申请日2013.10.12
公开(公告)日2015.11.18
IPC分类号C02F11/04
摘要
本发明属于污泥处理技术领域，涉及一种用于污泥厌氧消化的原位固硫剂及其制备方法和用途。本发明的原位固硫剂有包括以下质量百分含量的组分制成：90.0～95.0%的钢渣、4.9～9.5%的活性铁组分和0.1～0.5%的草酸。本发明的原位固硫剂具有应用简单，可靠性强的优点，该原位固硫剂可有效降低生物气中的硫含量，有利于生物气的能源利用。
权利要求书
1.一种用于污泥厌氧消化的原位固硫剂，其特征在于：该原位固硫剂由包括以下质量百 分比的组分制成：
钢渣90.0～95.0%，
活性铁组分4.9～9.5%，
草酸0.1～0.5%;
所述的活性铁组分选自针铁矿或水铁矿中的一种或者一种以上;
在污泥厌氧消化反应器中加入占污泥湿基质量百分比为0.10～0.50%的原位固硫剂;
所述的污泥为生活污水处理厂的生物污泥;
所述的原位固硫剂在厌氧条件下与生物污泥体系中的硫酸盐还原菌发生还原溶解反应。
2.一种权利要求1所述的原位固硫剂的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
(1)将钢渣粉碎过筛，得到筛下物为钢渣微粉;
(2)将质量百分比为90.0～95.0%的钢渣微粉、质量百分比为4.9～9.5%的活性铁组分和 质量百分比为0.1～0.5%的草酸，混合均匀，研磨通过200目筛，制备得到原位固硫剂。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中过筛的孔径为 0.124mm～0.038mm。
4.一种权利要求1所述的原位固硫剂用作污泥厌氧消化过程生物气脱硫的用途。
说明书
一种用于污泥厌氧消化的原位固硫剂及其制备方法和用途
技术领域
本发明属于污泥处理技术领域，涉及一种用于污泥厌氧消化的原位固硫剂及其制备方法 和用途。
背景技术
废弃活性污泥(WasteActiveSludge,WAS)是污水处理厂在处理污水过程中产生的副产 物。厌氧消化作为现代化污水处理厂的一个重要处理工艺，可作为一种多功能的能源再生途 径。厌氧消化将大部份有机组分转化成生物气。生物气的主要成分为甲烷和二氧化碳，可用 于热量和蒸汽的生产、电力/热电联产，或作为车用燃料。在任何这些利用途径中，生物气都 必须根据其进一步利用目的去除杂质，如硫化物。生物气中的硫化物会腐蚀内燃机并缩短内 燃机的寿命，也会减少金属管道的寿命。对于生物气用于热电联产，可接受的硫化氢含量大 约是<100mg/Nm3，而当用作车辆燃料时，需要进一步将硫化氢含量降低至<5mg/Nm3。此外， 硫化氢还具有相对大多数其他异味化合物的极低恶臭阈值(0.41ppb)，并在高浓度条件下对 人体表现剧烈毒性。
目前，国内外削减污泥厌氧消化生物气中硫含量的方法主要包括有污泥调理法、厌氧消 化反应器氧化法和生物气异位处理法。
适当的污泥调理可在一定程度上降低生物气中硫化氢含量，但效果一般较差，还需要进 一步深度处理。生物气的异位处理法是指将收集的生物气进行脱硫处理，又可分为物理法、 化学法以及生物法，目前已经得到广泛的研究和应用。物理法主要是利用吸附材料，如最常 见的活性炭等，吸附生物气中的硫化氢。化学法主要是通过添加各种氧化剂，包括KMnO4、 KNO3、FeCl3、Fe(OH)3等，以化学氧化硫化氢。生物法主要是指通过生物喷淋滤池等技术， 利用特定微生物的氧化作用，将生物气中的硫化氢进行生物氧化。尽管生物气的异位处理法 具有较高处理效率，但需要配备额外的处理设施或者处理构筑物。而厌氧消化反应器氧化法 是近年来的重点研究方向。硝酸盐等氧化剂的加入虽然可以提高污泥体系的氧化还原电位， 但是被认为对减少生物气中硫化氢含量的效果不佳。最近，Diaz等发现利用向污泥厌氧反应 器中鼓入氧气或者空气，可以显著降低生物气中的硫化氢含量，而且对污泥厌氧消化没有损 坏。[Diaz,I.,Lopes,A.C.,Perez,S.I.,Fdz-Polanco,M.,2010.Performanceevaluationofoxygen, airandnitrateforthemicroaerobicremovalofhydrogensulphideinbiogasfromsludgedigestion. Bioresour.Technol.101(20),7724-7730]但是，该方法需对厌氧消化反应器进行改造，并增加 鼓风装置，同时存在降低生物气中甲烷含量的风险。
总而言之，尽管目前已有多种方法可以有效降低污泥厌氧消化的生物气硫化氢含量，但 是人们仍然寻求一种操作简单，仅仅是向厌氧消化反应器添加功能组分，即可长时间高效降 低生物气中硫化氢含量的方法。而这对污泥生物气能源再利用具有非常重要的作用。
发明内容
本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷而提供一种用于污泥厌氧消化的原位固硫剂。
本发明的另一个目的是提供一种上述原位固硫剂的制备方法。
本发明的第三个目的是提供一种上述原位固硫剂用作污泥厌氧消化过程中原位固硫剂的 用途，进行生物气脱硫。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于污泥厌氧消化的原位固硫剂，该原位固硫剂由包括以下质量百分比的组分制成：
钢渣90.0～95.0%，
活性铁组分4.9～9.5%，
草酸0.1～0.5%。
所述的活性铁组分选自针铁矿(goethite)、水铁矿(ferrihydrite)或水赤铁矿(hydrohematite) 中的一种或者一种以上。
针铁矿的CAS登录号为1310-14-1，水铁矿的CAS登录号为39473-89-7，水赤铁矿的CAS 登录号为12063-14-8。其中针铁矿、水铁矿和水赤铁矿的制备方法根据Schwertmann,Udoand Cornell,R.MIronoxidesinthelaboratory:preparationandcharacterization(2ndcompletely revisedandextendededition).Wiley-VCH,Weinheim;NewYork,2000。
所述的污泥为生活污水处理厂的生物污泥。
一种上述原位固硫剂的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将钢渣粉碎后过筛，得到筛下物为钢渣微粉;
(2)将质量百分比为90.0～95.0%的前述钢渣微粉、质量百分比为4.9～9.5%的活性铁组 分和质量百分比为0.1～0.5%的草酸，混合均匀，研磨通过200目筛，制备得到原位固硫剂。
所述的步骤(1)中过筛的孔径为0.124mm～0.038mm。
一种上述原位固硫剂用作污泥厌氧消化过程中原位固硫剂的用途，进行生物气脱硫。
所述的用途包括以下步骤：在污泥厌氧消化反应器中加入占污泥湿基质量百分比为 0.10～0.50%的原位固硫剂，搅拌均匀。
本发明同现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本发明的原位固硫剂在厌氧条件下，与生物污泥体系中的硫酸盐还原菌或者其代谢产 物发生还原溶解反应，具有相对选择性，作用有效时间长，过程中不需要重复添加。污泥厌 氧消化经过本发明方法处理后，生物气中硫化氢的平均去除率可以达到95%～99%。
2、本发明的原位固硫剂中所使用的钢渣为钢铁工业的废物，可以实现废物的资源化再利 用，成本低廉。
3、本发明的原位固硫剂用于污泥厌氧消化的方法，具有操作简便、不需要额外装置/设 施，可靠性强等优点。