一種用于污泥厭氧消化的原位固硫劑及其制備方法和用途
【專利摘要】本發(fā)明屬于污泥處理【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種用于污泥厭氧消化的原位固硫劑及其制備方法和用途。本發(fā)明的原位固硫劑有包括以下質(zhì)量百分含量的組分制成：90.0～95.0%的鋼渣、4.9～9.5%的活性鐵組分和0.1～0.5%的草酸。本發(fā)明的原位固硫劑具有應(yīng)用簡單，可靠性強的優(yōu)點，該原位固硫劑可有效降低生物氣中的硫含量，有利于生物氣的能源利用。
【專利說明】—種用于污泥厭氧消化的原位固硫劑及其制備方法和用途
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于污泥處理【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種用于污泥厭氧消化的原位固硫劑及其制備方法和用途。
【背景技術(shù)】
[0002]廢棄活性污泥(Waste Active Sludge, WAS)是污水處理廠在處理污水過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物。厭氧消化作為現(xiàn)代化污水處理廠的一個重要處理工藝，可作為一種多功能的能源再生途徑。厭氧消化將大部份有機組分轉(zhuǎn)化成生物氣。生物氣的主要成分為甲烷和二氧化碳，可用于熱量和蒸汽的生產(chǎn)、電力/熱電聯(lián)產(chǎn)，或作為車用燃料。在任何這些利用途徑中，生物氣都必須根據(jù)其進一步利用目的去除雜質(zhì)，如硫化物。生物氣中的硫化物會腐蝕內(nèi)燃機并縮短內(nèi)燃機的壽命，也會減少金屬管道的壽命。對于生物氣用于熱電聯(lián)產(chǎn)，可接受的硫化氫含量大約是〈100mg/Nm3，而當(dāng)用作車輛燃料時，需要進一步將硫化氫含量降低至<5mg/Nm30此外，硫化氫還具有相對大多數(shù)其他異味化合物的極低惡臭閾值(0.41ppb)，并在高濃度條件下對人體表現(xiàn)劇烈毒性。
[0003]目前，國內(nèi)外削減污泥厭氧消化生物氣中硫含量的方法主要包括有污泥調(diào)理法、厭氧消化反應(yīng)器氧化法和生物氣異位處理法。
[0004]適當(dāng)?shù)奈勰嗾{(diào)理可在一定程度上降低生物氣中硫化氫含量，但效果一般較差，還需要進一步深度處理。生物氣的異位處理法是指將收集的生物氣進行脫硫處理，又可分為物理法、化學(xué)法以及生物法，目前已經(jīng)得到廣泛的研究和應(yīng)用。物理法主要是利用吸附材料，如最常見的活性炭等，吸附生物氣中的硫化氫?；瘜W(xué)法主要是通過添加各種氧化劑，包括KMn04、KN03、FeCl3、Fe (OH) 3等，以化學(xué)氧化硫化氫。生物法主要是指通過生物噴淋濾池等技術(shù)，利用特定微生物的氧化作用，將生物氣中的硫化氫進行生物氧化。盡管生物氣的異位處理法具有較高處理效率，但需要配備額外的處理設(shè)施或者處理構(gòu)筑物。而厭氧消化反應(yīng)器氧化法是近年來的重點研究方向。硝酸鹽等氧化劑的加入雖然可以提高污泥體系的氧化還原電位，但是被認(rèn)為對減少生物氣中硫化氫含量的效果不佳。最近，Diaz等發(fā)現(xiàn)利用向污泥厭氧反應(yīng)器中鼓入氧氣或者空氣，可以顯著降低生物氣中的硫化氫含量，而且對污泥厭氧消化沒有損壞。[Diaz, 1., Lopes, A.C., Perez, S.1., Fdz-Polanco, M., 2010.Performanceevaluation of oxygen, air and nitrate for the microaerobic removal of hydrogensulphide in biogas from sludge digestion.Bioresour.Technol.101 (20), 7724-7730]但是，該方法需對厭氧消化反應(yīng)器進行改造，并增加鼓風(fēng)裝置，同時存在降低生物氣中甲烷含量的風(fēng)險。
[0005]總而言之，盡管目前已有多種方法可以有效降低污泥厭氧消化的生物氣硫化氫含量，但是人們?nèi)匀粚で笠环N操作簡單，僅僅是向厭氧消化反應(yīng)器添加功能組分，即可長時間高效降低生物氣中硫化氫含量的方法。而這對污泥生物氣能源再利用具有非常重要的作用。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供一種用于污泥厭氧消化的原位固硫劑。
[0007]本發(fā)明的另一個目的是提供一種上述原位固硫劑的制備方法。
[0008]本發(fā)明的第三個目的是提供一種上述原位固硫劑用作污泥厭氧消化過程中原位固硫劑的用途，進行生物氣脫硫。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0010]一種用于污泥厭氧消化的原位固硫劑，該原位固硫劑由包括以下質(zhì)量百分比的組分制成:[0011]鋼渣90.0 ~95.0%，
[0012]活性鐵組分4.9~9.5%，
[0013]草酸0.1 ~0.5%。
[0014]所述的活性鐵組分選自針鐵礦(goethite)、水鐵礦(ferrihydrite)或水赤鐵礦(hydrohematite)中的一種或者一種以上。
[0015]針鐵礦的CAS登錄號為1310-14-1，水鐵礦的CAS登錄號為39473_89_7，水赤鐵礦的CAS登錄號為12063-14-8。其中針鐵礦、水鐵礦和水赤鐵礦的制備方法根據(jù)SchwertmannjUdo and Cornell, R.M Iron oxides in the laboratory:preparationand characterization (2nd completely revised and extended edition).Wiley-VCHjWeinheimjNew York, 2000。
[0016]所述的污泥為生活污水處理廠的生物污泥。
[0017]一種上述原位固硫劑的制備方法，該方法包括以下步驟:
[0018](I)將鋼渣粉碎后過篩，得到篩下物為鋼渣微粉；
[0019](2)將質(zhì)量百分比為90.0~95.0%的前述鋼渣微粉、質(zhì)量百分比為4.9~9.5%的活性鐵組分和質(zhì)量百分比為0.1~0.5%的草酸，混合均勻，研磨通過200目篩，制備得到原位固硫劑。
[0020]所述的步驟(1)中過篩的孔徑為0.124mm~0.038mm。
[0021]一種上述原位固硫劑用作污泥厭氧消化過程中原位固硫劑的用途，進行生物氣脫硫O
[0022]所述的用途包括以下步驟:在污泥厭氧消化反應(yīng)器中加入占污泥濕基質(zhì)量百分比為0.10~0.50%的原位固硫劑，攪拌均勻。
[0023]本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果:
[0024]1、本發(fā)明的原位固硫劑在厭氧條件下，與生物污泥體系中的硫酸鹽還原菌或者其代謝產(chǎn)物發(fā)生還原溶解反應(yīng)，具有相對選擇性，作用有效時間長，過程中不需要重復(fù)添加。污泥厭氧消化經(jīng)過本發(fā)明方法處理后，生物氣中硫化氫的平均去除率可以達(dá)到95%~99%。
[0025]2、本發(fā)明的原位固硫劑中所使用的鋼渣為鋼鐵工業(yè)的廢物，可以實現(xiàn)廢物的資源化再利用，成本低廉。
[0026]3、本發(fā)明的原位固硫劑用于污泥厭氧消化的方法，具有操作簡便、不需要額外裝置/設(shè)施，可靠性強等優(yōu)點?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明實施例中表征污泥厭氧消化中生物氣體積的檢測示意圖。
[0028]圖2是表征污泥厭氧消化生物氣中硫化氫含量的檢測示意圖。
[0029]圖3是本發(fā)明實施例1對生物氣中硫化氫去除效果圖。
[0030]圖4是本發(fā)明實施例2對生物氣中硫化氫去除效果圖。
[0031]圖5是本發(fā)明實施例3對生物氣中硫化氫去除效果圖。
[0032]附圖標(biāo)注；
[0033]I玻璃血清瓶， 2污泥樣品，
[0034]3硅膠密封塞， 4針頭式導(dǎo)管，
[0035]5氣量控制開關(guān)，6玻璃注射器，
[0036]7氣泡式硫化氫吸收管
【具體實施方式】
[0037]以下結(jié)合附圖所示實 施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0038]實施例1
[0039]鋼渣為某鋼鐵廠煉鋼過程中產(chǎn)生的熱罐渣，X射線熒光光譜分析(XRF)分析顯示主要物質(zhì)組成如表1所示。
[0040]表1
[0041]
【權(quán)利要求】
1.一種用于污泥厭氧消化的原位固硫劑，其特征在于:該原位固硫劑由包括以下質(zhì)量百分比的組分制成: 鋼渣90.0 ~95.0%, 活性鐵組分4.9~9.5%， 草酸0.1~0.5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位固硫劑，其特征在于:所述的活性鐵組分選自針鐵礦、水鐵礦或水赤鐵礦中的一種或者一種以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位固硫劑，其特征在于:所述的污泥為生活污水處理廠的生物污泥。
4.一種權(quán)利要求1-3中任一所述的原位固硫劑的制備方法，其特征在于:該方法包括以下步驟: (1)將鋼渣粉碎過篩，得到篩下物為鋼渣微粉； (2)將質(zhì)量百分比為90 .0~95.0%的鋼渣微粉、質(zhì)量百分比為4.9~9.5%的活性鐵組分和質(zhì)量百分比為0.1~0.5%的草酸，混合均勻，研磨通過200目篩，制備得到原位固硫劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于:所述的步驟(1)中過篩的孔徑為0.124mm ~0.038mm。
6.一種權(quán)利要求1-3中任一所述的原位固硫劑用作污泥厭氧消化過程生物氣脫硫的用途。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用途，其特征在于:在污泥厭氧消化反應(yīng)器中加入占污泥濕基質(zhì)量百分比為0.10~0.50%的原位固硫劑，攪拌均勻。
【文檔編號】C02F11/04GK103539328SQ201310475730
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】趙由才, 蘇良湖, 汪寶英, 曹先艷, 牛冬杰, 柴曉利, 宋玉 申請人:同濟大學(xué)