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】
[0001] 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)】
[0002] 剩余污泥是城市污水處理廠處理廢水過(guò)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(wú)害化處理。
[0003]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(guò)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(lái)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(wèn)題。
[0004]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(guò)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(guò)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(guò)復(fù)雜的處理 過(guò)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(guò)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(wàn)元，負(fù)擔(dān)較重。
[0005]有鑒于此，特提出本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]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。
[0007]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：
[0008]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：
[0009]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；
[0010] 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。
[0011] 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。
[0012] 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(guò)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(guò)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。
[0013] 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(lái)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%。
[0014] 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：
[0015] 向剩余污泥和人造金剛石廢水中添加接種污泥；
[0016] 所述接種污泥的pH為7. 5-8. 0,化學(xué)需氧量為30-35g.L\總固體（TS)含量為 60-65g.L\揮發(fā)性固體含量為36-44g.L\碳氮比為8. 5-9. 0。
[0017] 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(guò)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\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(guò)程中 的酒精糟液經(jīng)高溫（54-56°C)厭氧消化后的污泥。
[0018] 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)。
[0019] 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(guò)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.lmg.L1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(lái)危害。
[0020] 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°C，且進(jìn)行攪拌。
[0021] 在剩余污泥的厭氧消化反應(yīng)過(guò)程中，通過(guò)控制反應(yīng)的溫度為54-56°C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°C，且攪拌的速率為80-90r. min
[0022] 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：
[0023] 將接種污泥在54-56°C的溫度下厭氧消化20-24小時(shí)，且在厭氧消化反應(yīng)過(guò)程中 對(duì)所述接種污泥進(jìn)行攪拌。
[0024] 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°C的溫度下厭氧消化20-24小時(shí)，且在 厭氧消化反應(yīng)過(guò)程中對(duì)所述接種污泥進(jìn)行攪拌。
[0025] 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。
[0026] 優(yōu)選地，所述厭氧消化反應(yīng)過(guò)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；
[0027] 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。
[0028] 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%。
[0029] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
[0030] (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。
[0031] (2)提供了一種人造金剛石廢水重新利用的方法。通過(guò)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(guò)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。
[0032] (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(lái)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%。
[0033] (4)在剩余污泥的厭氧消化反應(yīng)過(guò)程中，通過(guò)控制反應(yīng)的溫度為54_56°C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。
[0034] (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(guò)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\總固體含量為 60-65g.L\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)。
【附圖說(shuō)明】
[0035] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，以下將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。
[0036] 圖1為實(shí)施例6所用的裝置示意圖；
[0037] 圖2為實(shí)施例6污泥厭氧消化產(chǎn)氣穩(wěn)定運(yùn)行后，污泥的掃描電子顯微鏡圖；
[0038] 圖3為對(duì)比例污泥厭氧消化產(chǎn)氣穩(wěn)定運(yùn)行后，污泥的掃描電子顯微鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì) 理解，下列實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而不應(yīng)視為限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中未注明具體 條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為 可以通過(guò)市售購(gòu)買(mǎi)獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
[0040] 實(shí)施例1
[0041] 本實(shí)施例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， 主要包括如下步驟：
[0042] 將剩余污泥和人造金剛石廢水混勻后進(jìn)行厭氧