一種產氫汙泥復性方法與流程
2023-05-14 19:38:39 1
本發明涉及生物質能、節能環保領域，具體涉及一種產氫汙泥復性方法。
背景技術：
：使用厭氧活性汙泥進行發酵降解有機質生產氫氣，具有降解速度快、條件要求低、環境友好等優點，與產甲烷發酵聯合作用，能夠大幅提高生物質利用率、提高氫烷濃度、縮短降解周期，是一項非常具有發展前景的實用技術。但是，產氫汙泥在進行產氫發酵後會失去繼續產氫的能力，這就使得產氫汙泥無法循環使用，嚴重限制了生物制氫的產業應用。技術實現要素：本發明的目的是提供一種產氫汙泥復性方法。產氫汙泥經初次產氫後，如不經過復性直接產氫，實驗產量僅為0.07±0.03L/kg-TS(L/kg-TS為氫氣對於玉米秸稈的相對產量)，可認為基本不產氫氣。所述產氫汙泥復性是指經初次產氫發酵後的失去繼續產氫能力的汙泥的產氫能力的恢復。本發明所提供的產氫汙泥復性方法，包括下述步驟：1)將產氫發酵後待覆性的汙泥進行離心或沉澱處理，去除上清液，得到汙泥(A)；2)向汙泥(A)中加水，攪拌均勻，得到汙泥(B)；3)調節汙泥(B)的pH值至8.0-8.5，得到汙泥(C)；4)將所述汙泥(C)密封，置於恆溫的環境中，避光靜置保存30-35天，即可獲得產氫復性汙泥(D)。上述方法步驟2)中，所述水為去離子水或者晾曬24小時後的自來水。在大規模復性生產中，步驟2)中可直接使用自來水，或者汙水處理中回用的中水。所述汙泥(B)的含固率小於8％。步驟3)中，用鹼液調節汙泥(B)的pH值，所述鹼液具體可為1mol/L的NaOH溶液。上述方法步驟4)中，將所述汙泥(C)密封通過下述操作實現：將汙泥(C)裝入可密封的容器，對汙泥上空的空間通入氮氣，通氮結束後，對容器進行密封。其中，通氮時間為5-8分鐘。在大規模復性生產中，上述通氮氣的操作可省略，即，直接將汙泥(C)裝入可密封的容器，對容器進行密封即可。步驟4)中，所述恆溫的溫度為25-50℃，具體可為37℃。本發明通過大量實驗研究，獲得了一種產氫汙泥復性的方法，並且復性後的汙泥的產氫能力與初始汙泥相當。實驗證明，復性約30天以後復性後的汙泥可以達到或超過初始的產氫水平。附圖說明圖1為新鮮汙泥的產氫過程及未復性汙泥的產氫過程。圖2為產氫汙泥復性程度隨著保存時間的變化關係圖。圖3為汙泥(B)的含固率與復性程度的關係圖。具體實施方式下面通過具體實施例對本發明進行說明，但本發明並不局限於此。下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規方法；下述實施例中所用的試劑、材料等，如無特殊說明，均可從商業途徑得到。下述實施例中所採用的評價產氫汙泥的方法為：以同種粉碎的玉米秸稈(或者葡萄糖，本發明實驗使用玉米秸稈粉)，以相對於一定量玉米秸稈乾重(TS)添加固定量汙泥，進行產氫發酵48h(發酵48h內可以完成產氫)，測量氫氣總產量。以氫氣對於玉米秸稈的相對產量(mL/g-TS,或者L/kg-TS)，作為汙泥產氫能力的評價指標。實施例11)將產氫發酵後待覆性的汙泥50g進行離心處理，去除上清液，得到汙泥(A)；2)向汙泥(A)中加去離子水，攪拌均勻，獲得固含量5％的汙泥(B)；3)調節汙泥(B)的pH值至8.5，得到汙泥(C)；4)將汙泥(C)裝入可密封的容器，對汙泥上空的空間通入氮氣，通氮結束後，對容器進行密封，置於25℃環境中，避光靜置保存30天，即可獲得產氫復性汙泥(D)-樣1。實施例21)將產氫發酵後待覆性的汙泥80g進行離心處理，去除上清液，得到汙泥(A)；2)向汙泥(A)中加去離子水，攪拌均勻，獲得固含量8％的汙泥(B)；3)調節汙泥(B)的pH值至8.5，得到汙泥(C)；4)將汙泥(C)裝入可密封的容器，對汙泥上空的空間通入氮氣，通氮結束後，對容器進行密封，置於25℃的環境中，避光靜置保存30天，即可獲得產氫復性汙泥(D)-樣2。實施例31)將產氫發酵後待覆性的汙泥80g進行離心處理，去除上清液，得到汙泥(A)；2)向汙泥(A)中加去離子水，攪拌均勻，獲得固含量8％的汙泥(B)；3)調節汙泥(B)的pH值至8.5，得到汙泥(C)；4)將汙泥(C)裝入可密封的容器，對汙泥上空的空間通入氮氣，通氮結束後，對容器進行密封，置於25℃的環境中，避光靜置保存30天，即可獲得產氫復性汙泥(D)-樣3。產氫評價：以同種粉碎的玉米秸稈(購自河北承德市農村)，以相對於一定量玉米秸稈乾重(TS)添加固定量汙泥(汙泥相對玉米秸稈的量為每10g-TS玉米秸稈添加10.5g汙泥，所述汙泥分別為購自北京排水集團公司(小紅門汙水處理廠厭氧消化車間)的新鮮汙泥、實施例中製備的產氫復性汙泥樣1、產氫復性汙泥樣2和產氫復性汙泥樣3)，進行產氫發酵48h，測量氫氣總產量。圖1為新鮮汙泥的產氫過程(即表1中的「初次產氫」的過程)及未復性汙泥的產氫過程。表1新鮮汙泥、未復性汙泥的產氫量和實施例1-3製備的復性汙泥的產氫量項目初次產氫未復性產氫復性-樣1復性-樣2復性-樣3單位：L/kg-TS27.170.0727.3527.1227.16恢復程度：％————100.6699.8299.96由表1數據可知：按照本方法對使用過的產氫汙泥進行復性，均可以達到初次使用水平，做到了完全復性。實施例4、密封靜置保存的時間與產氫汙泥復性程度的相關性考察將經步驟1-3處理的汙泥進行密封避光靜置保存4天、8天、25天，30天，考察密封靜置保存的時間與產氫汙泥復性程度的相關性。圖2為產氫汙泥復性程度隨著保存時間的變化關係圖。由圖2可知，無論處理汙泥規模大小，避光密閉存儲都需要達到或者超過30天，產氫汙泥才能完全復性。實施例5、汙泥(B)的含固率與產氫汙泥復性程度的相關性考察將汙泥(B)的含固率分別控制為6％、8％和10％，經相同的後續處理後，經過產氫復性30天後，產氫能力檢測結果如圖3和表2所示。表2含固率與產氫能力恢復比例的關係通過對比三組結果可以發現，含固率6％和8％在氫氣產量、樣間差異、產氣時間等方面相當，均已完全復性；而含固率10％則與前兩者有明顯差異，不能完全復性。當前第1頁1 2 3