公布日：2023.11.07
申请日：2023.09.05
分类号：C02F11/04(2006.01)I
摘要
本申请公开了一种促进污泥高温厌氧消化产甲烷的方法，属于固体废弃物处理技术领域。该方法通过在接种中温种泥后加入生物促进剂EDTA螯合镍，利用EDTA螯合镍的可生物利用性及在厌氧消化系统中稳定存在而不被轻易沉淀的特性，促进高温厌氧消化产甲烷菌快速繁殖、污泥实现颗粒化及产甲烷菌Methanosarcina成为优势菌群，实现微生物菌群代谢平衡，同时通过EDTA螯合镍在系统中稳定的生物促进作用，维持体系缓冲性能，高效产甲烷。显著提高污泥高温厌氧消化启动效率并使之高效运行，相比传统污泥高温厌氧消化可缩短10天以上，产甲烷量提高25％以上。
权利要求书
1.一种促进污泥高温厌氧消化产甲烷的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，污泥原泥在厌氧条件下快速加热至35±1℃，接种中温厌氧消化种泥，混匀稳定2±0.5h；S2，向步骤S1的混合污泥中加入EDTA螯合镍，并混匀；升温至55±1℃进入高温厌氧消化产甲烷阶段，产甲烷。
2.根据权利要求1所述的一种促进污泥高温厌氧消化产甲烷的方法，其特征在于，所述S2中升温至55℃±1为S1的混合污泥一次性升温至高温55±1℃。
3.根据权利要求2所述的一种促进污泥高温厌氧消化产甲烷的方法，其特征在于，所述S1中污泥原泥的含固率为20～40g/L。
4.根据权利要求2或3所述的一种促进污泥高温厌氧消化产甲烷的方法，其特征在于，所述S1中接种的中温厌氧消化种泥的含固率为20～40g/L。
5.根据权利要求4所述的一种促进污泥高温厌氧消化产甲烷的方法，其特征在于，所述S1中中温厌氧消化种泥的接种量为污泥原泥的10～30％(w/w)。
6.根据权利要求5所述的一种促进污泥高温厌氧消化产甲烷的方法，其特征在于，所述S2中EDTA螯合镍的投加量为S1的混合污泥干重的1％～3％(w/w)。
7.根据权利要求6所述的一种促进污泥高温厌氧消化产甲烷的方法，其特征在于，所述EDTA螯合镍是通过EDTA与Ni2+发生配位反应获得，具体把包括：按照摩尔比分别配制Na2EDTA溶液和NiCl2溶液，然后向NiCl2溶液中边搅拌边缓慢加入配制好的Na2EDTA溶液，反应液由浅绿色转为深蓝色，即获得EDTA螯合镍。
8.一种EDTA螯合镍在促进污泥高温厌氧消化产甲烷中的应用，其特征在于，所述应用包括将EDTA螯合镍作为生物促进剂。
9.根据权利要求8所述的一种EDTA螯合镍在促进污泥高温厌氧消化产甲烷中的应用，其特征在于，所述应用包括在接种中温种泥后加入EDTA螯合镍，利用EDTA螯合镍的可生物利用性及在厌氧消化系统中稳定存在而不被轻易沉淀的特性，促进高温厌氧消化产甲烷菌快速繁殖、污泥实现颗粒化及产甲烷菌Methanosarcina成为优势菌群，实现微生物菌群代谢平衡，同时通过EDTA螯合镍在系统中稳定的生物促进作用，维持体系缓冲性能，高效产甲烷。
发明内容
1.要解决的问题
本申请针对污泥高温厌氧消化产甲烷中存在的启动过程漫长及运行过程的不稳定等问题之一，提供一种促进污泥高温厌氧消化产甲烷的方法，在污泥高温厌氧消化中混合加入生物促进剂EDTA螯合镍，完成污泥高温厌氧消化的快速启动并进入稳定产甲烷阶段。利用生物促进剂EDTA螯合镍能够促进高温厌氧消化系统启动阶段污泥快速颗粒化及产甲烷菌Methanosarcina成为优势菌群，实现系统内快速释放出的有机酸和氢气的代谢平衡，同时通过稳定的可被微生物有效利用的微量元素镍维持体系生物平衡，强化嗜高温产甲烷菌群的快速生长、繁殖，实现稳定高效的污泥高温厌氧消化产甲烷。
2.技术方案
为了解决上述问题，本申请所采用的技术方案如下：
本申请提供了一种促进污泥高温厌氧消化产甲烷的方法，包括如下步骤：
S1，污泥原泥在厌氧条件下快速加热至35±1℃，接种中温厌氧消化种泥，混匀稳定2±0.5h；
S2，向步骤S1的混合污泥中加入生物促进剂EDTA螯合镍，并混匀；升温至55℃进入稳定的高温厌氧消化产甲烷阶段，实现高效产甲烷。
进一步地，上述S2中升温至55℃为一步式升温，即S1的混合污泥一次性升温至高温55±1℃，中间无逐步升温过程。
进一步地，上述一步式升温的加热方式采用水浴加热。
进一步地，上述S1中污泥原泥的含固率为20～40g/L。更进一步地，污泥原泥的含固率为30g/L。
进一步地，上述S1中接种的中温厌氧消化种泥的含固率为20～40g/L。更进一步地，中温厌氧消化种泥的含固率为30g/L。
进一步地，上述S1中中温厌氧消化种泥的接种量为污泥原泥的10～30％(w/w)。更进一步地，中温厌氧消化种泥的接种量为污泥原泥的20％(w/w)。
进一步地，上述S2中EDTA螯合镍的投加量为S1的混合污泥干重的1％～3％(w/w)。更进一步地，EDTA螯合镍的投加量为S1的混合污泥干重的2％(w/w)。
进一步地，上述S2中EDTA螯合镍是通过EDTA与Ni2+发生配位反应获得，具体把包括：按照摩尔比分别配制1mol/LNa2EDTA溶液和1mol/LNiCl2溶液，然后向NiCl2溶液中边搅拌边缓慢加入配制好的Na2EDTA溶液，反应液由浅绿色转为深蓝色，即获得EDTA螯合镍。
本申请还提供了一种EDTA螯合镍在促进污泥高温厌氧消化产甲烷中的应用，该应用包括在接种中温种泥后加入生物促进剂EDTA螯合镍，利用EDTA螯合镍的可生物利用性及在厌氧消化系统中稳定存在而不被轻易沉淀的特性，促进高温厌氧消化产甲烷菌快速繁殖、污泥实现颗粒化及产甲烷菌Methanosarcina成为优势菌群，实现微生物菌群代谢平衡，同时通过EDTA螯合镍在系统中稳定的生物促进作用，维持体系缓冲性能，高效产甲烷。
3.有益效果
本申请与现有技术相比，其有益效果在于：
(1)实现污泥高温厌氧消化快速启动并稳定高效运行的关键在于启动初期成功建立嗜高温产酸菌群与高温产甲烷菌群之间的代谢平衡，稳定运行期间高温产甲烷菌群成为优势菌，特别是Methanosarcina。尽管接种中温厌氧消化种泥中高温厌氧消化菌相对丰度较低，但依然存在于中温厌氧消化体系中，并不会因为长期培养而丢失，这也是能够实现污泥高温厌氧消化快速启动的理论基础。但相比于产酸细菌菌群，产甲烷古菌菌群生长周期长、多样性变异平缓且对环境温度变化敏感，导致其转变成体系内优势菌群困难，易在启动过程中出现酸抑制现象。本申请提供的一种促进污泥高温厌氧消化产甲烷的方法，在接种中温种泥后加入生物促进剂EDTA螯合镍，利用EDTA螯合镍的可生物利用性及在厌氧消化系统中稳定存在而不被轻易沉淀的特性，促进高温厌氧消化产甲烷菌快速繁殖、污泥实现颗粒化及产甲烷菌Methanosarcina成为优势菌群，实现微生物菌群代谢平衡，同时通过EDTA螯合镍在系统中稳定的生物促进作用，维持体系缓冲性能，高效产甲烷。显著提高污泥高温厌氧消化启动效率并使之高效运行，相比传统污泥高温厌氧消化可缩短10天以上，产甲烷量提高25％以上。
(2)本申请提供的一种促进污泥高温厌氧消化产甲烷的方法，仅需要在接种中温种泥后加入生物促进剂EDTA螯合镍，工艺简单、投资成本低、条件温和不苛刻，对于促进污泥高温厌氧消化技术的推广应用具有一定实践意义。
（发明人：于豹;刘彤宙;王冠平）