一种基于高铁酸钾的剩余污泥减量化和资源化的方法

本发明涉及固体废物处理，具体是一种基于高铁酸钾的剩余污泥减量化和资源化的方法。

背景技术：

1、随着城镇人口的增加和新的污水处理厂的建设以及技术的革新，活性污泥法在许多污水处理厂中被广泛采用，这是因为它具有多个优点，包括处理大量进水负荷、达到良好的脱氮效果、适用范围广泛以及低能源消耗等。然而，活性污泥法的一个副产品是大量的剩余污泥，对其进行处理会产生较高的费用。剩余污泥主要由细菌和其胞外聚合物组成，其中包含大量蛋白质、多糖和脂质，这些物质占剩余污泥干重的70％以上。因此，剩余污泥在生物质能生产方面具有很大潜力。然而，剩余污泥中含有许多复杂有机物和病原体，如果没有适当的处理方法，容易造成二次污染。因此，寻找可行的方法来处理剩余污泥变得十分重要。为了实现资源的回收利用，可以考虑利用剩余污泥中的有机质进行生物质能生产。然而，在处理剩余污泥时，我们还需要研究和开发安全、高效和环保的技术，以防止二次污染的发生。通过这样的努力，可以最大程度地降低剩余污泥的处理成本、减少对土地资源的占用，并实现资源的有效利用。

2、为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种基于高铁酸钾的剩余污泥减量化和资源化的方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于高铁酸钾的剩余污泥减量化和资源化的方法，以解决现有技术中的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于高铁酸钾的剩余污泥减量化和资源化的方法，包括以下步骤：

4、步骤一：将从污水厂取出的污泥进行自然沉降后去除上清液，在剩余污泥中添加高铁酸钾进行预处理，得到预处理污泥；

5、步骤二：将预处理污泥进行固液分离，将固体添加至厌氧发酵罐中，将液体添加至微生物燃料电池中进行反应，得到富集污泥内源氧化还原介体的液体；并且微生物燃料电池的输出电压为厌氧发酵罐进行供电；

6、步骤三：将富集污泥内源氧化还原介体的液体继续添加至厌氧发酵罐中，进行发酵反应，得到产物。

7、较为优化地，步骤一中，剩余污泥和高铁酸钾的质量比为1：0.03-0.15。

8、较为优化地，步骤一中，预处理时间为1-2h。

9、较为优化地，步骤二中，制备富集污泥内源氧化还原介体的液体时，水力停留时间为3-5d。

10、较为优化地，步骤二中，制备富集污泥内源氧化还原介体的液体时，温度为35-40℃。

11、较为优化地，步骤三中，厌氧发酵罐设置溶解氧为0.04-0.08mg/l。

12、较为优化地，步骤三中，发酵反应时，水浴温度为36-38℃。

13、较为优化地，步骤三中，发酵反应时，转速为80-90rpm。

14、较为优化地，步骤三中，发酵反应时，发酵时间为20-30d。

15、较为优化地，步骤三中，通过发酵反应得到的产物为甲烷气体和蓝铁矿等资源。

16、本发明的有益效果：

17、本发明将从污水厂取出的剩余污泥进行自然沉降，再添加高铁酸钾进行预处理，得到预处理污泥；再将预处理污泥进行固液分离，将液体添加至微生物燃料电池中进行反应，将固体添加至厌氧发酵罐中，并且微生物燃料电池的阳极与阴极分别连接厌氧发酵罐的电极板进行供电；其中经微生物燃料电池处理后的液体继续添加至厌氧发酵罐中，进行发酵反应，得到甲烷气体和蓝铁矿等资源；图1为以上步骤的处理流程图。

18、本发明的特点在于，步骤二中，将经过固液分离的液体添加至微生物燃料电池中进行反应，既能够产生电能对厌氧发酵罐的发酵反应进行供电，实现难降解有机物中的电子转移；也能产生富集污泥内源氧化还原介体的液体，继续加入到厌氧发酵罐中，提高微生物间的电子传递能力，有利于甲烷的生物转化。步骤四中，将经微生物燃料电池处理后的液体继续添加至厌氧发酵罐中，进行发酵反应，发酵过程中会产生甲烷气体，同时污泥中的铁还原细菌将fe3+还原为fe2+，与磷酸盐形成蓝铁矿。

19、此外，将高铁酸钾预处理后的厌氧发酵污泥固体风干研磨后进行x射线衍射分析，得到图2厌氧发酵污泥的xrd谱图，与蓝铁矿的标准谱图对比后，发现高铁酸钾预处理后的厌氧发酵污泥有多个晶面与蓝铁矿吻合，说明高铁酸钾预处理后的厌氧发酵污泥中有蓝铁矿产生。将高铁酸钾预处理后的厌氧发酵污泥固体进行扫描电子显微镜分析，得到图3厌氧发酵污泥的sem谱图，通过sem图观察到发酵污泥中出现了表面光滑的块状沉淀物，结合xrd谱图可推测沉淀物为蓝铁矿，说明厌氧发酵污泥固体中有蓝铁矿产生。

技术特征：

1.一种基于高铁酸钾的剩余污泥减量化和资源化的方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于高铁酸钾的剩余污泥减量化和资源化的方法，其特征在于：步骤一中，剩余污泥和高铁酸钾的质量比为1：0.03-0.15。

3.根据权利要求1所述的一种基于高铁酸钾的剩余污泥减量化和资源化的方法，其特征在于：步骤一中，预处理时间为1-2h。

4.根据权利要求1所述的一种基于高铁酸钾的剩余污泥减量化和资源化的方法，其特征在于：步骤二中，制备富集污泥内源氧化还原介体的液体时，水力停留时间为3-5d。

5.根据权利要求1所述的一种基于高铁酸钾的剩余污泥减量化和资源化的方法，其特征在于：步骤二中，制备富集污泥内源氧化还原介体的液体时，温度为35-40℃。

6.根据权利要求1所述的一种基于高铁酸钾的剩余污泥减量化和资源化的方法，其特征在于：步骤三中，厌氧发酵罐设置溶解氧为0.04-0.08mg/l。

7.根据权利要求1所述的一种基于高铁酸钾的剩余污泥减量化和资源化的方法，其特征在于：步骤三中，发酵反应时，水浴温度为36-38℃。

8.根据权利要求1所述的一种基于高铁酸钾的剩余污泥减量化和资源化的方法，其特征在于：步骤三中，发酵反应时，转速为80-90rpm。

9.根据权利要求1所述的一种基于高铁酸钾的剩余污泥减量化和资源化的方法，其特征在于：步骤三中，发酵反应时，发酵时间为20-30d。

10.根据权利要求1所述的一种基于高铁酸钾的剩余污泥减量化和资源化的方法，其特征在于：步骤三中，通过发酵反应得到的产物为甲烷气体和蓝铁矿资源。

技术总结
本发明涉及固体废物处理技术领域，具体是一种基于高铁酸钾的剩余污泥减量化和资源化的方法。本发明将从污水厂取出的剩余污泥进行自然沉降，添加高铁酸钾进行预处理，得到预处理污泥；将预处理污泥进行固液分离，上清液进入微生物燃料电池中进行反应；剩余固体进入厌氧发酵罐。同时，将微生物燃料电池的阳极与阴极分别连接厌氧发酵罐内的两电极板进行供电；经微生物燃料电池处理后的剩余液体继续添加至厌氧发酵罐中，进行厌氧发酵，最终得到甲烷生物气体和蓝铁矿等资源。本发明提出一个将生物电化学系统和厌氧发酵相结合的连续流处理体系，在固体废物处理技术领域具有广阔的应用前景。

技术研发人员：辛晓东,谢嘉倩,李林娟,李威,吕斯濠
受保护的技术使用者：东莞理工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15