一种提高活性污泥发酵产甲烷的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种提高活性污泥发酵产甲烷的方法，属于生物工程技术领域。
【背景技术】
[0002]低强度超声波依靠机械振动和稳态空化效应使传质边界层减薄，并且使溶质粒子运动加速，这对于反应物进入酶或细胞活性部位及产物进入液体介质的传质扩散作用有利，可提高生物反应速度；适宜的低强度超声波作用于细胞时会产生胞内微流、胞内质的旋转及涡流运动，并且提高了细胞膜和细胞壁的穿透性，这些效应可以提高细胞的新陈代谢功能。
[0003]目前超声对污泥厌氧消化的研宄主要集中在超声波对剩余污泥的破解作用，超声波通过空化作用产生剪切力，从而破坏细胞膜，造成污泥固体破裂。少数研宄了超声波对污泥活性的影响，可是主要针对的超声波对出水水质的影响，而没有涉及到对活性污泥产甲烷的影响。以有机废水为底物，利用活性污泥产生甲烷，不仅可以解决环境污染，还可以生成甲烷等能源气体，实现资源的综合利用。通过施加超声波，提高活性污泥微生物菌群活性，可以促进其对有机质的利用，提高甲烷的产量。
【发明内容】
[0004]针对作用超声波来促进活性污泥发酵产甲烷这一方面，本发明的目的是提供一个最优的超声波条件，使活性污泥达到最大活性，提高其发酵产甲烷性能。
[0005]本发明的目的是通过施加超声提高活性污泥发酵产甲烷的方法实现的，一种提高活性污泥发酵产甲烷的方，按照下述步骤进行:
(1)活性污泥的预处理^TS35%~45%的活性污泥300 mL，在室温下施加超声，超声探头深入液面以下I cm，超声频率为24 kHz，超声时间15 ~ 45 S，超声功率16~32 W ；
(2)发酵产甲烷:超声预处理的污泥加入500mL浓度为2g/L的葡萄糖溶液，混合液用I mo I/L的HCl和NaOH调节pH为7.0 ;加橡胶塞塞密封，连接产气装置，置于37°C恒温水浴锅培养36 h ；
(3)用排水法收集气体。
[0006]本发明将超声波技术应用到活性污泥发酵，低功率超声波可以提高污泥内微生物菌群的活性，提高发酵产甲烷性能。与不加超声相比，甲烷产量提高了 32%。
[0007]超声波作为一种有效提高活性污泥发酵产甲烷的方法，因其简单、安全、方便、快速等优点，将会在工业产业化的发展中得到广泛应用。
【具体实施方式】
[0008]实施例1:
(I)活性污泥的预处理:取TS 35%的活性污泥300 mL,在室温下施加超声，超声探头深入液面以下I cm，超声频率为24 kHz，超声时间15 s，超声功率16 W ； (2)发酵产甲烷:超声预处理的污泥加入500mL浓度为2g/L的葡萄糖溶液，混合液用I mo I/L的HCl和NaOH调节pH为7.0。加橡胶塞塞密封，连接产气装置，置于37°C恒温水浴锅培养36 h ；
(3)用排水法收集气体，得到累积甲烷体积175mL。
[0009]实施例2:
(1)活性污泥的预处理:取TS45%的活性污泥300 mL,在室温下施加超声，超声探头深入液面以下I cm，超声频率为24 kHz,，超声时间45 s，超声功率32 W ；
(2)发酵产甲烷:超声预处理的污泥加入500mL浓度为2g/L的葡萄糖溶液，混合液用I mo I/L的HCl和NaOH调节pH为7.0。加橡胶塞塞密封，连接产气装置，置于37°C恒温水浴锅培养36 h ；
(3)用排水法收集气体，得到累积甲烷体积200mL。
[0010]实施例3:
(1)活性污泥的预处理:取TS40%的活性污泥300 mL,在室温下施加超声，超声探头深入液面以下I cm，超声频率为24 kHz,，超声时间30 s，超声功率24 W ；
(2)发酵产甲烷:超声预处理的污泥加入500mL浓度为2g/L的葡萄糖溶液，混合液用I mo I/L的HCl和NaOH调节pH为7.0。加橡胶塞塞密封，连接产气装置，置于37°C恒温水浴锅培养36 h ；
用排水法收集气体，得到累积甲烷体积220 mL。
[0011]实施例4:
Cl)活性污泥的预处理:取TS 38%的活性污泥300 mL，在室温下不施加超声；
(2)发酵产甲烷:未经超声预处理的污泥加入500mL浓度为2g/L的葡萄糖溶液，混合液用I mol/L的HCl和NaOH调节pH为7.0。加橡胶塞塞密封，连接产气装置，置于37°C恒温水浴锅培养36 h ;
(3)用排水法收集气体，得到累积甲烷体积170mL。
【主权项】
1.提高活性污泥发酵产甲烷的方法，其特征在于按照下述步骤进行: 活性污泥的预处理^TS 35%~45%的活性污泥300 mL，在室温下施加超声，超声探头深入液面以下I cm，超声频率为24 kHz，超声时间15 ~ 45 S，超声功率16~32 W ； 发酵产甲烷:超声预处理的污泥加入500 ml浓度为2g/L的葡萄糖溶液，混合液用Imol/L 的 HCl 和 NaOH 调节 pH 为 7.0 ; 加橡胶塞塞密封，连接产气装置，置于37°C恒温水浴锅培养36 h ; 用排水法收集气体。2.根据权利要求1所述的提高活性污泥发酵产甲烷的方法，其特征在于所用超声波仪器为探头式超声波细胞生长促进仪，功率0~200W可调。3.根据权利要求1所述的提高活性污泥发酵产甲烷的方法，其特征在于优选超声条件为超声频率24kHz,，超声时间30s，超声功率24W。4.根据权利要求1所述的提高活性污泥发酵产甲烷的方法，其特征在于所加的发酵底物为葡萄糖溶液以外，可以是有机废水、产氢发酵末端产物等。5.根据权利要求1所述的提高活性污泥发酵产甲烷的方法，其特征在于可以用排饱和Na2CCV法，直接吸收产生气体中的CO 2，得到浓度更高的甲烷气体。
【专利摘要】本发明提供了一种提高活性污泥发酵产甲烷的方法，属于生物工程技术领域。特别是一种提高活性污泥发酵产甲烷的超声处理方法。步骤包括：（1）活性污泥的预处理：取TS(总固形物) 35%~45%的活性污泥300mL，在室温下超声频率为24kHz,超声时间15~45s，超声功率16~32W。（2）发酵产甲烷：超声预处理的污泥加入500mL浓度为2g/L的葡萄糖溶液，调节pH为7.0。迅速加塞密封，连接产气装置，置于37℃水浴锅培养36h。本发明提供的活性污泥发酵产甲烷的方法，操作简单、安全高效，能提高活性污泥的微生物活性，提高发酵产甲烷的效率。
【IPC分类】C02F11/04, C02F11/00
【公开号】CN104926055
【申请号】CN201510302008
【发明人】马晓珂, 王振斌, 马海乐, 张存胜, 任晓锋, 邵淑萍
【申请人】江苏大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年6月4日