1.本发明属于污泥厌氧消化和资源化处理处置技术领域，具体涉及一种利用氨基酸调控污泥厌氧消化产甲烷的方法。
背景技术：
2.随着城市化进程加快和经济水平增长，我国污水排放量逐年增加。2020年中国污水处理厂建设数量已达到4500多座，而污泥年产量突破6000万吨（含水率 80%计）。同时，我国污水处理厂处理能力日益增强，其剩余污泥每年以 5%~8%比例增长。厌氧消化技术能够同时实现污染物的削减与能源物质的回收，已被广泛应用于污泥的处理处置。但传统污泥厌氧消化具有反应缓慢、有机物降解率低和甲烷产量低等缺点。通常会采用一些预处理手段来强化厌氧消化过程，如碱处理。同时，由于污泥中蛋白质占有机质的30%~60%，因此在厌氧消化过程，氨基酸是重要中间代谢产物。有研究发现，碱处理过程会导致蛋白质水解产生的氨基酸外消旋化，产生l型氨基酸和 d型氨基酸。l型氨基酸（如l-半胱氨酸和l-蛋氨酸）可为微生物提供碳源和氮源，在一定程度上提高微生物的生长速度，增加vfa含量和氢气产量，对厌氧消化过程有一定影响。但目前关于l型氨基酸应用多集中在厌氧消化产氢过程，而其对厌氧消化产甲烷过程研究较少。
3.针对上述问题，本发明提出了一种利用氨基酸调控污泥厌氧消化产甲烷的方法。主要是在发酵前添加氨基酸，通过增强相关酶活性、调节微生物生存环境或其生物量，以及作为电子载体参与种间电子转移等方式来影响厌氧消化过程，从而达到调控污泥厌氧消化产甲烷目的。
技术实现要素：
4.本发明的目的在于解决污泥厌氧消化效率低、资源回收不充分等问题，提出一种利用氨基酸调控污泥厌氧消化产甲烷的方法。
5.本发明提出的一种利用氨基酸调控污泥厌氧消化产甲烷的方法，主要是通过添加氨基酸来实现污泥资源化处理和甲烷产量增长。具体步骤如下：（1）剩余污泥沉降22-28 h后弃其上清夜，浓缩后剩余污泥进行碱处理，取氨基酸与碱处理后剩余污泥混合搅拌，并加入接种污泥，得到混合物；所述氨基酸为l-半胱氨酸，其在混合物中浓度控制在50~200 mg/l；（2）将步骤（1）得到的混合物加入到反应器中，用4 mol/l hcl和2 mol/l naoh将反应器ph调至7
±
0.05，氮吹4-6min，构建密封厌氧环境，置于恒温空气浴摇床，进行厌氧消化产甲烷。
6.本发明中，步骤（1）中所述碱处理ph为10
±
0.05，控制搅拌转速为140-160 rpm，搅拌反应110-130 min。
7.本发明中，步骤（1）中所述碱处理后剩余污泥ts为35~40 g/l；接种污泥ts浓度控制在2.5~3 g/l。
8.本发明中，步骤（2）中空气浴摇床温度控制在中温30~37℃下运行，转速为100~150 rpm，反应时间为21d。
9.本发明的有益效果如下：（1）本发明操作简单、容易实施，可以有效提高甲烷产量。
10.（2）厌氧消化过程可以灭活致病菌，从而实现污泥无害化处理。
11.（3）l-半胱氨酸成本低廉，同时产物甲烷可以作为燃料重新利用，具有经济效益。
具体实施方式
12.下面结合具体实施例进行描述，实施例仅代表发明部分内容，但本发明的保护范围并不仅限于此。
13.实施例1：本实施方式为利用l-半胱氨酸调控污泥厌氧消化产甲烷的方法，具体步骤如下：将剩余污泥在室温条件下沉降24 h，弃其上清夜。浓缩后剩余污泥ph调至10
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0.05，在转速150 rpm条件下搅拌反应120 min。取300 ml碱处理后剩余污泥作为底物（ts=39.1 g/l），并接种20 ml颗粒污泥（ts=2.8 g/l）至 500 ml厌氧发酵瓶中，加入l-半胱氨酸（混合后浓度为50 mg/l）。用4 mol/l hcl和2 mol/l naoh将反应器ph调至7
±
0.05，氮吹5 min，构建密封厌氧环境，置于35℃恒温空气浴摇床，120 rpm条件下振荡培养21d。结束后取装置气体，用气相色谱（gc）测定甲烷浓度。结果显示，甲烷产量为1359.5 ml，较空白提高了1.20倍。
14.实施例2：本实施方式为利用l-半胱氨酸调控污泥厌氧消化产甲烷的方法，具体步骤如下：将剩余污泥在室温条件下沉降24 h，弃其上清夜。浓缩后剩余污泥ph调至10
±
0.05，在转速150 rpm条件下搅拌反应120 min。取300 ml碱处理后剩余污泥作为底物（ts=39.1 g/l），并接种20 ml颗粒污泥（ts=2.8 g/l）至 500 ml厌氧发酵瓶中，加入l-半胱氨酸（混合后浓度为100 mg/l）。用4 mol/l hcl和2 mol/l naoh将反应器ph调至7
±
0.05，氮吹5 min，构建密封厌氧环境，置于35℃恒温空气浴摇床，120 rpm条件下振荡培养21d。结束后取装置气体，用气相色谱（gc）测定甲烷浓度。结果显示，甲烷产量为1290.6 ml，较空白提高了1.14倍。
技术特征：
1.一种利用氨基酸调控污泥厌氧消化产甲烷的方法，其特征在于通过添加氨基酸来实现污泥资源化处理和甲烷产量增长，具体步骤如下：（1）剩余污泥沉降22-28 h后弃其上清夜，浓缩后剩余污泥进行碱处理，取氨基酸与碱处理后剩余污泥混合搅拌，并加入接种污泥，得到混合物；所述氨基酸为l-半胱氨酸，其在混合物中浓度控制在50~200 mg/l；（2）将步骤（1）得到的混合物加入到反应器中，用4 mol/l hcl和2 mol/l naoh将反应器ph调至7
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0.05，氮吹4-6min，构建密封厌氧环境，置于恒温空气浴摇床，进行厌氧消化产甲烷。2.根据权利要求1所述的一种利用氨基酸调控污泥厌氧消化产甲烷的方法，其特征在于步骤（1）中所述碱处理ph为10
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0.05，控制搅拌转速为140-160 rpm，搅拌反应110-130 min。3.根据权利要求1所述的一种利用氨基酸调控污泥厌氧消化产甲烷的方法，其特征在于步骤（1）中所述碱处理后剩余污泥ts为35~40 g/l；接种污泥ts浓度控制在2.5~3 g/l。4.根据权利要求1所述的一种利用氨基酸调控污泥厌氧消化产甲烷的方法，其特征在于步骤（2）中空气浴摇床温度控制在中温30~37℃下运行，转速为100~150 rpm，反应时间为21d。
技术总结
本发明涉及一种利用氨基酸调控污泥厌氧消化产甲烷的方法，属于污泥厌氧消化和资源化处理处置技术领域。该方法步骤为：先将剩余污泥进行浓缩，浓缩后剩余污泥进行pH为10
技术研发人员：刘辉 叶建锋 徐慧婷 陈浩 朱志浩 徐天陈 梁珺宇 丁国平 朱弈
受保护的技术使用者：叶建锋 徐慧婷 陈浩 朱志浩 徐天陈 梁珺宇 丁国平 朱弈
技术研发日：2022.01.25
技术公布日：2022/10/27