一种用于增效污泥混合液过滤性能的方法及其应用

本发明涉及水处理，尤其是涉及一种用于增效污泥混合液过滤性能的方法及其应用。

背景技术：

1、厌氧消化(ad)不仅能有效降解污染物，还实现了从污染物中回收能源，是一种可靠的污染物处理方式。然而，厌氧消化过程需要多种微生物完成一系列生化反应过程，微生物间电子传递与能量交换的不顺畅极大地限制了厌氧消化的效率。传统厌氧消化存在反应周期长、有机物降解率低、甲烷产率低等一系列问题，例如：(1)有机物的水解效率通常较低，即便是有着水解菌的作用但是一些大分子物质依旧能较长时间不被水解；(2)生产的沼气成分复杂，甲烷产量一般仅占沼气的50％-60％，其中co2、h2s依旧占据着较大部分的比例，这类温室气体需要经过处理、净化才能使用；(3)污泥脱水性能差，还需要投加电解质或铁系物质。

2、利用微/超滤膜分离取代传统厌氧消化中的重力沉降而集成耦合的厌氧膜生物反应器(anmbr)工艺，凭借微/超滤膜对悬浮物的完全截留和对大分子有机物的高效截留，延长了有机质与微生物的作用时间，从而提高了cod去除率、甲烷回收率，并且在长期运行下可保证稳定的出水水质，但其仍面临膜污染等制约其工程应用的技术瓶颈。

3、基于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于增效污泥混合液过滤性能的方法及其应用，该方法能够提高降解污水中有机物效率的同时优化污泥混合液的过滤性能，减缓膜污染速率。

2、本发明提供一种用于增效污泥混合液过滤性能的方法，包括如下步骤：

3、s1、将无水硫酸钠、尿素和氯化铁混合得到混合溶液；

4、s2、将碳纤维加入步骤s1的混合溶液中进行水热反应，反应完成后取出，高温烘干结晶制得铁碳复合材料；

5、s3、向厌氧反应器中加入污泥混合液，将步骤s2制得的铁碳复合材料悬挂于厌氧反应器上方或者加入污泥混合液中；

6、s4、向厌氧反应器中微曝气。

7、优选的，步骤s1中，所述无水硫酸钠的浓度为6.94-138.89mmol/l，所述尿素的浓度为41.67-833.33mmol/l，所述氯化铁的浓度为12.5-250mmol/l。

8、优选的，步骤s2中，所述碳纤维为片状的碳纤维集结体。

9、优选的，所述片状的碳纤维集结体在污泥混合液中的添加量为7-8cm3/0.4l；更优选的，添加量为3.5×4×0.5-4×4×0.5cm3/0.4l。

10、优选的，所述片状的碳纤维集结体为碳毡。

11、优选的，步骤s2中，所述铁碳复合材料为氧化铁和碳的复合材料。

12、本发明中使用的是铁碳复合材料，而并不是单一的铁或碳，使用的是氧化铁和碳毡的复合材料，但并不局限于此，本领域人员可以根据实际需求作出调整，任何以碳基材料/铁基材料的复合材料都应属于本发明的范畴；优选的，碳基材料采用易与污泥分离的片状碳材，制备过程是通过化学合成将铁基材料锚定在碳基材料表面。

13、优选的，步骤s3中，所述污泥混合液中总固体含量为15-25g/l。

14、优选的，污泥混合液具体组分包括：化学需氧量：12-17g/l，是以淀粉长期培养，以氯化铵/磷酸氢二钠作为氮源和磷源，但并不局限于此，本领域人员可以根据实际需求作出调整。

15、优选的，步骤s4中，所述微曝气是通过曝气泵和穿孔曝气管向厌氧反应器中均匀曝气。

16、优选的，向厌氧反应器中均匀曝气的气源为空气或氧气。具体的，通过引入空气源向ad系统充入氧气以活化兼性菌，但并不局限于此，向ad系统充入氧气的任何方式，如：纯氧、化学作用、空气源等都应属于发明的范畴。

17、优选的，步骤s4中，所述微曝气的曝气量通过orp监测装置控制曝气量，所述orp监测装置范围控制在-300-0mv，以达到精准控制曝气量，防止过度曝气引起的厌氧系统崩溃。

18、有益效果：

19、本发明的技术方案通过在厌氧水处理中添加铁碳复合材料+微曝气条件下提高了污水中有机物水解效率，而且铁碳复合材料+微曝气条件对污泥的沉降性改善具有显著的效果，有助于提高污泥混合液的过滤性能，减缓膜污染速率。因此，本发明中采用的铁碳复合材料+微曝气的耦合具有同时降解有机物和优化污泥混合液过滤性的双重属性。

技术特征：

1.一种用于增效污泥混合液过滤性能的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的用于增效污泥混合液过滤性能的方法，其特征在于，步骤s2中，所述碳纤维为片状的碳纤维集结体。

3.根据权利要求2所述的用于增效污泥混合液过滤性能的方法，其特征在于，所述片状的碳纤维集结体为碳毡。

4.根据权利要求1所述的用于增效污泥混合液过滤性能的方法，其特征在于，步骤s2中，所述铁碳复合材料为氧化铁和碳的复合材料。

5.根据权利要求1所述的用于增效污泥混合液过滤性能的方法，其特征在于，步骤s3中，所述污泥混合液中总固体含量为15-25g/l。

6.根据权利要求1所述的用于增效污泥混合液过滤性能的方法，其特征在于，步骤s4中，所述微曝气是通过曝气泵和穿孔曝气管向厌氧反应器中均匀曝气。

7.根据权利要求6所述的用于增效污泥混合液过滤性能的方法，其特征在于，向厌氧反应器中均匀曝气的气源为空气或氧气。

8.根据权利要求1所述的用于增效污泥混合液过滤性能的方法，其特征在于，步骤s4中，所述微曝气的曝气量通过orp监测装置控制曝气量。

9.根据权利要求8所述的用于增效污泥混合液过滤性能的方法，其特征在于，所述orp监测装置范围控制在-300-0mv。

10.根据权利要求1-9任一项所述的用于增效污泥混合液过滤性能的方法在厌氧污水处理领域中的应用。

技术总结
本发明涉及水处理技术领域，尤其是涉及一种用于增效污泥混合液过滤性能的方法及其应用，该方法包括如下步骤：S1、将无水硫酸钠、尿素和氯化铁混合得到混合溶液；S2、将碳纤维加入步骤S1的混合溶液中进行水热反应，反应完成后取出，高温烘干结晶制得铁碳复合材料；S3、向厌氧反应器中加入污泥混合液，将步骤S2制得的铁碳复合材料悬挂于厌氧反应器上方或者加入污泥混合液中；S4、向厌氧反应器中微曝气。本发明通过在厌氧反应器中添加铁碳复合材料同时微曝气提高了污水中有机物水解效率，而且对污泥絮体团簇结构的优化改善了污泥的沉降性，有助于提高污泥混合液的过滤性能，减缓膜污染速率，具有在实际厌氧膜生物反应器应用的价值。

技术研发人员：魏春海,翟心瑜,王郑伟,荣宏伟,肖康,黄霞
受保护的技术使用者：广州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16