[发明专利]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

说明书

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（Waste Active Sludge,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.Performance evaluation of oxygen,air and nitrate for the microaerobic removal of hydrogen sulphide in biogas from sludge digestion.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。