含油剩余污泥产甲烷的方法
【专利摘要】含油剩余污泥产甲烷的方法，它涉及一种含油剩余污泥产甲烷的方法。本发明要解决现有含油剩余污泥厌氧消化技术存在的产甲烷量不高、SCOD去除有限的问题。本发明的步骤如下：一、含油剩余污泥沉淀处理：将含油剩余污泥静止沉淀后，去除上清液，得到含油剩余污泥沉淀；二、含油剩余污泥沉淀的超声处理：将步骤一得到的含油剩余污泥沉淀放在反应容器中，对含油剩余污泥沉淀进行超声处理；三、超声后含油剩余污泥的产甲烷处理：将步骤二得到的超声后的含油剩余污泥置于空气浴摇床内，在反应容器内溶解氧质量浓度为0.3mg/L～0.5mg/L的条件下反应168h～240h，即完成含油剩余污泥的产甲烷处理。本发明应用于环境保护领域。
【专利说明】含油剩余污泥产甲烷的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种含油剩余污泥产甲烷的方法。
【背景技术】
[0002]作为国民经济发展支撑基础的石油，在开采和加工过程中会产生大量的含油废水，而此类废水在处理时会产生大量的“三泥”即“油泥、浮渣和剩余污泥”。其中“剩余污泥”产生量最大，且含有石油烃类、酚类等有毒有害物质，若不妥善处理将会对周围环境造成严重危害。
[0003]现有含油剩余污泥的处理方法大都采用焚烧和填埋法。焚烧主要是将含油剩余污泥在高温下灼烧，以去除多种有害物质，杀死一切病原体，最大程度上减少污泥的体积和重量。该法虽污泥处理速度快、无需长距离运输可就地焚烧、同时可以回收能量用于发电和供热，但耗资巨大、设备复杂、对操作人员的素质和技术水平要求比较高。填埋法主要是将含油剩余污泥进行卫生填埋，虽处理成本较低，但需大量占用土地、如管理不当容易污染地下水及周围空气。
[0004]与之相比，污泥的厌氧消化，即厌氧产甲烷，作为一种低能耗、资源化的污泥稳定化处理技术，近年来在国内外得到了较多的关注和工程实际应用。然而，目前关于含油剩余污泥厌氧消化的报道较少，且大都存在产气量不高，SCOD (溶解性化学需氧量)去除有限的弊端。因此，若能在现有研究的基础上，开发出一种高效的含油剩余污泥产甲烷方法，将会对含油剩余污泥资源化的研究起到积极的推动作用。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了解 决现有含油剩余污泥厌氧消化技术存在的产甲烷量不高、SCOD去除有限的问题，提供含油剩余污泥产甲烷的方法。
[0006]本发明含油剩余污泥产甲烷的方法，是按以下步骤实现的:
[0007]一、含油剩余污泥沉淀处理:将含油剩余污泥在3~5°C条件下静止沉淀20h~24h，去除上清液，得到含油剩余污泥沉淀；
[0008]二、含油剩余污泥沉淀的超声处理:将步骤一得到的含油剩余污泥沉淀放在反应容器中，在超声波频率为20kHz~40kHz和超声声能密度为0.5ff/mL~1.0ff/mL的条件下，对含油污泥沉淀超声处理8min~15min，得到超声后的含油剩余污泥；
[0009]其中所述的含油剩余污泥沉淀与反应容器的体积比为1: (3~5);
[0010]三、超声后含油剩余污泥的产甲烷处理:将步骤二得到的含有超声后的含油剩余污泥的反应容器置于空气浴摇床内，在温度为30°C~37°C、摇床转速为160r/min~250r/min和反应容器内溶解氧质量浓度为0.3mg/L~0.5mg/L的条件下反应168h~240h,即完成含油剩余污泥的产甲烷处理。
[0011]本发明的原理是:通过超声的作用破坏剩余污泥沉淀中微生物的细胞壁，同时增加污泥沉淀中石油类物质的溶解；之后在微氧条件下，含油剩余污泥中的石油类物质被兼性石油类降解微生物转化为非烃类有机物，同时污泥中的发酵类微生物将这些非烃类有机物以及剩余污泥中微生物的溶出物转化为短链脂肪酸、醇，最后短链脂肪酸、醇被污泥中的产甲烷类微生物转化为甲烷。
[0012]现有含油剩余污泥产甲烷大都是在厌氧环境下进行的，而本发明含油剩余污泥产甲烷的方法，是在微氧环境下进行的，即超声处理后，控制微氧条件，含油剩余污泥中的石油类物质被兼性石油类降解微生物转化为非烃类有机物，同时污泥中的发酵类微生物将这些非烃类有机物以及剩余污泥中微生物的溶出物转化为短链脂肪酸、醇，最后短链脂肪酸、醇被污泥中的产甲烷类微生物转化为甲烷。本发明不仅有效避免了石油类物质对发酵类和产甲烷类微生物的毒害作用，同时将石油类物质转化为产甲烷的底物，使得产气量大大提高，SCOD去除效果明显改善，本发明是一种经济、高效的含油剩余污泥产甲烷方法。
[0013]本发明的有益效果:
[0014]1、与现有处理含油剩余污泥的方法相比，本发明含油剩余污泥产甲烷的方法的处理效率高，SCOD去除率可达80%以上，石油烃去除率可达50%以上，且去除的SCOD及石油烃大都转化为甲烷；
[0015]2、本发明的费用低，反应只需微氧(D0为0.3mg/L~0.5mg/L)条件，与现有处理含油剩余污泥的方法相比，运行、操作成本较低；
[0016]3、与现有处理含有剩余污泥的方法相比，本发明污泥处理效果较好，产甲烷气体的量可达 88.7mL/g ~96.2mL/g。
【具体实施方式】
[0017]【具体实施方式】一:本实施方式中含油剩余污泥产甲烷的方法，是按以下步骤实现的:
[0018]一、含油剩余污泥沉淀处`理:将含油剩余污泥在3~5°C条件下静止沉淀20h~24h，去除上清液，得到含油剩余污泥沉淀；
[0019]二、含油剩余污泥沉淀的超声处理:将步骤一得到的含油剩余污泥沉淀放在反应容器中，在超声波频率为20kHz~40kHz和超声声能密度为0.5ff/mL~1.0ff/mL的条件下，对含油剩余污泥沉淀超声处理8min~15min，得到超声后的含油剩余污泥；
[0020]其中所述的含油剩余污泥沉淀与反应容器的体积比为1: (3~5);
[0021]三、超声后含油污泥的产甲烷处理:将步骤二得到的含有超声后的含油剩余污泥的反应容器置于空气浴摇床内，在温度为30°C~37°C、摇床转速为160r/min~250r/min和反应容器内溶解氧质量浓度为0.3mg/L~0.5mg/L的条件下反应168h~240h，即完成含油剩余污泥的产甲烷处理。
[0022]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一的不同点在于，步骤一中所述的含油剩余污泥的来自于炼油厂污水处理工艺的二沉池、联合站污水处理曝气池或炼油厂油泥池。其他与【具体实施方式】一相同。
[0023]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二的不同点在于，步骤一中所述的静止沉淀的时间为22h。其他与【具体实施方式】一或二相同。
[0024]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一的不同点在于，步骤二中所述的超声波频率为30kHz，超声声能密度为0.8W/mL。其他与【具体实施方式】一至三之一相同。
[0025]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一的不同点在于，步骤三中所述的反应容器内的溶解氧质量浓度为0.35mg/L~0.45mg/L。其他与【具体实施方式】一至四之一相同。
[0026]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一的不同点在于，步骤三中所述的反应容器内的溶解氧质量浓度为0.4mg/L。其他与【具体实施方式】一至五之一相同。
[0027]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一至六之一的不同点在于，步骤三中所述的温度为32°C~35°C。其他与【具体实施方式】一至六之一相同。
[0028]【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】一至七之一的不同点在于，步骤三中所述的反应时间为192h~196h。其他与【具体实施方式】一至七之一相同。
[0029]通过以下实施例验证本发明的有益效果:
[0030]实施例1:本实施例中含油剩余污泥产甲烷的方法，是按以下步骤实现的:
[0031]一、含油剩余污泥沉淀处理:将含油剩余污泥在4°C条件下静止沉淀22h，去除上清液，得到含油剩余污泥沉淀；
[0032]二、含油剩余污泥沉淀的超声处理:将步骤一得到的含油剩余污泥沉淀放在反应容器中，在超声波频率为30kHz和超声声能密度为0.8ff/mL的条件下，对含油剩余污泥沉淀超声处理lOmin，得到超声后的含油剩余污泥；
[0033]其中所述的含油剩余污泥沉淀与反应容器的体积比为1:3 ；
[0034]三、超声后含油剩余污泥的产甲烷处理:将步骤二得到的含有超声后的含油剩余污泥的反应容器置于空气浴摇床内，在温度为35°C、摇床转速为160r/min和反应容器内溶解氧质量浓度为0.4mg/L的条件下反应196h，即完成含油剩余污泥产甲烷处理。
[0035]本实施例中步骤一中所述的含油剩余污泥来来自于炼油厂污水处理工艺的二沉池。
[0036]本实施例含油剩余污泥产甲烷处理方法处理含油剩余污泥可达到SCOD的去除率为80.2%，石油烃含量去除率为52.0%，每Ig含油剩余污泥产甲烷88.7mL。
[0037]实施例2:本实施例中含油剩余污泥产甲烷的方法，是按以下步骤实现的:
[0038]一、含油剩余污泥沉淀处理:将含油剩余污泥在4°C条件下静止沉淀22h，去除上清液，得到含油剩余污泥沉淀；
[0039]二、含油剩余污泥沉淀的超声处理:将步骤一得到的含油剩余污泥沉淀放在反应容器中，在超声波频率为30kHz和超声声能密度为0.8ff/mL的条件下，对含油剩余污泥沉淀超声处理lOmin，得到超声后的含油剩余污泥；
[0040]其中所述的含油剩余污泥沉淀与反应容器的体积比为1:4 ；
[0041]三、超声后含油剩余污泥的产甲烷处理:将步骤二得到的含有超声后的含油剩余污泥的反应容器置于空气浴摇床内，在温度为32°C、摇床转速为200r/min和反应容器内溶解氧质量浓度为0.35mg/L的条件下反应192h，即完成含油剩余污泥产甲烷处理。
[0042]本实施例中步骤一中所述的含油剩余污泥来自于炼油厂污水处理工艺的二沉池。
[0043]本实施例含油剩余污泥产甲烷方法处理含油剩余污泥可达到SCOD的去除率为83.5%，石油烃含量去除率为51.5%，每Ig含油剩余污泥产甲烷90.5mL。
[0044]实施例3:本实施例中含油剩余污泥产甲烷的方法，是按以下步骤实现的:[0045]一、含油剩余污泥沉淀处理:将含油剩余污泥在4°C条件下静止沉淀22h，去除上清液，得到含油剩余污泥沉淀；
[0046]二、含油剩余污泥沉淀的超声处理:将步骤一得到的含油剩余污泥沉淀放在反应容器中，在超声波频率为30kHz和超声声能密度为0.8ff/mL的条件下，对含油剩余污泥沉淀超声处理lOmin，得到超声后的含油剩余污泥；
[0047]其中所述的含油剩余污泥沉淀与反应容器的体积比为1:5 ；
[0048]三、超声后含油剩余污泥的产甲烷处理:将步骤二得到的含有超声后的含油剩余污泥的反应容器置于空气浴摇床内，在温度为32°C、摇床转速为250r/min和反应容器内溶解氧质量浓度为0.45mg/L的条件下反应192h，即完成含油剩余污泥产甲烷处理。
[0049]本实施例中步骤一中所述的含油剩余污泥来来自于炼厂污水处理工艺的二沉池。
[0050]本实施例含油剩余污泥产甲烷方法处理含油剩余污泥可达到SCOD的去除率为81.2%，石油烃含量去除率为53.5%`，每Ig含油剩余污泥产甲烷96.2mL。
【权利要求】
1.含油剩余污泥产甲烷的方法，其特征在于含油剩余污泥产甲烷的方法，是按以下步骤实现的: 一、含油剩余污泥沉淀处理:将含油剩余污泥在3~5°C条件下静止沉淀20h~24h，去除上清液，得到含油剩余污泥沉淀； 二、含油剩余污泥沉淀的超声处理:将步骤一得到的含油剩余污泥沉淀放在反应容器中，在超声波频率为20kHz~40kHz和超声声能密度为0.5ff/mL~1.0ff/mL的条件下，对含油剩余污泥沉淀超声处理Smin~15min，得到超声后的含油剩余污泥； 其中所述的含油剩余污泥沉淀与反应容器的体积比为1: (3~5); 三、超声后含油剩余污泥的产甲烷处理:将步骤二得到的含有超声后的含油剩余污泥的反应容器置于空气浴摇床内，在温度为30°C~37°C、摇床转速为160r/min~250r/min和反应容器内溶解氧质量浓度为0.3mg/L~0.5mg/L的条件下反应168h~240h，即完成含油剩余污泥的产甲烷处理。
2.根据权利要求1所述的含油剩余污泥产甲烷的方法，其特征在于步骤一中所述的含油剩余污泥的来自于炼油厂污水处理工艺的二沉池、联合站污水处理曝气池或炼油厂油泥池。
3.根据权利要求1所述的含油剩余污泥产甲烷的方法，其特征在于，步骤一中所述的静止沉淀的时间为22h。
4.根据权利要求1所述的含油剩余污泥产甲烷的方法，其特征在于步骤二中所述的超声波频率为30kHz，超声声能密度为0.8W/mL。
5.根据权利要求1所述的含油剩余污泥产甲烷的方法，其特征在于步骤三中所述的反应容器内的溶解氧质量浓度为0.35mg/L~0.45mg/L。
6.根据权利要求1所述的含油剩余污泥产甲烷的方法，其特征在于步骤三中所述的反应容器内的溶解氧质量浓度为0.4mg/L。
7.根据权利要求1所述的含油剩余污泥产甲烷的方法，其特征在于步骤三中所述的温度为32°C~35°C。
8.根据权利要求1所述的含油剩余污泥产甲烷的方法，步骤三中所述的反应时间为192h ~196h。
【文档编号】C02F11/02GK103708695SQ201410016582
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2014年1月14日 优先权日:2014年1月14日
【发明者】刘春爽, 国亚东, 赵朝成, 李超 申请人:中国石油大学(华东)