混合，再加入接种污泥得到厌氧消化体系，在接种微生物菌 群的作用下，厌氧消化生产沼气能源。
[0008] 在本发明的一种实施方式中，所述方法中浮萍和剩余污泥为底物，总的底物与接 种污泥的总挥发性固体(VS)含量的比值为(19~20): (3~4)。
[0009] 在本发明的一种实施方式中，所述浮萍采收后进行干燥处理;剩余污泥取自污水 处理厂经脱水后的污泥;接种菌群取自污水处理厂的厌氧污泥。
[0010] 在本发明的一种实施方式中，所述浮萍的挥发性固体(VS)含量为63.02%;剩余污 泥的VS含量为19.00% ;接种污泥的VS含量为6.57%。
[0011] 在本发明的一种实施方式中，所述厌氧消化体系中底物浮萍25g、剩余污泥20g，体 系底物总VS为19.56g;接种污泥总VS为3.49g。
[0012] 在本发明的一种实施方式中，所述接种污泥在接种前先进行5天的活化，以提高其 中各反应菌群的活性。
[0013] 在本发明的一种实施方式中，所述厌氧消化体系的初始pH值为7;向反应瓶中通入 氮气2min，驱赶其上空的少量气体，以保证反应条件处于厌氧状态下；置于37°C±1°C的环 境中进行厌氧消化反应。
[0014] 在本发明的一种实施方式中，所述初始pH值是通过稀盐酸或氢氧化钠溶液调节。
[0015] 本发明的第二个目的是提供一种废弃物利用的方法，是将采收的浮萍废弃物与污 水处理厂的剩余污泥废弃物混合，再接种接种污泥得到厌氧消化体系，在接种微生物菌群 的作用下，厌氧消化生产沼气能源。
[0016] 在本发明的一种实施方式中，所述方法中浮萍和剩余污泥为底物，总的底物与接 种污泥的总挥发性固体(VS)含量的比值为(19~20): (3~4)。
[0017]在本发明的一种实施方式中，浮萍采收后进行干燥处理;剩余污泥取自污水处理 厂经脱水后的污泥;接种污泥取自污水处理厂的厌氧污泥。
[0018] 在本发明的一种实施方式中，厌氧消化体系中底物为浮萍25g、剩余污泥20g，体系 底物总VS为19.56g;接种污泥总VS为3.49g。
[0019] 本发明还具有以下优点和效果：
[0020] (1)本发明利用浮萍与剩余污泥废弃物为底物进行混合厌氧消化，生产生物质能 源的同时实现了对废弃物利用;且厌氧过程中产生的沼渣、沼液还可被用作肥料，不仅具有 经济效益，还可改善土壤状况。
[0021] (2)本发明采用的底物浮萍，是一种小的水生植物，在适宜的条件下生长速度较 快，同时具有较高的蛋白质和较低的纤维含量，适合作为新型生物能源原料;本发明将其与 剩余污泥混合厌氧消化，改善了体系营养、酸碱平衡和碳氮比，进而提高了系统的沼气产 量;采用本发明的方法，浮萍与剩余污泥混合厌氧消化，底物产气量达152mL/gVS、累积产气 量提高率达11 %、CH4浓度达56.93%、甲烷累积产气量1687mL。
【附图说明】
[0022] 图1为厌氧消化产沼气装置示意图；
[0023] 图2为厌氧消化过程日产气量变化情况；
[0024] 图3为厌氧消化过程累积产气量变化情况；
[0025]图4为厌氧消化过程中VFA浓度与pH变化情况。
【具体实施方式】 [0026] 实施例1
[0027]材料:浮萍、剩余污泥、接种污泥、1000mL反应瓶、数显恒温水浴锅、集气袋、电子天 平、烘箱、马弗炉 [0028] 1、实验步骤
[0029] (1)实验浮萍经太阳光晒干后，放入90 °C的烘箱内烘干48h，经粉碎机磨碎后，样品 由聚乙烯袋收集，并放入冰箱中储存备用。分别测定并计算浮萍、剩余污泥和接种污泥的VS 含量。
[0030] (2)厌氧消化产沼气装置如图1所示。在批次发酵条件下，设置总VS相近的三种底 物组，分别为浮萍单独厌氧消化组、剩余污泥单独厌氧消化组、浮萍与剩余污泥混合厌氧消 化组，底物组成如表1所示，接种污泥总VS为3.49g。经稀盐酸或氢氧化钠溶液调节初始pH值 为7左右。
[0031]表1厌氧消化过程底物组成 [0032]
[0033] (3)向反应瓶中通入2min氮气