一种厌氧发酵处理高浓度有机废水产沼气的方法技术

本发明专利技术提供了一种厌氧发酵处理高浓度有机废水产沼气的方法，涉及废液处理领域。包括：将粒径为5mm的改性生物炭与高浓度有机废水混合、吸附，得到低浓度有机废水和吸附生物炭；将低浓度有机废水与粒径为10～20mm的改性生物炭、厌氧污泥混合、厌氧发酵，得到沼液；将沼液对吸附生物炭进行解吸附，得到废液；将所废液与粒径为10～20mm的生物炭、厌氧颗粒污泥混合、厌氧发酵，实现高浓度有机废水的处理。采用本发明专利技术提供的方法，废水处理效率在85％以上，沼气产率为0.45Nm3/kg COD以上，其中甲烷含量在65％以上。在65％以上。在65％以上。

【技术实现步骤摘要】
一种厌氧发酵处理高浓度有机废水产沼气的方法


[0001]本专利技术涉及废液处理领域，特别是涉及一种厌氧发酵处理高浓度有机废水产沼气的方法。

技术介绍

[0002]农作物秸秆是主要的农业废弃物之一，根据统计数据显示，2021年我国秸秆产生量为8.65亿吨。随着农业生产的不断发展和生活能源消费结构的逐步改善，秸秆利用问题日益突出，成为农村面源污染的新源头。生物炭作为一种生物相容的导电多孔吸附材料，有利于厌氧发酵功能微生物的繁殖和栖息，可以增加微生物的数量以及活性，同时，由于其拥有大量的醌、氢醌等含氧官能团，能够充当电子穿梭体进而促进微生物的直接种间电子传递。因此，利用秸秆制备生物炭是其高值化利用的一条重要途径。
[0003]厌氧微生物法仅在处理中、低浓度有机废水的效果较为理想，但抵抗高浓度废水中污染物冲击的能力较弱，通常在处理高浓度废水如热化学副产物废水、工业废水、精细化工废水、农药废水、制药废水、屠宰废水等时需要提前对废水进行吸收、稀释等预处理。同时，厌氧微生物生长、繁殖速度较为缓慢，所以反应器的启动时间较长，造成反应器处理效率降低和成本的升高。因此，采用多种技术耦合实现高浓度有机废水的高效梯阶处理至关重要。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种厌氧发酵处理高浓度有机废水产沼气的方法，本专利技术充分利用生物炭的物理化学特性以及厌氧发酵技术实现对高浓度有机废水的高效梯阶深度处理。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种厌氧发酵处理高浓度有机废水产沼气的方法，包括以下步骤：
[0007]1)将粒径为5mm的改性生物炭与高浓度有机废水混合、吸附，得到低浓度有机废水和吸附后生物炭；
[0008]2)将所述步骤1)得到的低浓度有机废水与粒径为10～20mm的改性生物炭、厌氧污泥混合，经厌氧发酵后得到沼液；
[0009]3)将所述步骤2)得到的沼液对步骤1)得到的吸附后生物炭进行解吸附，得到废液；
[0010]4)将所述步骤3)得到的废液与粒径为10～20mm的改性生物炭、厌氧污泥混合、厌氧发酵，实现高浓度有机废水的处理。
[0011]优选的，所述步骤1)、步骤2)和步骤4)改性生物炭的制备方法都包括：
[0012]将农作物秸秆进行碳化处理，得到生物炭；
[0013]将所述生物炭进行活化改性，得到改性生物炭。
[0014]优选的，所述农作物秸秆包括小麦秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆、花生秸秆和棉花秸
秆中的一种或几种。
[0015]优选的，所述碳化处理包括水热碳化处理或热解碳化处理；
[0016]所述水热碳化处理的条件包括：温度为180～300℃，时间为1～3h；
[0017]所述热解碳化处理的条件包括：温度为300～1000℃，时间为0.5～2h。
[0018]优选的，所述活化改性包括化学浸渍法和/或物理球磨法。
[0019]优选的，所述步骤1)、步骤2)和步骤4)改性生物炭的添加量都为5～15g/L。
[0020]优选的，所述步骤2)和步骤4)厌氧污泥都包括厌氧颗粒污泥；
[0021]所述厌氧污泥的添加量为15％
‑
25％，为体积百分含量。
[0022]优选的，所述步骤2)和步骤4)厌氧发酵的条件都包括：发酵温度为35～38℃，发酵时间为30～35d，搅拌转速为100～120rpm。
[0023]本专利技术是以农作物秸秆类作为原料，粉碎成不同粒径采用水热或热解工艺制备粉末生物炭和颗粒生物炭，并对生物炭进行改性活化提升其品质。首先将粉末生物炭用作吸附剂对高浓度有机废水进行吸附处理，将高浓度有机废水经过吸附后转化成低浓度有机废水，再进行厌氧发酵产沼气。另外将颗粒生物炭作为UASB的载体材料使用，同时颗粒生物炭作为发酵强化剂提升沼气产量的同时也可提升沼气中甲烷的含量。厌氧发酵后沼液可用于粉末生物炭解吸附阶段的水源，解吸附后的粉末生物炭可回收利用继续用于吸附阶段，实现循环利用。解吸附后的低浓度有机废水再次进入UASB发酵罐中进行处理。
[0024]本专利技术的有益效果为：
[0025]采用本专利技术提供的方法，处理效率在83％以上，沼气产率为0.45Nm3/kg COD以上，其中甲烷含量在65％以上。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0027]图1为本专利技术厌氧发酵处理高浓度有机废水产沼气的流程图。
具体实施方式
[0028]本专利技术提供了一种厌氧发酵处理高浓度有机废水产沼气的方法，包括以下步骤：
[0029]1)将粒径为5mm的改性生物炭与高浓度有机废水混合、吸附，得到低浓度有机废水和吸附后生物炭；
[0030]2)将所述步骤1)得到的低浓度有机废水与粒径为10～20mm的改性生物炭、厌氧污泥混合，经厌氧发酵后得到沼液；
[0031]3)将所述步骤2)得到的沼液对步骤1)得到的吸附后生物炭进行解吸附，得到废液；
[0032]4)将所述步骤3)得到的废液与粒径为10～20mm的改性生物炭、厌氧污泥混合、厌氧发酵，实现高浓度有机废水的处理。
[0033]本专利技术将粒径为5mm的生物炭与高浓度有机废水混合、吸附，得到低浓度有机废水和吸附生物炭。
[0034]在本专利技术中，所述改性生物炭的添加量优选为5～15g/L。在本专利技术中，所述吸附的
条件优选包括搅拌转速为80～120rpm、吸附时间为0.5～3.0h。
[0035]在本专利技术中，所述改性生物炭的制备方法优选包括：将农作物秸秆进行碳化处理，得到生物炭；将所述生物炭进行活化改性后，得到改性生物炭。
[0036]在本专利技术中，所述农作物秸秆优选包括小麦秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆、花生秸秆和棉花秸秆中的一种或几种。
[0037]在本专利技术中，所述碳化处理优选包括水热碳化处理或热解碳化处理。在本专利技术中，所述水热碳化处理的条件优选包括：温度为180～300℃，时间为1～3h。在本专利技术中，所述热解碳化处理的条件优选包括：温度为300～1000℃，时间为0.5～2h。
[0038]在本专利技术中，所述活化改性优选包括化学浸渍法和/或物理球磨法。在本发专利技术中，所述化学浸渍法优选包括酸浸渍法和/或碱浸渍法。本专利技术对所述酸浸渍法和碱浸渍法的条件没有特殊限定，本领域技术人员按照现有技术操作即可，如《侯启雄.活性炭浸渍丁二酸用于脱除燃煤烟气零价汞的研究,中北大学,2016年,硕士学位论文》、《王旭等.基于响应曲面漆酶处理杨木碱浸渍废液条件的优化,工业水处理,2021,41(10)67
‑
72》。本专利技术对所述物理球磨法没有特殊限定，本领域技术人员按照现有技术常规操作即可，如《宋俊等.球磨法制备Si@Cu复合材料相演变及循环性能研究,化工新型材料,2023,11》。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种厌氧发酵处理高浓度有机废水产沼气的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将粒径为5mm的改性生物炭与高浓度有机废水混合、吸附，得到低浓度有机废水和吸附后生物炭；2)将所述步骤1)得到的低浓度有机废水与粒径为10～20mm的改性生物炭、厌氧污泥混合，经厌氧发酵后得到沼液；3)将所述步骤2)得到的沼液对步骤1)得到的吸附后生物炭进行解吸附，得到废液；4)将所述步骤3)得到的废液与粒径为10～20mm的改性生物炭、厌氧污泥混合、厌氧发酵，实现高浓度有机废水的处理。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)、步骤2)和步骤4)改性生物炭的制备方法都包括：将农作物秸秆进行碳化处理，得到生物炭；将所述生物炭进行活化改性，得到改性生物炭。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述农作物秸秆包括小麦秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆、花生秸秆和棉花秸秆中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：申瑞霞，赵立欣，于佳动，姚宗路，罗娟，
申请(专利权)人：中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，
类型：发明
国别省市：