申請(qǐng)日2015.09.08

　　公開(公告)日2015.12.09

　　IPC分類號(hào)C02F103/34; C02F11/04

　　摘要

　　本發(fā)明提供了一種利用人造金剛石廢水提高剩余污泥厭氧消化產(chǎn)氣率的方法，包括如下步驟：將剩余污泥和人造金剛石廢水混勻后進(jìn)行厭氧消化反應(yīng)直至污泥成熟;所述人造金剛石廢水中，鎳的含量為4500-5000mg/L，鐵的含量為8500-9000mg/L，鈷的含量為350-400mg/L。該方法中，將人造金剛石廢水添加到剩余污泥中，利用人造金剛石廢水中含有鎳、鐵和鈷，對(duì)剩余污泥厭氧消化起到積極的酶促作用，促進(jìn)剩余污泥中的產(chǎn)甲烷菌群的快速生長(zhǎng)繁殖，從而提高剩余污泥的產(chǎn)氣率。同時(shí)，該方法還大大減少了人造金剛石廢水的處理費(fèi)用、實(shí)現(xiàn)了廢物資源充分利用，避免人造金剛石廢水中含有的重金屬元素鎳和鈷污染環(huán)境。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書

　　1.利用人造金剛石廢水提高剩余污泥厭氧消化產(chǎn)氣率的方法， 其特征在于，包括如下步驟：

　　將剩余污泥和人造金剛石廢水混勻后進(jìn)行厭氧消化反應(yīng)直至污 泥厭氧消化產(chǎn)氣穩(wěn)定運(yùn)行;

　　所述人造金剛石廢水中，鎳的含量為4500-5000mg/L，鐵的含 量為8500-9000mg/L，鈷的含量為350-400mg/L。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將剩余污泥 和人造金剛石廢水混勻之前還包括如下步驟：

　　向剩余污泥和人造金剛石廢水中添加接種污泥;

　　所述接種污泥的pH為7.5-8.0，化學(xué)需氧量為30-35g.L-1，總固 體含量為60-65g.L-1，揮發(fā)性固體含量為36-44g.L-1，碳氮比為 8.5-9.0。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述人造金剛石 廢水的添加體積與所述接種污泥和所述剩余污泥總體積之比為1： (4500-5000)。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述進(jìn)行厭氧消 化反應(yīng)這一步驟中，反應(yīng)的溫度為54-56℃，且不斷進(jìn)行攪拌。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述進(jìn)行厭氧消 化反應(yīng)這一步驟中，反應(yīng)的溫度為54-56℃，且攪拌的速率為 80-90r.min-1。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述接種污泥為 酒精生產(chǎn)過程中的酒精糟液經(jīng)高溫厭氧消化后的污泥。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述向剩余污泥 和人造金剛石廢水中添加接種污泥之前，還包括如下步驟：

　　將接種污泥在54-56℃的溫度下厭氧消化20-24小時(shí)，且在厭氧 消化反應(yīng)過程中對(duì)所述接種污泥進(jìn)行攪拌。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述厭 氧消化反應(yīng)在厭氧消化反應(yīng)器中進(jìn)行。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述厭氧消化反 應(yīng)過程中，每天向所述厭氧消化反應(yīng)器中進(jìn)料一次，并在進(jìn)料前排 出等體積的所述厭氧消化反應(yīng)器中的物料，直至污泥厭氧消化產(chǎn)氣 穩(wěn)定運(yùn)行;

　　所述進(jìn)料具體包括：向所述厭氧消化反應(yīng)器中添加剩余污泥和 人造金剛石廢水。

　　10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述向所述厭 氧消化反應(yīng)器中添加剩余污泥和人造金剛石廢水中，所述剩余污泥 的體積為所述厭氧消化反應(yīng)器容積的5%-6%。

　　說明書

　　利用人造金剛石廢水提高剩余污泥厭氧消化產(chǎn)氣率的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種利用人造金剛 石廢水提高剩余污泥厭氧消化產(chǎn)氣率的方法。

　　背景技術(shù)

　　剩余污泥是城市污水處理廠處理廢水過程中的副產(chǎn)物。它的含 水率高、體積大、成分復(fù)雜，需對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定化、減量化、資源化、 無害化處理。

　　厭氧消化是一種處理成本低、且能回收生物能源沼氣、并能殺 滅多數(shù)病原菌使污泥穩(wěn)定的處理方法，并且經(jīng)過厭氧消化處理后的 剩余污泥還可以土地利用。因此，采用厭氧消化方法處理剩余污泥 以獲得生物能源沼氣的方法越來越受到人們的關(guān)注，而如何提高剩 余污泥的產(chǎn)氣率也成為研究的熱點(diǎn)問題。

　　人造金剛石在合成階段要在合成原料中加入金屬鎳、鐵和少量 的金屬鈷作為催化劑，然后對(duì)合成體進(jìn)行酸洗等純化處理。純化處 理過程中未參加反應(yīng)的鎳、鐵和少量的鈷被融入帶進(jìn)廢水當(dāng)中，這 樣人造金剛石生產(chǎn)過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的含有鎳、鐵和少量的鈷的 廢水。這一廢水中含有的鎳和鈷為重金屬離子，不能直接排放到環(huán) 境中，必須經(jīng)過復(fù)雜的處理過程，使得廢水中的重金屬離子達(dá)到排 放標(biāo)準(zhǔn)才可以。這一處理過程成本較為昂貴，每年人造金剛石生產(chǎn) 企業(yè)在處理廢水上花費(fèi)近千萬元，負(fù)擔(dān)較重。

　　有鑒于此，特提出本發(fā)明。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的在于提供一種利用人造金剛石廢水提高剩余污泥 厭氧消化產(chǎn)氣率的方法。該方法中，將人造金剛石廢水添加到剩余 污泥中，利用人造金剛石廢水中含有鎳、鐵和鈷，對(duì)剩余污泥厭氧 消化起到積極的酶促作用，促進(jìn)剩余污泥中的產(chǎn)甲烷菌群的快速生 長(zhǎng)繁殖，從而提高剩余污泥的產(chǎn)氣率。同時(shí)，該方法還大大減少了 人造金剛石廢水的處理費(fèi)用、實(shí)現(xiàn)了廢物資源充分利用，并且對(duì)人 造金剛石廢水中含有的重金屬元素鎳和鈷起到了很好的控制作用， 避免其污染環(huán)境。

　　為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：

　　利用人造金剛石廢水提高剩余污泥厭氧消化產(chǎn)氣率的方法，包 括如下步驟：

　　將剩余污泥和人造金剛石廢水混勻后進(jìn)行厭氧消化反應(yīng)直至污 泥厭氧消化產(chǎn)氣穩(wěn)定運(yùn)行;

　　所述人造金剛石廢水中，鎳的含量為4500-5000mg/L，鐵的含 量為8500-9000mg/L，鈷的含量為350-400mg/L。

　　本發(fā)明提供了一種將人造金剛石廢水應(yīng)用到剩余污泥厭氧消化 提高污泥產(chǎn)氣率的處理的方法。利用人造金剛石廢水中含有鎳、鐵 和鈷，對(duì)剩余污泥厭氧消化起到積極的酶促作用，促進(jìn)剩余污泥中 的產(chǎn)甲烷菌群的快速生長(zhǎng)繁殖，從而提高剩余污泥的產(chǎn)氣率。

　　除此之外，本發(fā)明還提供了一種人造金剛石廢水重新利用的方 法。通過將人造金剛石廢水添加到剩余污泥中，不僅能夠促進(jìn)剩余 污泥的產(chǎn)氣率。而且，由于人造金剛石廢水不需經(jīng)過任何處理，可 直接添加到剩余污泥中，大大減少了人造金剛石廢水的處理費(fèi)用、 實(shí)現(xiàn)了廢物資源充分利用，并且對(duì)人造金剛石廢水中含有的重金屬 元素鎳和鈷起到了很好的控制作用，避免其污染環(huán)境。該方法為促 進(jìn)人造金剛石行業(yè)清潔生產(chǎn)、減小處理成本、工業(yè)化應(yīng)用、實(shí)現(xiàn)剩 余污泥低碳厭氧消化處理模式提供了一種新模式。

　　當(dāng)污泥厭氧消化產(chǎn)氣穩(wěn)定時(shí)，污泥的厭氧反應(yīng)已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行。 此時(shí)，經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明利用人造金剛石廢水進(jìn)行污泥的厭氧消化反 應(yīng)來收集沼氣的方法比不添加人造金剛石廢水的方法在污泥輔酶 F420的含量、污泥輔酶F430的含量、產(chǎn)沼率以及沼氣中的甲烷體 積含量均有顯著的提高，分別提高了14.3%、16.1%、17.5%和4.1%。

　　優(yōu)選地，所述將剩余污泥和人造金剛石廢水混勻之前還包括如 下步驟：

　　向剩余污泥和人造金剛石廢水中添加接種污泥;

　　所述接種污泥的pH為7.5-8.0，化學(xué)需氧量為30-35g.L-1，總固 體(TS)含量為60-65g.L-1，揮發(fā)性固體含量為36-44g.L-1，碳氮 比為8.5-9.0。

　　接種污泥中含有豐富的厭氧微生物，當(dāng)對(duì)剩余污泥進(jìn)行厭氧消 化反應(yīng)時(shí)，將接種污泥添加到剩余污泥中與并與人造金剛石廢水混 合均勻，接種污泥中富含的厭氧微生物能夠快速啟動(dòng)剩余污泥的厭 氧消化反應(yīng)，并大大加快厭氧消化反應(yīng)的速率。進(jìn)一步優(yōu)選地，在 本發(fā)明利用人造金剛石廢水對(duì)剩余污泥進(jìn)行厭氧消化過程中，采用 特定的接種污泥，所用的接種污泥的pH為7.5-8.0，化學(xué)需氧量為 30-35g.L-1，總固體含量為60-65g.L-1，揮發(fā)性固體(VS)含量為 36-44g.L-1，碳氮比為8.5-9.0，這一特定的接種污泥中含有大量的 厭氧微生物，能夠快速啟動(dòng)剩余污泥的厭氧消化反應(yīng)。更優(yōu)選地， 所述接種污泥為酒精生產(chǎn)過程中的酒精糟液經(jīng)高溫(54-56℃)厭氧 消化后的污泥。

　　優(yōu)選地，所述向接種污泥中添加剩余污泥和人造金剛石廢水中， 所述人造金剛石廢水的添加的體積與所述接種污泥和所述剩余污泥 總體積之比為1：(4500-5000)，這樣加入金剛石廢水體積產(chǎn)生的誤 差可以在接受的誤差范圍內(nèi)。

　　本發(fā)明在利用人造金剛石廢水進(jìn)行剩余污泥厭氧消化產(chǎn)氣的過 程中，人造金剛石廢水的添加量影響剩余污泥的厭氧消化效率。人 造金剛石廢水的添加量較少時(shí)，不能有效催化剩余污泥的厭氧消化。 而經(jīng)厭氧消化后的剩余污泥可回收進(jìn)行土地利用，若是添加的量較 多時(shí)，由于人造金剛石廢水中含有的鎳和鈷為重金屬元素，對(duì)環(huán)境 有危害。因此，本發(fā)明中控制人造金剛石廢水的添加量為所述接種 污泥和所述剩余污泥總體積的五千分之一至四千五分之一，保證污 泥中的鎳的含量在0.9-1.1mg.L-1的范圍內(nèi)，并且加入金剛石廢水體 積產(chǎn)生的誤差可以在接受的誤差范圍內(nèi)。既能夠提高剩余污泥的厭 氧消化作用，同時(shí)又不會(huì)對(duì)污泥后續(xù)利用帶來危害。

　　優(yōu)選地，所述進(jìn)行厭氧消化反應(yīng)這一步驟中，反應(yīng)的溫度為 54-56℃，且進(jìn)行攪拌。

　　在剩余污泥的厭氧消化反應(yīng)過程中，通過控制反應(yīng)的溫度為 54-56℃且不斷進(jìn)行攪拌，使得剩余污泥中的產(chǎn)甲烷菌快速生長(zhǎng)繁 殖，從而提高剩余污泥的產(chǎn)氣率。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述進(jìn)行厭氧消 化反應(yīng)這一步驟中，反應(yīng)的溫度為54-56℃，且攪拌的速率為 80-90r.min-1。

　　優(yōu)選地，所述向剩余污泥和人造金剛石廢水中添加接種污泥之 前，還包括如下步驟：

　　將接種污泥在54-56℃的溫度下厭氧消化20-24小時(shí)，且在厭氧 消化反應(yīng)過程中對(duì)所述接種污泥進(jìn)行攪拌。

　　為了更好更快地啟動(dòng)剩余污泥的厭氧消化反應(yīng)，本發(fā)明在將接 種污泥投入使用前對(duì)接種污泥進(jìn)行進(jìn)一步地活化：將接種污泥在 50-60℃的溫度下厭氧消化20-24小時(shí)，且在厭氧消化反應(yīng)過程中對(duì) 所述接種污泥進(jìn)行攪拌。

　　優(yōu)選地，所述厭氧消化反應(yīng)在厭氧消化反應(yīng)器中進(jìn)行。

　　優(yōu)選地，所述厭氧消化反應(yīng)過程中，每天向所述厭氧消化反應(yīng) 器中進(jìn)料一次，并在進(jìn)料前排出等體積的所述厭氧消化反應(yīng)器中的 物料，直至污泥厭氧消化產(chǎn)氣穩(wěn)定運(yùn)行;

　　所述進(jìn)料具體包括：向所述厭氧消化反應(yīng)器中添加剩余污泥和 人造金剛石廢水。

　　優(yōu)選地，所述向所述厭氧消化反應(yīng)器中添加剩余污泥和人造金 剛石廢水中，所述剩余污泥的體積為所述厭氧消化反應(yīng)器容積的 5%-6%。

　　與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

　　(1)提供了一種將人造金剛石廢水應(yīng)用到剩余污泥厭氧消化提 高產(chǎn)氣率的方法。利用人造金剛石廢水中含有鎳、鐵和鈷，對(duì)剩余 污泥厭氧消化起到積極的酶促作用，促進(jìn)剩余污泥中的產(chǎn)甲烷菌群 的快速生長(zhǎng)繁殖，加速有機(jī)物的降解，從而提高剩余污泥的產(chǎn)氣率。

　　(2)提供了一種人造金剛石廢水重新利用的方法。通過將人造 金剛石廢水添加到剩余污泥中，不僅能夠促進(jìn)剩余污泥的產(chǎn)氣率。 而且，由于人造金剛石廢水不需經(jīng)過任何處理，可直接添加到剩余 污泥中，大大減少了人造金剛石廢水的處理費(fèi)用、實(shí)現(xiàn)了廢物資源 充分利用，并且對(duì)人造金剛石廢水中含有的重金屬元素鎳和鈷起到 了很好的控制作用，避免其污染環(huán)境。該方法為促進(jìn)人造金剛石行 業(yè)清潔生產(chǎn)、減小處理成本、工業(yè)化應(yīng)用、實(shí)現(xiàn)剩余污泥低碳厭氧 消化處理模式提供了一種新模式。

　　(3)本發(fā)明利用人造金剛石廢水進(jìn)行污泥的厭氧消化反應(yīng)來收 集沼氣的方法比不添加人造金剛石廢水的方法在污泥輔酶F420的 含量、污泥輔酶F430的含量、產(chǎn)沼氣量以及沼氣中的甲烷體積含量 均有顯著的提高，分別提高了14.3%、16.1%、17.5%和4.1%。

　　(4)在剩余污泥的厭氧消化反應(yīng)過程中，通過控制反應(yīng)的溫度 為54-56℃且不斷進(jìn)行攪拌，使得剩余污泥中的產(chǎn)甲烷菌快速生長(zhǎng) 繁殖，從而提高剩余污泥的產(chǎn)氣率。

　　(5)在本發(fā)明利用人造金剛石廢水對(duì)剩余污泥進(jìn)行厭氧消化過 程中，采用特定的接種污泥，所用的接種污泥的pH為7.5-8.0，化 學(xué)需氧量為30-35g.L-1，總固體含量為60-65g.L-1，揮發(fā)性固體(VS) 含量為36-44g.L-1，碳氮比為8.5-9.0，這一特定的接種污泥中含有 大量的厭氧微生物，能夠快速啟動(dòng)剩余污泥的厭氧消化反應(yīng)。