一种利用剩余污泥与废弃园林生物质共热碱解制备廉价碳源的方法

本发明属于固体废物资源化利用，具体涉及一种利用剩余污泥与废弃园林生物质共热碱解制备廉价碳源的方法。

背景技术：

1、城市污水处理过程中会产生大量的剩余污泥，中国每年会产生约6000万吨过量污泥。剩余污泥是污水处理活性污泥过程中不可避免的副产品，具有营养物质丰富、易滋生细菌、含有重金属等特性，合理的处置利用可以将其优点发挥到最大化并且规避环境污染物的产生。目前，污泥资源化利用的主要方法有焚烧法、土地种植法和热能转化法。它们都有各自的优缺点，难以满足各种应用。在这些方法中，热解因其重质组分含量低、零废物转化和高价值回收等优点被认为可以实现污泥的高效资源化利用。园林废弃生物质通常包括植物生长过程中的枯枝落叶、砍伐剩余物和木材加工废物，其主要组成元素为c、h、o、n等，富含丰富的的纤维素、木质素，具有巨大的再利用潜力。共热解被认为是一种可持续的技术，可以优化热解过程，提高热解产率。污泥和生物质通常在灰分含量、挥发分含量等化学和物理性质上存在一定的差异，这可能导致共热解过程中存在协同作用。污泥与生物质共热解的协同作用可以提高热解产率，实现固体废弃物的多元资源化利用。

技术实现思路

1、本发明提供了一种利用剩余污泥与废弃园林生物质共热碱解制备廉价碳源的方法，可以提升污泥破解后的有机物以及挥发性脂肪酸(vfas)的浓度，并且在提高污泥资源化和无害化利用率低的同时实现生物质的双重资源化。根据各自的特点，可以考虑将它们进行混合应用。植物生物质是一个丰富的碳水化合物库，主要由纤维素组成。这些物质的复杂结构及其引起的酶解攻击会导致水解缓慢，影响反应速率。污泥热碱水解的预处理方法也可应用于生物质，基于以上污泥与生物质共热碱解可以优化有机物和vfas的产量和性能，制备的廉价碳源实现脱硫脱氮效率的提高。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种利用剩余污泥与废弃园林生物质共热碱解制备廉价碳源的方法。包括以下步骤：

4、(1)将剩余污泥和生物质分别进行预处理，等比例充分混合后，将ph调至10～12；

5、(2)搅拌器搅拌30～50min后，将剩余污泥和梧桐叶粉末的混合物放入到高压蒸汽灭菌锅中，110～121℃热解40～70min后冷却至室温；

6、(3)将热解后的泥水混合物在10000rpm下离心10min，弃去沉淀；

7、(4)过滤上清液中颗粒物质，过滤后的液体即为廉价碳源；

8、优选的，所述(1)中生物质材料选择的为梧桐叶，并将其破碎后过30目筛。

9、优选的，所述(1)中剩余污泥为郑州市五龙口污水处理厂自脱水后的二沉池污泥，含水率为80～83％。

10、优选的，所述(1)中剩余污泥和梧桐叶按干重30g/l等比例混合。

11、优选的，所述(3)中剩余污泥和梧桐叶粉末要充分搅拌均匀。

12、优选的，所述(4)中制备完成及时过滤，减少微生物影响。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

14、该方法将生物质和剩余污泥结合到一起进行热碱解，强碱和高温环境会对污泥絮状体和细胞壁造成破坏，加速胞内脂类水解，使细胞中原本不溶性有机物从胞内释放出来，成为溶解性有机物。同样对于生物质也会造成破坏，木质素热解时使大分子物质分解成小分子物质，并产生短链脂肪酸用于微生物利用，使其作为碳源。二者混合后的产物大于二者各自单独的热解产物，其热解液具有高scod、有机物和vfas的特点。本发明能够更大程度上降低剩余污泥和生物质对生态环境造成的危害，破解液可以提高脱硫脱氮的效率，实现多重资源化、减量化、无害化。

技术特征：

1.一种利用剩余污泥与废弃园林生物质共热碱解制备廉价碳源的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的种利用剩余污泥与废弃园林生物质共热碱解制备廉价碳源的方法，其特征在于，所述(1)中废弃园林生物质材料选择的为梧桐叶，并将其破碎后过30目筛。

3.根据权利要求1所述的一种利用剩余污泥与废弃园林生物质共热解制备廉价碳源的方法，其特征在于，所述(1)中剩余污泥为郑州市五龙口污水处理厂自脱水后的二沉池污泥，含水率为80～83％。

4.根据权利要求1所述的一种利用剩余污泥与废弃园林生物质共热解制备廉价碳源的方法，其特征在于，所述(3)中剩余污泥和梧桐叶粉末要充分搅拌均匀。

5.根据权利要求1所述的一种利用剩余污泥与废弃园林生物质共热解制备廉价碳源的方法，其特征在于，所述(4)中制备完成及时过滤，减少微生物影响。

技术总结
本发明公开一种利用剩余污泥与废弃园林生物质共热碱解制备廉价碳源的方法，包括以下步骤：(1)将剩余污泥和生物质分别进行预处理，按30gTS/L的浓度等比例充分混合后，将pH调至11～12；(2)搅拌器搅拌30～50min后，将剩余污泥和梧桐叶的混合物放入到高压蒸汽灭菌锅中，110～121℃热解40～70min后冷却至室温；(3)将热解后的泥水混合物在10000rpm下离心10min，弃去沉淀；(4)过滤上清液中颗粒物质，过滤后的液体即为廉价碳源。本发明将剩余污泥与梧桐叶粉末混合物共热碱解，可使污泥细胞中的有机物以及废弃园林生物质中的木质素、纤维素等大分子物质转化为微生物易吸收的小分子物质，破解液的成分复杂能够更好地促进废水系统中脱硫脱氮的效率。

技术研发人员：王晓伟,王婉仪,张家静,张婷婷,张广毅,赵子升
受保护的技术使用者：郑州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/6/18