利用人造金刚石废水提高剩余污泥厌氧消化产气率的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及环境保护领域，具体而言，涉及一种利用人造金刚石废水提高剩余污 泥厌氧消化产气率的方法。
【背景技术】
[0002] 剩余污泥是城市污水处理厂处理废水过程中的副产物。它的含水率高、体积大、成 分复杂，需对其进行稳定化、减量化、资源化、无害化处理。
[0003]厌氧消化是一种处理成本低、且能回收生物能源沼气、并能杀灭多数病原菌使污 泥稳定的处理方法，并且经过厌氧消化处理后的剩余污泥还可以土地利用。因此，采用厌氧 消化方法处理剩余污泥以获得生物能源沼气的方法越来越受到人们的关注，而如何提高剩 余污泥的产气率也成为研究的热点问题。
[0004]人造金刚石在合成阶段要在合成原料中加入金属镍、铁和少量的金属钴作为催化 剂，然后对合成体进行酸洗等纯化处理。纯化处理过程中未参加反应的镍、铁和少量的钴被 融入带进废水当中，这样人造金刚石生产过程中，会产生大量的含有镍、铁和少量的钴的废 水。这一废水中含有的镍和钴为重金属离子，不能直接排放到环境中，必须经过复杂的处理 过程，使得废水中的重金属离子达到排放标准才可以。这一处理过程成本较为昂贵，每年人 造金刚石生产企业在处理废水上花费近千万元，负担较重。
[0005]有鉴于此，特提出本发明。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种利用人造金刚石废水提高剩余污泥厌氧消化产气率 的方法。该方法中，将人造金刚石废水添加到剩余污泥中，利用人造金刚石废水中含有镍、 铁和钴，对剩余污泥厌氧消化起到积极的酶促作用，促进剩余污泥中的产甲烷菌群的快速 生长繁殖，从而提高剩余污泥的产气率。同时，该方法还大大减少了人造金刚石废水的处理 费用、实现了废物资源充分利用，并且对人造金刚石废水中含有的重金属元素镍和钴起到 了很好的控制作用，避免其污染环境。
[0007]为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
[0008]利用人造金刚石废水提高剩余污泥厌氧消化产气率的方法，包括如下步骤：
[0009]将剩余污泥和人造金刚石废水混匀后进行厌氧消化反应直至污泥厌氧消化产气 稳定运行；
[0010] 所述人造金刚石废水中，镍的含量为4500-5000mg/L，铁的含量为8500-9000mg/L，钴的含量为350-400mg/L。
[0011] 本发明提供了一种将人造金刚石废水应用到剩余污泥厌氧消化提高污泥产气率 的处理的方法。利用人造金刚石废水中含有镍、铁和钴，对剩余污泥厌氧消化起到积极的酶 促作用，促进剩余污泥中的产甲烷菌群的快速生长繁殖，从而提高剩余污泥的产气率。
[0012] 除此之外，本发明还提供了一种人造金刚石废水重新利用的方法。通过将人造金 刚石废水添加到剩余污泥中，不仅能够促进剩余污泥的产气率。而且，由于人造金刚石废水 不需经过任何处理，可直接添加到剩余污泥中，大大减少了人造金刚石废水的处理费用、实 现了废物资源充分利用，并且对人造金刚石废水中含有的重金属元素镍和钴起到了很好的 控制作用，避免其污染环境。该方法为促进人造金刚石行业清洁生产、减小处理成本、工业 化应用、实现剩余污泥低碳厌氧消化处理模式提供了一种新模式。
[0013] 当污泥厌氧消化产气稳定时，污泥的厌氧反应已经稳定运行。此时，经检测，本发 明利用人造金刚石废水进行污泥的厌氧消化反应来收集沼气的方法比不添加人造金刚石 废水的方法在污泥辅酶F420的含量、污泥辅酶F430的含量、产沼率以及沼气中的甲烷体积 含量均有显著的提高，分别提高了 14. 3%、16. 1%、17. 5%和4. 1%。
[0014] 优选地，所述将剩余污泥和人造金刚石废水混匀之前还包括如下步骤：
[0015] 向剩余污泥和人造金刚石废水中添加接种污泥；
[0016] 所述接种污泥的pH为7. 5-8. 0,化学需氧量为30-35g.L\总固体（TS)含量为 60-65g.L\挥发性固体含量为36-44g.L\碳氮比为8. 5-9. 0。
[0017] 接种污泥中含有丰富的厌氧微生物，当对剩余污泥进行厌氧消化反应时，将接种 污泥添加到剩余污泥中与并与人造金刚石废水混合均匀，接种污泥中富含的厌氧微生物能 够快速启动剩余污泥的厌氧消化反应，并大大加快厌氧消化反应的速率。进一步优选地，在 本发明利用人造金刚石废水对剩余污泥进行厌氧消化过程中，采用特定的接种污泥，所用 的接种污泥的pH为7. 5-8. 0,化学需氧量为30-35g.L-1，总固体含量为60-65g.L-1，挥发性 固体（VS)含量为36-44g.L\碳氮比为8. 5-9. 0,这一特定的接种污泥中含有大量的厌氧微 生物，能够快速启动剩余污泥的厌氧消化反应。更优选地，所述接种污泥为酒精生产过程中 的酒精糟液经高温（54-56°C)厌氧消化后的污泥。
[0018] 优选地，所述向接种污泥中添加剩余污泥和人造金刚石废水中，所述人造金刚石 废水的添加的体积与所述接种污泥和所述剩余污泥总体积之比为1 : (4500-5000)，这样加 入金刚石废水体积产生的误差可以在接受的误差范围内。
[0019] 本发明在利用人造金刚石废水进行剩余污泥厌氧消化产气的过程中，人造金刚石 废水的添加量影响剩余污泥的厌氧消化效率。人造金刚石废水的添加量较少时，不能有效 催化剩余污泥的厌氧消化。而经厌氧消化后的剩余污泥可回收进行土地利用，若是添加的 量较多时，由于人造金刚石废水中含有的镍和钴为重金属元素，对环境有危害。因此，本发 明中控制人造金刚石废水的添加量为所述接种污泥和所述剩余污泥总体积的五千分之一 至四千五分之一，保证污泥中的镍的含量在0. 9-1.lmg.L1的范围内，并且加入金刚石废水 体积产生的误差可以在接受的误差范围内。既能够提高剩余污泥的厌氧消化作用，同时又 不会对污泥后续利用带来危害。
[0020] 优选地，所述进行厌氧消化反应这一步骤中，反应的温度为54-56°C，且进行搅拌。
[0021] 在剩余污泥的厌氧消化反应过程中，通过控制反应的温度为54-56°C且不断进行 搅拌，使得剩余污泥中的产甲烷菌快速生长繁殖，从而提高剩余污泥的产气率。进一步优选 地，所述进行厌氧消化反应这一步骤中，反应的温度为54-56°C，且搅拌的速率为80-90r. min
[0022] 优选地，所述向剩余污泥和人造金刚石废水中添加接种污泥之前，还包括如下步 骤：
[0023] 将接种污泥在54-56°C的温度下厌氧消化20-24小时，且在厌氧消化反应过程中 对所述接种污泥进行搅拌。
[0024] 为了更好更快地启动剩余污泥的厌氧消化反应，本发明在将接种污泥投入使用前 对接种污泥进行进一步地活化：将接种污泥在50-60°C的温度下厌氧消化20-24小时，且在 厌氧消化反应过程中对所述接种污泥进行搅拌。
[0025] 优选地，所述厌氧消化反应在厌氧消化反应器中进行。
[0026] 优选地，所述厌氧消化反应过程中，每天向所述厌氧消化反应器中进料一次，并在 进料前排出等体积的所述厌氧消化反应器中的物料，直至污泥厌氧消化产气稳定运行；
[0027] 所述进料具体包括：向所述厌氧消化反应器中添加剩余污泥和人造金刚石废水。
[0028] 优选地，所述向所述厌氧消化反应器中添加剩余污泥和人造金刚石废水中，所述 剩余污泥的体积为所述厌氧消化反应器容积的5% -6%。
[0029] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0030] (1)提供了一种将人造金刚石废水应用到剩余污泥厌氧消化提高产气率的方法。 利用人造金刚石废水中含有镍、铁和钴，对剩余污泥厌氧消化起到积极的酶促作用，促进剩 余污泥中的产甲烷菌群的快速生长繁殖，加速有机物的降解，从而提高剩余污泥的产气率。
[0031] (2)提供了一种人造金刚石废水重新利用的方法。通过将人造金刚石废水添加到 剩余污泥中，不仅能够促进剩余污泥的产气率。而且，由于人造金刚石废水不需经过任何处 理，可直接添加到剩余污泥中，大大减少了人造金刚石废水的处理费用、实现了废物资源充 分利用，并且对人造金刚石废水中含有的重金属元素镍和钴起到了很好的控制作用，避免 其污染环境。该方法为促进人造金刚石行业清洁生产、减小处理成本、工业化应用、实现剩 余污泥低碳厌氧消化处理模式提供了一种新模式。
[0032] (3)本发明利用人造金刚石废水进行污泥的厌氧消化反应来收集沼气的方法比不 添加人造金刚石废水的方法在污泥辅酶F420的含量、污泥辅酶F430的含量、产沼气量以及 沼气中的甲烷体积含量均有显著的提高，分别提高了 14. 3%、16. 1%、17. 5%和4. 1%。
[0033] (4)在剩余污泥的厌氧消化反应过程中，通过控制反应的温度为54_56°C且不断 进行搅拌，使得剩余污泥中的产甲烷菌快速生长繁殖，从而提高剩余污泥的产气率。
[0034] (5)在本发明利用人造金刚石废水对剩余污泥进行厌氧消化过程中，采用特定 的接种污泥，所用的接种污泥的pH为7. 5-8. 0,化学需氧量为30-35g.L\总固体含量为 60-65g.L\挥发性固体（VS)含量为36-44g.L-1，碳氮比为8. 5-9. 0,这一特定的接种污泥 中含有大量的厌氧微生物，能够快速启动剩余污泥的厌氧消化反应。
【附图说明】
[0035] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0036] 图1为实施例6所用的装置示意图；
[0037] 图2为实施例6污泥厌氧消化产气稳定运行后，污泥的扫描电子显微镜图；
[0038] 图3为对比例污泥厌氧消化产气稳定运行后，污泥的扫描电子显微镜图。
【具体实施方式】
[0039] 下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会 理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体 条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为 可以通过市售购买获得的常规产品。
[0040] 实施例1
[0041] 本实施例提供了一种利用人造金刚石废水提高剩余污泥厌氧消化产气率的方法， 主要包括如下步骤：
[0042] 将剩余污泥和人造金刚石废水混匀后进行厌氧