申请日2016.04.22
公开(公告)日2016.08.03
IPC分类号C02F9/10; C12P5/02; C12P3/00
摘要
本发明公开一种提高能源化效率的污水处理方法，包括第1次处理，包括如下步骤：A、在预热处理后的污水中加入谷壳酸解液，泵入产氢反应器内进行第1次产氢反应，收集氢气;B、将步骤A反应后剩余废液的90%泵入产甲烷反应器内，进行第1次产甲烷反应并收集甲烷;C、在步骤B中，向甲烷反应器中加入微量金属元素溶液;D、将步骤C反应后剩余液体的90%排出作中水回用。本发明在产氢反应中加入谷壳酸解液，增加氢气产量、改善污水中污泥质量，产甲烷反应中加入微量金属元素溶液，有利于甲烷产量增加，且产甲烷反应后的剩余液体可作为中水回用，本发明实现了污水的彻底处理且处理过程中形成了洁净能源，提高了污水处理过程中能源化效率。
权利要求书
1.一种提高能源化效率的污水处理方法，其特征在于，包括第1次处理，所述第1次处理包括如下步骤：
A、在预热处理后的污水中加入谷壳酸解液，泵入产氢反应器内进行第1次产氢反应，收集反应产生的氢气;
B、将步骤A反应后剩余废液的90%泵入产甲烷反应器内，进行第1次产甲烷反应并收集反应产生的甲烷;
C、在步骤B的反应过程中，向甲烷反应器中加入微量金属元素溶液，持续反应并收集产生的甲烷;
D、将步骤C反应后的剩余液体的90%作为中水回用。
2.根据权利要求1所述的污水处理方法，其特征在于，所述污水处理方法还包括第n次处理，n≥2，所述第n次处理包括如下步骤：
a、在预热处理后的污水中加入谷壳酸解液，泵入含有10%第n-1次产氢反应剩余废液的产氢反应器内，进行第n次产氢反应并收集产生的氢气;
b、将步骤a反应后剩余废液的90%泵入含有10%第n-1次产甲烷反应剩余废液的产甲烷反应器内，进行第n次产甲烷反应并收集产生的甲烷;
c、在步骤b的反应过程中，向甲烷反应器中加入微量金属元素溶液，持续反应并收集产生的甲烷;
d、将步骤c反应后的剩余液体的90%作为中水回用。
3.根据权利要求1或2所述的污水处理方法，其特征在于，所述预热处理包括将污水在100～130℃下处理0.5小时，调节pH至4.0～5.5。
4.根据权利要求1或2所述的污水处理方法，其特征在于，所述谷壳酸解液的制备步骤如下：取1体积份谷壳，加入4～8体积份的酸溶液，于100～120℃下加热搅拌1～2小时即得。
5.根据权利要求4所述的污水处理方法，其特征在于，所述酸溶液为浓度为0.05～0.1mol/L的磷酸溶液或柠檬酸溶液。
6.根据权利要求2所述的污水处理方法，其特征在于，所述第1次产氢反应的反应时间为8～12小时，所述第n次产氢反应的反应时间为2～4小时;所述第1次产甲烷反应的反应时间为24～36小时，所述第n次产甲烷反应的反应时间为3～6小时。
7.根据权利要求1或2所述的污水处理方法，其特征在于，所述产氢反应器的反应温度为30～40℃，所述产甲烷反应器内的反应温度为50～70℃。
8.根据权利要求1或2所述的污水处理方法，其特征在于，所述微量金属元素溶液的加入时间为开始产甲烷反应后0.5小时、加入量为产甲烷反应器内溶液体积的1～2%，且所述微量金属元素溶液中微量金属盐的质量百分比为5～10%。
9.根据权利要求8所述的污水处理方法，其特征在于，所述微量金属元素包括Ni、Fe、Co、Mg、Ca。
10.根据权利要求1或2所述的污水处理方法，其特征在于，所述污水与谷壳酸解液的体积比为10:1。
说明书
一种提高能源化效率的污水处理方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术，尤其是涉及一种提高能源化效率的污水处理方法。
背景技术
随着人口增加及工业的迅速发展，水资源的短缺及环境污染的问题已经十分严重，污水的处理显得尤为重要。在全球可持续发展的背景下，传统的污水处理模式由于未考虑到废水中资源和能源的回收利用而日显弊端，而视污水为资源和能源载体的可持续水处理技术逐渐引起人们的重视。
以城镇污水为例，在处理过程中，由于污水浓度低、水体大，很难直接用厌氧消化处理产生能源化气体，一般只对污泥进行厌氧处理。因此，研发一种污水处理方法，实现污水高效、低成本的处理模式，成了现阶段研发人员需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种提高能源化效率的污水处理方法，解决现有技术中污水处理过程中能源化效率低的技术问题。
为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种提高能源化效率的污水处理方法，包括第1次处理，所述第1次处理包括如下步骤：
A、在预热处理后的污水中加入谷壳酸解液，泵入产氢反应器内进行第1次产氢反应，收集反应产生的氢气;
B、将步骤A反应后剩余废液的90%泵入产甲烷反应器内，进行第1次产甲烷反应并收集反应产生的甲烷;
C、在步骤B的反应过程中，向甲烷反应器中加入微量金属元素溶液，持续反应并收集产生的甲烷;
D、将步骤C反应后的剩余液体的90%作为中水回用。
优选的，所述污水处理方法还包括第n次处理，n≥2，所述第n次处理包括如下步骤：
a、在预热处理后的污水中加入谷壳酸解液，泵入含有10%第n-1次产氢反应剩余废液的产氢反应器内，进行第n次产氢反应并收集产生的氢气;
b、将步骤a反应后剩余废液的90%泵入含有10%第n-1次产甲烷反应剩余废液的产甲烷反应器内，进行第n次产甲烷反应并收集产生的甲烷;
c、在步骤b的反应过程中，向甲烷反应器中加入微量金属元素溶液，持续反应并收集产生的甲烷;
d、将步骤c反应后的剩余液体的90%作为中水回用。
优选的，所述预热处理包括将污水在100～130℃下处理0.5小时，调节pH至4.0～5.5。
优选的，所述谷壳酸解液的制备步骤如下：取1体积份谷壳，加入4～8体积份的酸溶液，于100～120℃下加热搅拌1～2小时即得。
优选的，所述酸溶液为浓度为0.05～0.1mol/L的磷酸溶液或柠檬酸溶液。
优选的，所述第1次产氢反应的反应时间为8～12小时，所述第n次产氢反应的反应时间为2～4小时;所述第1次产甲烷反应的反应时间为24～36小时，所述第n次产甲烷反应的反应时间为3～6小时。
优选的于，所述产氢反应器的反应温度为30～40℃，所述产甲烷反应器内的反应温度为50～70℃。
优选的，所述微量金属元素溶液的加入时间为开始产甲烷反应后0.5小时、加入量为产甲烷反应器内溶液体积的1～2%，且所述微量金属元素溶液中微量金属盐的质量百分比为5～10%。
优选的，所述微量金属元素包括Ni、Fe、Co、Mg、Ca。
优选的，所述污水与谷壳酸解液的体积比为10:1。
污水的厌氧发酵一般分三个阶段。首先是水解、发酵阶段，该阶段主要是在胞外酶作用下，将不溶性有机物水解成可溶性有机物，将可溶性大分子有机物转化为脂肪酸、醇类等;然后是产氢产乙酸阶段，该阶段产氢产乙酸菌将丙酸、丁酸等脂肪酸和乙醇等转化为乙酸、氢气、二氧化碳;最后是产甲烷阶段，该阶段产甲烷菌利用乙酸和氢气、二氧化碳产生甲烷。
由于产氢、产乙酸菌与产甲烷菌的生存条件不同，我们通过控制反应条件，实现产氢阶段和产甲烷阶段的分离，并对产生的能源化气体进行分步提取。
在产氢阶段，加入酸化水解后的谷壳，增加了污水的有机负荷，有利于提高氢气产量，同时能避免污水中污泥堆积影响反应效率，排出的污泥经简单杀菌处理后即可用作有机肥料。
在产甲烷阶段，由于产甲烷菌对生长环境要求较严格，反应过程中副产物的积累或反应条件的变化均会影响产甲烷菌的活性，通过补充微量金属营养液，能改善产甲烷菌的活性，提升污水产甲烷的效率。
与现有技术相比，本发明将预热处理的污水与谷壳酸解液混合进行产氢反应，增加氢气产量、改善了污水中污泥质量，再将产氢反应后的剩余废液进行产甲烷反应且加入了微量金属元素溶液，有利于甲烷产量的增加，且产甲烷反应后的剩余液体可作为中水回用，本发明实现了污水的彻底处理且处理过程中形成了洁净能源，提高了污水处理过程中能源化效率。
