【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境保护以及污泥处理资源化，具体涉及一种高效催化剂scfo的制备合成并高效活化过氧乙酸以强化污泥厌氧处理过程甲烷产生的方法。
技术介绍
0、技术背景
1、为了处理日益增多的生活废水，我国城镇污水处理厂的数量快速增长，其中，大部分的污水处理厂都采用了活性污泥法来处理污水。因此，在实现污水达标排放的同时，不可避免地会造成大量剩余污泥的产生。据统计，我国每年产生的剩余污泥量已超过6000万吨(以含固率20％计)。随着污水处理普及率以及污水处理效率的不断提高，剩余污泥产量将进一步增加，预计2025年我国剩余污泥年产量将高9000万吨。剩余污泥中富集了大量有毒有害的有机和无机污染物以及病原体等，不合理的处理处置会对自然环境造成二次污染，且会产出大量的碳排放(～1140万吨co2e/年，约占整个污水处理行业的21％)。剩余污泥产量巨大、处理成本高、环境风险大，已成为全球性的公共挑战。
2、剩余污泥中含有丰富的有机物(蛋白质、多糖等)和营养元素(氮、磷)，约占其干重的50-70％，使其成为了一种潜在的资源和能源。厌氧消化作为一种可同时实现有机质稳定化、无害化、减量化以及资源化的生物技术，因其可回收高品质资源能源，引起了研究者的广泛关注，并且被大量的应用于污泥的实际处理工程中。厌氧消化可以减少和稳定污泥，杀灭病原微生物，并以沼气(甲烷)的形式回收能量，达到了以废制宝的效果，对于缓解目前的能源危机具有很大的作用。
3、污泥厌氧消化是一个及其复杂却又精细的生物化学过程。通常分为三阶段：(1)在水解酸
4、过氧乙酸(paa)在化工生产中不仅是良好的氧化剂，而且是一种广谱、高效、廉价的灭菌剂，其还原产物具有无毒、生物亲和性强等特点，是微生物极易代谢的物质。先前有研究表明利用过氧乙酸(paa)对污泥进行预处理，能够在一定程度上促进污泥细胞的破碎，增加有机物的释放，并提高污泥厌氧消化过程中甲烷的产生(大连工业大学学报,2014,33(3),197-199)。然而，过氧乙酸由于其氧化能力有限，其添加仅能使污泥厌氧消化过程中甲烷的产量提高19.95％，仍有大量的有机物残留在污泥系统中，这阻碍了污泥中大量资源能源的回收，造成了能源的浪费。公开号为cn117466508a的专利“铁基催化剂活化过氧乙酸强化高含固污泥破胞的应用”开发了基于催化剂纳米零价铁活化过氧乙酸强化污泥细胞破解与物质溶出的技术，这表明催化剂的添加能够进一步的强化过氧乙酸的氧化能力，提高污泥破胞能力，但是催化剂活化过氧乙酸强化污泥厌氧消化甲烷影响的研究仍未被揭示过。污泥厌氧消化产甲烷是一种复杂的生化过程，涉及到了多种功能微生物，催化剂和过氧乙酸添加对这些功能微生物的影响仍然未知。此外，纳米零价铁作为催化剂存在活性位点可用性有限、催化效能不持续等问题，探寻/开发高效的催化剂是活化过氧乙酸强化污泥厌氧消化产甲烷的关键。与此同时，如何在此基础上，进一步优化过氧乙酸的投加方式，在强化污泥厌氧处理性能的同时减少药剂的投加量，将极大的减少处理的成本。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种利用多相高效催化剂scfo有效活化过氧乙酸(paa)以强化污泥厌氧处理过程甲烷产生的方法。
2、为了达到上述目的，本专利技术的方案为：
3、一种强化污泥厌氧处理的方法，包括如下步骤：
4、(1)以铁盐、钴盐、硫脲、异丙醇和甘油为原料，铁盐和钴盐的加入能够为过氧乙酸的活化提供双过渡金属co和fe，硫脲的添加能够作为电子供体再生低价过渡金属离子，加速过渡金属co和fe的氧化还原循环，强化过氧乙酸的氧化能力，而异丙醇和甘油是很好的溶剂，所有原料混合搅拌后转移至聚四氟乙烯高压釜中进行反应，反应产物用去离子水和乙醇洗涤，然后干燥，之后将干燥产物退火合成多相高效催化剂scfo；
5、(2)对来自城市污水处理厂的剩余污泥进行自然沉降，后去除上清液进行浓缩，并加入16-20mg/g tss多相高效催化剂scfo，搅拌均匀，得到混合料；
6、(3)在混合料中间歇分批加入30-40mg/g tss过氧乙酸进行预处理，之后将预处理后的剩余污泥转移到厌氧消化装置中，加入厌氧接种污泥进行厌氧消化，获得高附加值甲烷。
7、进一步地，上述步骤(1)中铁盐的浓度为0.5mmol，钴盐的浓度为0.25mmol，硫脲的浓度为0.3mmol，异丙醇添加量为50ml，甘油添加量为10ml。
8、进一步地，上述步骤(1)中铁盐、钴盐、硫脲(ch4n2s)、异丙醇和甘油所有物质混合搅拌的时间为30分钟。搅拌时间过短会造成底物反应不充分，搅拌时间过长会破坏产物的结构。
9、进一步地，上述步骤(1)中聚四氟乙烯高压釜中反应温度为180℃，反应时间6小时。在180℃下铁盐和钴盐能够更好的进行反应以合成高效催化剂，过高或过低的温度都会对产物的结构产生影响，反应时间过长会造成产物结构的损坏，时间过短会影响产物的纯度。
10、进一步地，上述步骤(1)中干燥产物在n 2氛围中依照400℃、10℃/min的升温速率下退火2h，得到多相高效催化剂scfo。在400℃下产物性能较为稳定，在此条件下退火有利于提高产物的稳定性。
11、进一步地，上述步骤(2)中污泥沉降时间为24h，温度为4℃。
12、进一步地，上述步骤(2)中污泥浓缩后的浓度为15-25g/l。污泥浓度过大会影响物质的传质速率，浓度过大会造成底物浓度过低。
13、进一步地，上述步骤(3)中过氧乙酸的投加批次为3-4次，间隔时间为6-8h。
14、进一步地，上述步骤(3)中预处理过程中ph用氢氧化钠进行调节，控制为6.5±0.1。催化剂在此条件下能够表现出更优越的性能。
15、进一步地，上述步骤(3)中厌氧污泥来自污泥厌氧消化反应器，浓度为40-50g/l。该浓度能够提供充足的厌氧功能微生物，又不至于影响底物的占比。
16、进一步地，上述步骤(3)中厌氧污泥与剩余污泥的接种比为2:1～4:1(v/v)。接种比过大、过小均会造成底物与功能微生物失衡的问题。
17、进一步地，上述步骤(3)中厌氧消化的工艺为：ph控制在7.0±0.1，搅拌强度控制为200～250rpm，温度控制在30～35℃，消化时间为15～20天。厌氧本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种强化污泥厌氧处理的方法，其特征在于，包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种强化污泥厌氧处理的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的铁盐的浓度为0.5mmol，钴盐的浓度为0.25mmol，硫脲(CH4N2S)的浓度为0.3mmol，异丙醇添加量为50mL，甘油添加量为10mL。
3.根据权利要求1所述的一种强化污泥厌氧处理的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的混合搅拌时间为30分钟。
4.根据权利要求1所述的一种强化污泥厌氧处理的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的聚四氟乙烯高压釜中反应温度为180℃，反应时间6小时。
5.根据权利要求1所述的一种强化污泥厌氧处理的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的干燥产物退火程序为在N 2的氛围中依照400℃、10℃/min的升温速率下退火2h。
6.根据权利要求1所述的一种强化污泥厌氧处理的方法，其特征在于，步骤(3)中所述的过氧乙酸投加批次为3-4次，间隔时间为6-8h。
7.根据权利要求1所述的一种强化污泥厌氧处理的方法，其特征在于，步骤(3)中所述的预
8.根据权利要求1所述的一种强化污泥厌氧处理的方法，其特征在于，步骤(3)中所述的厌氧污泥来自污泥厌氧消化反应器，浓度为40-50g/L。
9.根据权利要求1所述的一种强化污泥厌氧处理的方法，其特征在于，步骤(3)中所述的厌氧污泥与剩余污泥的接种比为2:1～4:1(v/v)。
10.根据权利要求1所述的一种强化污泥厌氧处理的方法，其特征在于，步骤(3)中所述的厌氧消化的工艺为：pH控制在7.0±0.1，搅拌强度控制为200～250rpm，温度控制在30～35℃，消化时间为15～20天。
...【技术特征摘要】
1.一种强化污泥厌氧处理的方法，其特征在于，包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种强化污泥厌氧处理的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的铁盐的浓度为0.5mmol，钴盐的浓度为0.25mmol，硫脲(ch4n2s)的浓度为0.3mmol，异丙醇添加量为50ml，甘油添加量为10ml。
3.根据权利要求1所述的一种强化污泥厌氧处理的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的混合搅拌时间为30分钟。
4.根据权利要求1所述的一种强化污泥厌氧处理的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的聚四氟乙烯高压釜中反应温度为180℃，反应时间6小时。
5.根据权利要求1所述的一种强化污泥厌氧处理的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的干燥产物退火程序为在n 2的氛围中依照400℃、10℃/min的升温速率下退火2h。
6.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：符气梓，王冬波，刘梓睿，王继勇，梁湘徽，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。