一种剩余污泥厌氧发酵残渣基产甲烷抑制剂的制备方法

本发明属于污泥资源回收利用，涉及一种剩余污泥厌氧发酵残渣基产甲烷抑制剂的制备方法。

背景技术：

1、挥发性有机酸(vfas)是污泥厌氧消化产酸阶段的重要产物，被用于许多领域，如生物塑料合成、生物脱氮和生物能源生产，vfas可在城市污水处理中作为传统外部碳源的替代品。此外，通过适当的方法，vfas可以转化为醇、生物氢、微藻脂质、生物电、醛、酮、烷烃、聚羟基烷酸酯(pha，一种用于生物可降解塑料生产的生物聚合物)，还可以在食品和制药行业中用作食品添加剂。因此，vfas相对于甲烷具有更高的应用价值，且应用场景也更加广泛。通过抑制污泥厌氧消化产甲烷代谢，回收利用更多的vfas是一种重要的污泥资源化途径，具有广阔前景。

2、剩余污泥主要由微生物、碳水化合物、无机盐、蛋白质和腐殖质组成，其中腐殖质占其成分比例较大，占6％-10％。腐殖酸是腐殖质的主要成分，腐殖酸结构复杂，含有多种官能团，主要是羧基、酚羟基和醇羟基、酮基、醌基和醛基等。由于腐殖酸中各类复杂的官能团能与厌氧消化过程中乙酰辅酶a等关键酶结合，故腐殖酸可影响产甲烷代谢过程。研究发现，系统中腐殖酸浓度越高，抑制产甲烷作用越明显。同时，腐殖酸还可直接参与厌氧消化过程中的电子传递过程，腐殖酸具有较强的电子传递能力，在产甲烷过程中与产甲烷菌竞争电子处于优势地位，进而抑制了产甲烷菌的活性。因此，腐殖酸可通过影响相关过程酶的活性、与产甲烷菌竞争电子来抑制产甲烷过程。

3、剩余污泥中蛋白质含量可达到63％，蛋白质和氨基酸等物质经过氨化反应生成氨氮，系统中氨氮主要以游离氨和铵离子的形式存在。高浓度的氨氮可导致微生物代谢失衡，从而对微生物产生毒害作用。氨氮对厌氧消化系统的主要抑制作用表现在抑制产甲烷菌活性方面。氨氮可能通过抑制编码甲基辅酶m还原酶的基因表达来抑制产甲烷菌的活性。研究发现，高浓度的铵离子抑制乙酰辅酶a脱羰酶和甲基辅酶m还原酶相关基因的表达，铵离子浓度从1.5g/l增加至5g/l，甲烷产量下降75％。

4、剩余污泥厌氧发酵残渣和残液，富含腐殖酸和氨氮，以污泥厌氧发酵残渣制备厌氧发酵的产甲烷抑制剂，实现发酵体系vfas的积累，促进实现污泥发酵产物的更高价值利用。

技术实现思路

1、本发明的目的就是提供一种剩余污泥厌氧发酵残渣基产甲烷抑制剂的制备方法。该方法利用富含腐殖酸的污泥残渣经水热碳化发制备而成，具有成本低、经济性好和效果好等优点，推广应用前景好。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、本发明提供一种剩余污泥厌氧发酵残渣基产甲烷抑制剂的制备方法，包括：

4、(1)剩余污泥厌氧发酵残渣基产甲烷抑制剂的预处理：将从二沉池中取回的剩余污泥保持厌氧条件，加搅拌泵，厌氧消化一个月后形成所用污泥残渣；

5、(2)水热碳化过程：将所得污泥残渣过不锈钢筛网去除粒径较大的砂砾、动植物残渣等。过筛后的污泥残渣置于水热反应釜中进行水热反应，水热反应结束后，将所得物质进行6000r/min离心5min后，除去上清液后在60℃条件下干燥24小时得到水热炭。

6、(3)制备剩余污泥厌氧发酵残渣基产甲烷抑制剂成品：将制得水热炭于研钵中研磨后过筛网后得产甲烷抑制剂成品。

7、进一步的，所述步骤(1)中还包括对对剩余污泥来源进行有机质含量的测定，其中有机质含量不低于5％。

8、进一步的，所述步骤(1)中取回的剩余污泥经消化过程后产生的污泥残渣富含腐殖酸，之后步骤可以减少腐殖酸的投入量，只需有目的调整污泥的腐殖酸含量。

9、进一步的，所述步骤(2)中水热反应在温度为80℃、1.2mpa大气压条件下持续不低于30分钟。

10、进一步的，所述步骤(3)中水热炭形成产甲烷抑制剂成品前，先研磨成50目。

11、本发明具有以下有益效果：

12、1、本发明以剩余污泥厌氧发酵残渣为基材，经过一个月厌氧消化过程形成的残渣富含腐殖酸，腐殖酸可通过影响相关过程酶的活性、与产甲烷菌竞争电子来抑制产甲烷过程，有效利用剩余污泥中的腐殖酸，避免资源浪费；

13、2、本发明采用水热碳化的方法制备产甲烷抑制剂，水热碳化技术在污泥减量化的同时将污泥中的能量回收转化为有价值的水热炭产品，是污泥资源化的一种途径，极大程度上减少了热能消耗；

14、3、本发明通过控制温度+含氧量，保证碳化率和腐殖酸的完好，经济减排。

1.一种剩余污泥厌氧发酵残渣基产甲烷抑制剂的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种剩余污泥厌氧发酵残渣基产甲烷抑制剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中还包括对对剩余污泥来源进行有机质含量的测定，其中有机质含量不低于5％。

3.根据权利要求1所述的一种剩余污泥厌氧发酵残渣基产甲烷抑制剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中取回的剩余污泥经消化过程后产生的污泥残渣富含腐殖酸，之后步骤可以减少腐殖酸的投入量，只需有目的调整污泥的腐殖酸含量。

4.根据权利要求1所述的一种剩余污泥厌氧发酵残渣基产甲烷抑制剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中水热反应在温度为80℃、1.2mpa大气压条件下持续不低于30分钟。

5.根据权利要求1所述的一种剩余污泥厌氧发酵残渣基产甲烷抑制剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中水热炭形成产甲烷抑制剂成品前，先研磨成50目。