一种减少城市下水道温室气体排放的方法及其应用

1.本发明属于环境工程，温室气体排放控制领域，涉及一种减少城市下水道温室气体排放的方法及其在有机废物处理、节能减排方面的应用。


背景技术：

2.现有技术中，在应对气候变化、全球低碳转型的大趋势下，低碳的核心技术能力和产业机构是关键因素之一。高耗能、高碳排放的产业只有进行技术创新，实现低碳转型和技术升级，未来才会有溢价空间和发展潜力；有机废物厌氧发酵过程能够通过厌氧微生物将废物中的有机质进行降解，同时产生大量甲烷气体、二氧化碳等气体，甲烷又是造成温室效应的主要气体之一。厌氧发酵对于实现城市有机废物的“稳定化、无害化、资源化”处理处置具有重要意义，同时也是有机废物处理处置技术发展的必然趋势。
3.随着城镇化进程的加速，城市配套设施也在快速建成，城市的下水管道总长也是快速增长；城市下水管道常年积累着大量的有机废物，又有雨水的浸泡，极易成为厌氧发酵的场所，排放大量温室气体；目前，在提高甲烷气产量方面有较为强烈的需求，但是在促进有机废物厌氧发酵方面的文章屡见不鲜，而专门研究抑制厌氧发酵却不多见；因此，如何减少城市下水道温室气体的排放，已经成为达到碳中和目标征途中必须解决的难题。


技术实现要素：

4.发明目的：本发明的目的是提供了一种减少城市下水道温室气体排放的方法及其在有机废物处理、节能减排方面的应用；此方法将水与氯化锰进行一定比例的混合，将混合后溶液添加至待厌氧发酵的有机废物中；此方法不仅仅延长了厌氧发酵产沼气的过程，也成功的降低了厌氧发酵产沼气的效率。
5.技术方案：本发明所述的一种用于减少城市下水道温室气体排放的方法，其具体操作步骤如下：
6.(1)、首先，在水中添加抑制剂，制得混合有抑制剂的混合溶液；
7.(2)、其次，将制得的混合溶剂以每平方米0.5升的剂量置于城市下水管道中进行厌氧发酵，用于减少城市下水道温室气体排放。
8.进一步的，在步骤(1)中，所述的水是蒸馏水、去离子水、超纯水、纯净水、自来水及生活污水中的一种；
9.所述抑制剂的主要含量是mncl24h20，其中，氯化锰的浓度为：0.01-0.2g/l。
10.进一步的，在步骤(1)中，所述水与抑制剂的体积比是：1：10000至1：2000 之间。
11.进一步的，在步骤(2)中，所述将混合溶剂置于城市下水管道中进行厌氧发酵的温度为：20℃至40℃。
12.进一步的，一种减少城市下水道温室气体排放的方法在有机废物处理、节能减排方面的应用。
13.进一步的，所述有机废弃物包括秸秆、粪便、剩余污泥及餐厨垃圾。
14.有益效果：本发明与现有技术相比，本发明的特点是：本发明的方法有效降低了厌氧发酵造成的温室气体的排放(由272.5ml/[g vs]降至248.9ml/[g vs], 降低了8.7％)；并且，本发明无需任何对器具的改造，实施难度低，经济节约，可直接用于节能减排工程。
附图说明
[0015]
图1是本发明的操作流程图；
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图2是本发明实施例中有机废料厌氧发酵过程中的沼气日产量示意图；
[0017]
图3是本发明实施例中有机废料厌氧发酵过程中的沼气总产量示意图。
具体实施方式
[0018]
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。
[0019]
一种用于减少城市下水道温室气体排放的方法，其特征在于，其具体操作步骤如下：
[0020]
(1)、首先，在水中添加抑制剂，制得混合有抑制剂的混合溶液；
[0021]
(2)、其次，将制得的混合溶剂以每平方米0.5升的剂量置于城市下水管道中进行厌氧发酵，用于减少城市下水道温室气体排放。
[0022]
具体的是，在实验室的操作中，所述方法为现在水中添加抑制剂，得到混合溶液，然后在有机废料中添加抑制剂进行厌氧发酵产甲烷。
[0023]
在步骤(1)中，所述的水是蒸馏水、去离子水、超纯水、纯净水、自来水及生活污水中的一种；
[0024]
所述抑制剂的主要含量是mncl24h20，其中，氯化锰的浓度为：0.01-0.2g/l。
[0025]
在步骤(1)中，所述水与抑制剂的体积比是：1：10000至1：2000之间。
[0026]
在步骤(2)中，所述将混合溶剂置于城市下水管道中进行厌氧发酵的温度为：20℃至40℃。
[0027]
在步骤(2)中，所述厌氧发酵的所用的污泥为污水处理厂(周围环境中) 的底部污泥。
[0028]
在步骤(2)中，所述厌氧发酵需要进行恒温震荡培养，振荡频率为120rpm。
[0029]
进一步的，一种减少城市下水道温室气体排放的方法在有机废物处理、节能减排方面(城市下水道、稻田河沟等有机废物堆积处)的应用，减少碳排放。
[0030]
进一步的，所述有机废弃物包括秸秆、粪便、剩余污泥及餐厨垃圾等。
[0031]
下述实施例中涉及的检测方法如下：
[0032]
甲烷产量检测方法：气相色谱法(sp-7860tcd气相色谱，柱室、氢焰、汽化、热导温度分别为130℃、0℃、100℃、100℃)。
[0033]
沼气产量检测方法：排水法。
[0034]
实施例1：
[0035]
抑制剂的制作
[0036]
在180ml的去离子水中，分别添加4mg、8mg、12mg、16mg的氯化锰颗粒，再经过恒温37℃振荡1小时，得到不同比例的抑制剂溶液。
[0037]
实施例2：
[0038]
厌氧发酵产气：
[0039]
采用容积为250ml的输液玻璃瓶作为厌氧发酵反应容器，在接种前测定输液瓶准确容积；取20g污泥和2.267g秸秆(模拟城市下水道中沼气产生环境及有机废物)共同加入输液瓶，并添加实施例1所制备的抑制剂，其用量分别为 4mg；用氢氧化钠或盐酸调整ph至7.0。上部采用丁基橡胶塞密封，并用铝盖加固；采用循环水真空泵对输液瓶内的空气进行抽空，然后使用氮气冲入，充满后采用一次性针头排出输液瓶内多余气体，排除后再次重复排气充气动作，待平衡气压；随后统一放入恒温震荡培养箱内进行培养，振荡频率设定为120rpm，培养温度设定为37℃；
[0040]
定期对污泥厌氧发酵产生气体的体积和成分进行测量；使用改造后的一次性针管插入待测气体的输液玻璃瓶中，使用排水法测产气体积，将排出的液体通过量筒进行测定；通过测定排水体积，进行记录并换算为标准气压下的气体体积；采用300μl的气相色谱针抽取分别含30.2％ch4和14.9％co2、99.99％ch4的标准气注入气相色谱，测定标线，所采用气相色谱仪为sp-7860型气相色谱仪；随后，用气相色谱针抽取300μl输液玻璃瓶内的气体注入气相色谱仪，记录峰面积，根据标准曲线换算为相应ch4浓度。
[0041]
实施例3：
[0042]
厌氧发酵产气：
[0043]
采用容积为250ml的输液玻璃瓶作为厌氧发酵反应容器，在接种前测定输液瓶准确容积；取20g污泥和2.267g秸秆(模拟城市下水道中沼气产生环境及有机废物)共同加入输液瓶，并添加实施例1所制备的抑制剂，其用量分别为8mg；用氢氧化钠或盐酸调整ph至7.0。上部采用丁基橡胶塞密封，并用铝盖加固；采用循环水真空泵对输液瓶内的空气进行抽空，然后使用氮气冲入，充满后采用一次性针头排出输液瓶内多余气体，排除后再次重复排气充气动作，待平衡气压；随后统一放入恒温震荡培养箱内进行培养，振荡频率设定为120rpm，培养温度设定为37℃；
[0044]
定期对污泥厌氧发酵产生气体的体积和成分进行测量；使用改造后的一次性针管插入待测气体的输液玻璃瓶中，使用排水法测产气体积，将排出的液体通过量筒进行测定；通过测定排水体积，进行记录并换算为标准气压下的气体体积；采用300μl的气相色谱针抽取分别含30.2％ch4和14.9％co2、99.99％ch4的标准气注入气相色谱，测定标线，所采用气相色谱仪为sp-7860型气相色谱仪；随后，用气相色谱针抽取300μl输液玻璃瓶内的气体注入气相色谱仪，记录峰面积，根据标准曲线换算为相应ch4浓度。
[0045]
实施例4：
[0046]
厌氧发酵产气：
[0047]
采用容积为250ml的输液玻璃瓶作为厌氧发酵反应容器，在接种前测定输液瓶准确容积；取20g污泥和2.267g秸秆(模拟城市下水道中沼气产生环境及有机废物)共同加入输液瓶，并添加实施例1所制备的抑制剂，其用量分别为 12mg；用氢氧化钠或盐酸调整ph至7.0；上部采用丁基橡胶塞密封，并用铝盖加固；采用循环水真空泵对输液瓶内的空气进行抽空，然后使用氮气冲入，充满后采用一次性针头排出输液瓶内多余气体，排除后再次重复排气充气动作，待平衡气压；随后统一放入恒温震荡培养箱内进行培养，振荡频率设定为120rpm，培养温度设定为37℃；
[0048]
定期对污泥厌氧发酵产生气体的体积和成分进行测量；使用改造后的一次性针管
插入待测气体的输液玻璃瓶中，使用排水法测产气体积，将排出的液体通过量筒进行测定；通过测定排水体积，进行记录并换算为标准气压下的气体体积；采用300μl的气相色谱针抽取分别含30.2％ch4和14.9％co2、99.99％ch4的标准气注入气相色谱，测定标线，所采用气相色谱仪为sp-7860型气相色谱仪。随后，用气相色谱针抽取300μl输液玻璃瓶内的气体注入气相色谱仪，记录峰面积，根据标准曲线换算为相应ch4浓度。
[0049]
实施例5：
[0050]
厌氧发酵产气：
[0051]
采用容积为250ml的输液玻璃瓶作为厌氧发酵反应容器，在接种前测定输液瓶准确容积；取20g污泥和2.267g秸秆(模拟城市下水道中沼气产生环境及有机废物)共同加入输液瓶，并添加实施例1所制备的抑制剂，其用量分别为 16mg；用氢氧化钠或盐酸调整ph至7.0。上部采用丁基橡胶塞密封，并用铝盖加固；采用循环水真空泵对输液瓶内的空气进行抽空，然后使用氮气冲入，充满后采用一次性针头排出输液瓶内多余气体，排除后再次重复排气充气动作，待平衡气压；随后统一放入恒温震荡培养箱内进行培养，振荡频率设定为120rpm，培养温度设定为37℃；
[0052]
定期对污泥厌氧发酵产生气体的体积和成分进行测量；使用改造后的一次性针管插入待测气体的输液玻璃瓶中，使用排水法测产气体积，将排出的液体通过量筒进行测定；通过测定排水体积，进行记录并换算为标准气压下的气体体积；采用300μl的气相色谱针抽取分别含30.2％ch4和14.9％co2、99.99％ch4的标准气注入气相色谱，测定标线，所采用气相色谱仪为sp-7860型气相色谱仪；随后，用气相色谱针抽取300μl输液玻璃瓶内的气体注入气相色谱仪，记录峰面积，根据标准曲线换算为相应ch4浓度。
[0053]
对比例1：
[0054]
厌氧发酵产气：
[0055]
采用容积为250ml的输液玻璃瓶作为厌氧发酵反应容器，在接种前测定输液瓶准确容积；取20g污泥和2.267g秸秆(模拟城市下水道中沼气产生环境及有机废物)共同加入输液瓶，不添加抑制剂。用氢氧化钠或盐酸调整ph至7.0；上部采用丁基橡胶塞密封，并用铝盖加固；采用循环水真空泵对输液瓶内的空气进行抽空，然后使用氮气冲入，充满后采用一次性针头排出输液瓶内多余气体，排除后再次重复排气充气动作，待平衡气压；随后统一放入恒温震荡培养箱内进行培养，振荡频率设定为120rpm，培养温度设定为37℃；
[0056]
定期对污泥厌氧发酵产生气体的体积和成分进行测量；使用改造后的一次性针管插入待测气体的输液玻璃瓶中，使用排水法测产气体积，将排出的液体通过量筒进行测定；通过测定排水体积，进行记录并换算为标准气压下的气体体积；采用300μl的气相色谱针抽取分别含30.2％ch4和14.9％co2、99.99％ch4的标准气注入气相色谱，测定标线，所采用气相色谱仪为sp-7860型气相色谱仪；随后，用气相色谱针抽取300μl输液玻璃瓶内的气体注入气相色谱仪，记录峰面积，根据标准曲线换算为相应ch4浓度；
[0057]
持续对上述实验例2-5以及对比例1实验进行监测记录36天后，通过orign软件计算并绘制出每日沼气产量图1、沼气累计产量图2；不同比例的抑制剂对应的各组平均累积沼气产量分别为545、516、507、521.3、497.8ml，都呈现减少，且厌氧发酵第一波峰均低于对比例；由此可见在有机废料中添加一定比例额抑制剂，降低了厌氧发酵产沼气，是一种较为操作简易、二次污染较低的节能减排的方法。
[0058]
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。