一種提高活性污泥發(fā)酵產甲烷的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種提高活性污泥發(fā)酵產甲烷的方法，屬于生物工程技術領域。
【背景技術】
[0002]低強度超聲波依靠機械振動和穩(wěn)態(tài)空化效應使傳質邊界層減薄，并且使溶質粒子運動加速，這對于反應物進入酶或細胞活性部位及產物進入液體介質的傳質擴散作用有利，可提高生物反應速度；適宜的低強度超聲波作用于細胞時會產生胞內微流、胞內質的旋轉及渦流運動，并且提高了細胞膜和細胞壁的穿透性，這些效應可以提高細胞的新陳代謝功能。
[0003]目前超聲對污泥厭氧消化的研宄主要集中在超聲波對剩余污泥的破解作用，超聲波通過空化作用產生剪切力，從而破壞細胞膜，造成污泥固體破裂。少數(shù)研宄了超聲波對污泥活性的影響，可是主要針對的超聲波對出水水質的影響，而沒有涉及到對活性污泥產甲烷的影響。以有機廢水為底物，利用活性污泥產生甲烷，不僅可以解決環(huán)境污染，還可以生成甲烷等能源氣體，實現(xiàn)資源的綜合利用。通過施加超聲波，提高活性污泥微生物菌群活性，可以促進其對有機質的利用，提高甲烷的產量。

【發(fā)明內容】

[0004]針對作用超聲波來促進活性污泥發(fā)酵產甲烷這一方面，本發(fā)明的目的是提供一個最優(yōu)的超聲波條件，使活性污泥達到最大活性，提高其發(fā)酵產甲烷性能。
[0005]本發(fā)明的目的是通過施加超聲提高活性污泥發(fā)酵產甲烷的方法實現(xiàn)的，一種提高活性污泥發(fā)酵產甲烷的方，按照下述步驟進行:
(1)活性污泥的預處理^TS35%~45%的活性污泥300 mL，在室溫下施加超聲，超聲探頭深入液面以下I cm，超聲頻率為24 kHz，超聲時間15 ~ 45 S，超聲功率16~32 W ；
(2)發(fā)酵產甲烷:超聲預處理的污泥加入500mL濃度為2g/L的葡萄糖溶液，混合液用I mo I/L的HCl和NaOH調節(jié)pH為7.0 ;加橡膠塞塞密封，連接產氣裝置，置于37°C恒溫水浴鍋培養(yǎng)36 h ；
(3)用排水法收集氣體。
[0006]本發(fā)明將超聲波技術應用到活性污泥發(fā)酵，低功率超聲波可以提高污泥內微生物菌群的活性，提高發(fā)酵產甲烷性能。與不加超聲相比，甲烷產量提高了 32%。
[0007]超聲波作為一種有效提高活性污泥發(fā)酵產甲烷的方法，因其簡單、安全、方便、快速等優(yōu)點，將會在工業(yè)產業(yè)化的發(fā)展中得到廣泛應用。
【具體實施方式】
[0008]實施例1:
(I)活性污泥的預處理:取TS 35%的活性污泥300 mL,在室溫下施加超聲，超聲探頭深入液面以下I cm，超聲頻率為24 kHz，超聲時間15 s，超聲功率16 W ； (2)發(fā)酵產甲烷:超聲預處理的污泥加入500mL濃度為2g/L的葡萄糖溶液，混合液用I mo I/L的HCl和NaOH調節(jié)pH為7.0。加橡膠塞塞密封，連接產氣裝置，置于37°C恒溫水浴鍋培養(yǎng)36 h ；
(3)用排水法收集氣體，得到累積甲烷體積175mL。
[0009]實施例2:
(1)活性污泥的預處理:取TS45%的活性污泥300 mL,在室溫下施加超聲，超聲探頭深入液面以下I cm，超聲頻率為24 kHz,，超聲時間45 s，超聲功率32 W ；
(2)發(fā)酵產甲烷:超聲預處理的污泥加入500mL濃度為2g/L的葡萄糖溶液，混合液用I mo I/L的HCl和NaOH調節(jié)pH為7.0。加橡膠塞塞密封，連接產氣裝置，置于37°C恒溫水浴鍋培養(yǎng)36 h ；
(3)用排水法收集氣體，得到累積甲烷體積200mL。
[0010]實施例3:
(1)活性污泥的預處理:取TS40%的活性污泥300 mL,在室溫下施加超聲，超聲探頭深入液面以下I cm，超聲頻率為24 kHz,，超聲時間30 s，超聲功率24 W ；
(2)發(fā)酵產甲烷:超聲預處理的污泥加入500mL濃度為2g/L的葡萄糖溶液，混合液用I mo I/L的HCl和NaOH調節(jié)pH為7.0。加橡膠塞塞密封，連接產氣裝置，置于37°C恒溫水浴鍋培養(yǎng)36 h ；
用排水法收集氣體，得到累積甲烷體積220 mL。
[0011]實施例4:
Cl)活性污泥的預處理:取TS 38%的活性污泥300 mL，在室溫下不施加超聲；
(2)發(fā)酵產甲烷:未經超聲預處理的污泥加入500mL濃度為2g/L的葡萄糖溶液，混合液用I mol/L的HCl和NaOH調節(jié)pH為7.0。加橡膠塞塞密封，連接產氣裝置，置于37°C恒溫水浴鍋培養(yǎng)36 h ;
(3)用排水法收集氣體，得到累積甲烷體積170mL。
【主權項】
1.提高活性污泥發(fā)酵產甲烷的方法，其特征在于按照下述步驟進行: 活性污泥的預處理^TS 35%~45%的活性污泥300 mL，在室溫下施加超聲，超聲探頭深入液面以下I cm，超聲頻率為24 kHz，超聲時間15 ~ 45 S，超聲功率16~32 W ； 發(fā)酵產甲烷:超聲預處理的污泥加入500 ml濃度為2g/L的葡萄糖溶液，混合液用Imol/L 的 HCl 和 NaOH 調節(jié) pH 為 7.0 ; 加橡膠塞塞密封，連接產氣裝置，置于37°C恒溫水浴鍋培養(yǎng)36 h ; 用排水法收集氣體。2.根據(jù)權利要求1所述的提高活性污泥發(fā)酵產甲烷的方法，其特征在于所用超聲波儀器為探頭式超聲波細胞生長促進儀，功率0~200W可調。3.根據(jù)權利要求1所述的提高活性污泥發(fā)酵產甲烷的方法，其特征在于優(yōu)選超聲條件為超聲頻率24kHz,，超聲時間30s，超聲功率24W。4.根據(jù)權利要求1所述的提高活性污泥發(fā)酵產甲烷的方法，其特征在于所加的發(fā)酵底物為葡萄糖溶液以外，可以是有機廢水、產氫發(fā)酵末端產物等。5.根據(jù)權利要求1所述的提高活性污泥發(fā)酵產甲烷的方法，其特征在于可以用排飽和Na2CCV法，直接吸收產生氣體中的CO 2，得到濃度更高的甲烷氣體。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種提高活性污泥發(fā)酵產甲烷的方法，屬于生物工程技術領域。特別是一種提高活性污泥發(fā)酵產甲烷的超聲處理方法。步驟包括：（1）活性污泥的預處理：取TS(總固形物) 35%~45%的活性污泥300mL，在室溫下超聲頻率為24kHz,超聲時間15~45s，超聲功率16~32W。（2）發(fā)酵產甲烷：超聲預處理的污泥加入500mL濃度為2g/L的葡萄糖溶液，調節(jié)pH為7.0。迅速加塞密封，連接產氣裝置，置于37℃水浴鍋培養(yǎng)36h。本發(fā)明提供的活性污泥發(fā)酵產甲烷的方法，操作簡單、安全高效，能提高活性污泥的微生物活性，提高發(fā)酵產甲烷的效率。
【IPC分類】C02F11/04, C02F11/00
【公開號】CN104926055
【申請?zhí)枴緾N201510302008
【發(fā)明人】馬曉珂, 王振斌, 馬海樂, 張存勝, 任曉鋒, 邵淑萍
【申請人】江蘇大學
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年6月4日