专利名称：一种促进生活污水厂污泥厌氧产氢效率的药物添加方法
技术领域：
本发明涉及生活污水处理厂污泥的处理方法，属固体废弃物综合利用技术领域。
背景技术：
市政污泥主要由一些微生物残体、有机污染物和无机颗粒等，其中微生物含量占 到大约70%以上。作为一种复杂的非均质体，污泥中不仅含有大量有机质(>40%)、氮、 磷等营养物质，同时也含有多种有毒有害物质，如重金属、POPs等。一般来说，市政污泥量通 常占污水处理量的 2% (质量)。据估计我国现有污泥量大约为130万吨/年(干 重)，当我国污水全部得到处理，则污泥产量大约为840万吨(干重)/年，而且随着污水处 脱磷除氮深度处理要求的提高，污水处理工艺流程也有单纯的一级处理向二级处理发展， 相应的污泥量也将增加0. 5 1倍。因此，如何合理处置污水厂污泥，解决城市污泥的出路 已成为非常紧迫的任务。与此同时，能源问题已成为世界性的问题，并已上升到国家的战略安全高度。目 前，世界范围内以石油、煤、天然气等为代表的化石类一次性能源逐渐枯竭，各国纷纷寻找 其他大量可持续的替代资源，其中氢能是其中一种重要的自然替代资源，其能量密度高、热 转化效率高，是一种理想的清洁能源。我国资源总量虽然较为丰富，但人均保有量少，后备 不足；经济的快速增长和高消耗比率更加快了能源的耗竭速度，使得能源供需矛盾突出，能 源安全问题凸现。废弃物生物质能开发及利用是再生能源的重要组成部分，可成为我国能 源安全保障的有益补充；同时，可再生能源技术的研究开发和推广应用是高新技术产业国 际竞争的一个重要领域，通过系统的研究可以力争在其竞争中占有一席之地。污泥一方面含有大量有机质和营养元素，有农用资源化价值，还可以制砖、制生化 纤维板、制陶粒等。有人认为，从污泥可以被农用、工业化利用的角度讲，称污泥为“生物固 体”似乎更为合适；但是另一方面污泥中也可能含有大量的重金属物质、病原菌、病毒微生 物和大量的毒性有机物，易造成堆放和排放区周围环境严重的二次污染，特别是随着发展 中国家城镇基础设施的快速发展，污泥海洋填埋的禁止，日益严格的污泥农用标准的实施， 污泥的处置已成为一个全球性的环境问题。污泥的厌氧发酵技术日益成为研究的重点，但大量研究均表明，污泥厌氧发酵产 甲烷过程中，由于细胞质被细胞壁所包裹，要使细胞中有机质的有效释放成为其厌氧发酵 的前提条件。同时，由于厌氧发酵污泥的驯化时间长，体系中的其它厌氧菌，如产甲烷菌等 易于产氢菌发生竞争，导致厌氧发酵产氢效率低；再者，体系产氢稳定性差，产生的氢气很 快被耗氢菌消耗掉；而且产氢过程中，还经常出现过度酸化现象，导致产氢过程受抑制。使 得污泥厌氧发酵制氢的产氢效率低，单位基质的氢转化率不高。因此，必须通过外加药剂的 方式，对其进行预处理，使之最大限度的发挥污泥中有机质的氢气转化率。
发明内容
本发明旨在提供一种操作简单、二次污染小、并能大幅度提高污泥产氢效率的新型药剂的投加方法。为了达到上述目的，本发明是这样进行的。发明人通过对生活污水厂污泥的厌氧 发酵过程研究中发现1、虽然污泥中有机质含量较高，但纯污泥的产氢能力很低，其远不能 达到污泥本身的产氢潜能；2、污泥中可溶C/N很低，只有3 7，使得污泥中可溶碳含量很 低，污泥的碳源不足，会抑制污泥厌氧发酵过程；3、厌氧发酵污泥的驯化时间长，导致厌氧 发酵产氢效率低，其余厌氧菌易于产氢菌发生竞争作用，并取得优势；4、产氢稳定性差，产 生的H2很快被耗氢菌消耗掉。根据上述研究结论，发明人决定采用药物投加技术，一方面 抑制反应过程中的大多数厌氧菌，另一方面提供一定的碳源，其原理为(1)所采用2-甲基-1-[2-(乙基磺酰基)乙基]-5-硝基-IH-咪唑的药剂，是一 种硝基咪唑类抗原虫与厌氧菌药剂，在浓度为1 3mg/L条件下，可抑制体系中的大多数厌 氧菌，同时药剂本身含有大约60%的糖类组分，起到了明显的增加碳源效果。(2)将浓缩池污泥与药剂剂按比例加入搅拌器中，其中污泥为98% 99%，药剂 1 % 2%，混合搅拌均勻后，污泥中SOC含量迅速增加到原始含量的10倍以上，可溶蛋白质 含量为原污泥的5倍以上，产氢速率为其它预处理措施的3倍以上。本发明的优点(1)药剂投加量较低，仅为污泥量的的 2% ；(2)污泥产氢持续时间延长，为其它处理方法持续时间的1倍以上，达到200h ；(3)药剂投加不对污泥厌氧发酵后续工艺造成二次污染，并能改进污泥的性能，促 进污泥的稳定化；(4)污泥产氢速率为其它预处理措施的3倍以上，达到1.2L/h· kg污泥(90%含 水率)。(5)厌氧发酵工艺过程简单、便于操作，运行费用低。
图1为本发明的投加工艺流程图。
具体实施例方式实施例1在上海某污水厂污泥厌氧发酵产氢的实验室小试结果。污泥来自上海市某生活污水厂浓缩池污泥，TS为6-8%，污泥量为100g。投加药剂组分与投加量2-甲基-1-[2-(乙基磺酰基)乙基]-5-硝基-IH-咪唑， 投加量从O 1. 9g。反应条件污泥过1. 25cm筛，污泥与药剂按表1所示质量进行投加，并装入250mL 血清瓶中，向瓶中充高纯氮3min以驱除瓶中的氧气，用橡胶塞密封后放入35°C的恒温室中 进行厌氧发酵产氢，反应时间为200h。投加药剂前后污泥厌氧产氢结果如表1所示。表1投加药剂前后污泥厌氧发酵产氢结果
权利要求
一种促进生活污水厂污泥产氢效率的药物添加方法，其特征是在污泥中直接投加一种药物，将污泥和药物混合搅拌均匀后，进入恒温反应器，厌氧条件下进行污泥的厌氧产氢处置。
2.根据权利要求1所述的促进生活污水厂污泥产氢效率的药物添加方法，其特征是污 泥来自于浓缩池，TS在6-8 %之间。
3.根据权利要求1所述的促进生活污水厂污泥产氢效率的药物添加方法，其特征是污 泥经过1. 25cm筛，去除其中的悬浮物。
4.根据权利要求1所述的促进生活污水厂污泥产氢效率的药物添加方法，其药物名称 为2-甲基-1-[2-(乙基磺酰基)乙基]-5-硝基-IH-咪，其颜色为白色，粒径为100 μ m。
5.根据权利要求1所述的促进生活污水厂污泥产氢效率的药物添加方法，特征是权力 要求2所述的污泥与权力要求4所述的药物的混合比例为污泥98 99，药物1 2。
6.根据权利要求1所述的促进生活污水厂污泥产氢效率的药物添加方法，其特征是污 泥与药物混合均勻后，通过通入氮气3min保持厌氧环境，中温条件为35士2°C，反应时间为 200h。
全文摘要
本发明涉及一种提高生活污水厂污泥厌氧产氢效率的药物添加方法。污水厂脱水污泥含有大量的有机质，但由于厌氧发酵体系中存在大量的厌氧菌以及污泥本身C/N比例失调，使得其厌氧产氢过程产氢率较低，不能达到其产氢潜能值。本发明采用投加药物2-甲基-1-[2-(乙基磺酰基)乙基]-5-硝基-1H-咪，浓度在1～3mg/L，可有效抑制污泥厌氧发酵体系中的厌氧菌，并增加厌氧产氢过程的糖含量；当污泥中加入1％的2-甲基-1-[2-(乙基磺酰基)乙基]-5-硝基-1H-咪时，污泥中SOC含量迅速增加到污泥原始含量的10倍以上，可溶蛋白质含量为原污泥的5倍以上，产氢速率为其它预处理措施的3倍以上，大大提高了污泥中有机质的产氢量。本发明方法具有以下特点1、本方法对污水厂污泥的高值化资源化利用提供了一种可能；2、本方法操作简单，投资和处理费用低，不造成二次污染，对污泥产氢后续处理工艺影响小。
文档编号C12P3/00GK101880116SQ200910050519
公开日2010年11月10日 申请日期2009年5月4日 优先权日2009年5月4日
发明者楼紫阳 申请人:上海盛创环保科技有限公司