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一种利用厌 氧和光催化技术处理含乙炔雌二醇的黑 水并同步产沼气的方法

阅读：1014发布：2020-05-14

专利汇可以提供一种利用厌氧和光催化技术处理含乙炔雌二醇的黑水并同步产沼气的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供了一种利用厌氧和光催化技术处理含乙炔雌二醇的黑水并同步产沼气的方法，涉及厌氧消化的启动、运行过程和光催化处理乙炔雌二醇。本方法利用厌氧消化及光催化后处理处理黑水中乙炔雌二醇并同步产沼气，按照以下步骤进行：厌氧反应器中加入含有乙炔雌二醇的黑水，密封处理，连接气袋用于收集沼气，控制32℃反应温度，搅拌使反应体系混合均匀，运行30天，消化液的上清液加入二氧化钛放于光化学反应器中进行光催化反应，运行30分钟。本发明能够有效降解乙炔雌二醇，减少雌激素对环境的污染，同时对黑水中其他有机污染物的去除具有重要的指导和借鉴意义，处理过程简单，条件温和，且无其他污染物产生，环境友好，具有良好的应用潜力。，下面是一种利用厌氧和光催化技术处理含乙炔雌二醇的黑水并同步产沼气的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种利用厌氧和光催化技术处理含乙炔雌二醇的黑水并同步产沼气的方法，其特征是包括以下步骤：
1)厌氧消化装置的设置，所述的厌氧消化装置包括厌氧瓶及与其连接的气袋，气袋与厌氧瓶之间用玻璃管进行连接，厌氧瓶中加入厌氧污泥和含有乙炔雌二醇的黑水，玻璃管底部在厌氧瓶中的位置位于液面上方，厌氧瓶中液体上方空间内充满氮气；
2)光化学反应器的设置，所述的光化学反应器包括搅拌器和光源，该光源设于搅拌器的顶部位置；
3)含乙炔雌二醇黑水的处理，将厌氧污泥和含有乙炔雌二醇的黑水加入厌氧瓶中，厌氧瓶通过玻璃管与气袋密闭连接，将气袋抽真空，厌氧瓶中液体上方空间填充氮气，控制一定温度经厌氧发酵处理含乙炔雌二醇的黑水并得到沼气；将厌氧瓶中厌氧发酵后的消化液加入二氧化钛，放入光化学反应器中，在搅拌器连续搅拌下进行光催化进一步处理含乙炔雌二醇的黑水。
2.根据权利要求1所述的利用厌氧和光催化技术处理含乙炔雌二醇的黑水并同步产沼气的方法，其特征是：
步骤1)中：是在250ml厌氧瓶上连接一个气袋用于收集沼气气体，瓶中加入50ml厌氧污泥和150ml含有乙炔雌二醇的黑水。
步骤2)中：搅拌器用于使二氧化钛催化剂充分与消化液接触。
步骤3)中：厌氧瓶中进行厌氧消化处理30天后将消化液中加入0.1g/L的二氧化钛，然后放入光化学反应器中进行光催化30分钟。
3.根据权利要求1或2所述的利用厌氧和光催化技术处理含乙炔雌二醇的黑水并同步产沼气的方法，其特征是含有乙炔雌二醇的黑水通过以下方法得到：黑水的配比：淀粉5g/L,干酪素2.5g/L,油酸3.5g/L,磷酸氢二钠0.06g/L,二水磷酸二氢钠0.25g/L,氯化铵4.2g/L,氯化钾0.02g/L,尿素0.56g/L,磷酸氢二胺0.66g/L,微量元素溶液10ml/L，维他命溶液
10ml/L，调节人工配比黑水pH至6.8-7；向黑水中加入乙炔雌二醇，使浓度达到200ug/L。

说明书全文

一种利用厌 氧和光催化技术处理含乙炔雌二醇的黑 水并同步

产沼气的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及环境、雌激素、黑水、厌氧及光催化领域，具体说是一种利用厌氧消化及后处理光催化技术处理黑水中乙炔雌二醇并同步产沼气的方法。

背景技术

[0002] 人们越来越关注内分泌干扰化学物质的广泛释放，因为它们在低浓度下具有生物活性，并且即使在ng/L浓度下也有可能对水生生物产生长期有效的影响。在水生系统中，内分泌干扰物的研究大部分集中在雌激素。已经证实雌激素可以导致雄性鱼类雌性化，而且这些负面影响可能通过生物累积得到进一步增强。

[0003] 受多种驱动因素(如水污染加剧、地球缺水、人口增长、新型废水处理和回收技术的发展、更严格的立法和环境社会的发展)影响，源分离技术是一种有前途的处理废水的方式，因为它将废水视为一种资源，废水流的特性差异有助于回收有价值的产品。黑水含有的有机物和营养物的浓度远远高于传统城市废水或灰水，厌氧消化可以从黑水中回收能量。但是黑水中可能含有有害的废水成分，如微污染物。药物和人体激素通过粪便排出，最终存在于黑水中，单独的黑水收集和处理使这些化合物的浓度显著降低，有效地去除药物和激素。

[0004] 乙炔雌二醇是人工合成避孕药，在厌氧条件下积累并吸附到污泥中且几乎不可降解。有研究表明，ng/L水平的乙炔雌二醇可能都会影响鸟类、鱼类、无脊椎动物、植物和细菌的生长、繁殖和行为，所以厌氧处理后加一个后处理来去除乙炔雌二醇很有必要。

[0005] 光催化氧化是在外界可见光的作用下发生催化作用，它以光为能量，在催化剂作用下将有机物降解为CO2和H2O。目前应用最普遍的光催化剂是纳米二氧化钛。有研究表明，利用纳米二氧化钛作为催化剂对乙炔雌二醇进行光催化氧化，可以有效降解其含量。

发明内容

[0006] 本发明的目的是解决含乙炔雌二醇的黑水的环境友好且处理高效的问题，提供一种利用厌氧消化及光催化联用技术处理含乙炔雌二醇的黑水并同步产沼气的方法。

[0007] 本发明的技术方案：

[0008] 一种利用厌氧和光催化技术处理含乙炔雌二酮的黑水并同步产沼气的方法，包括以下步骤：

[0009] 1)厌氧消化装置的设置，所述的厌氧消化装置包括厌氧瓶及与其连接的气袋，气袋与厌氧瓶之间用玻璃管进行连接，厌氧瓶中加入厌氧污泥和含有乙炔雌二酮的黑水，玻璃管底部在厌氧瓶中的位置位于液面上方，厌氧瓶中液体上方空间内充满氮气；

[0010] 2)光化学反应器的设置，所述的光化学反应器包括搅拌器和光源，该光源设于搅拌器的顶部位置；

[0011] 3)含乙炔雌二酮黑水的处理，将厌氧污泥和含有乙炔雌二酮的黑水加入厌氧瓶中，厌氧瓶通过玻璃管与气袋密闭连接，将气袋抽真空，厌氧瓶中液体上方空间填充氮气，控制一定温度经厌氧发酵处理含乙炔雌二酮的黑水并得到沼气；将厌氧瓶中厌氧发酵后的消化液加入二氧化钛，放入光化学反应器中，在搅拌器连续搅拌下进行光催化进一步处理含乙炔雌二酮的黑水。

[0012] 进一步的，步骤1)中：是在250ml厌氧瓶上连接一个气袋用于收集沼气气体，瓶中加入50ml厌氧污泥和150ml含有乙炔雌二酮的黑水。步骤2)中：搅拌器用于使二氧化钛催化剂充分与消化液接触。步骤3)中：厌氧瓶中进行厌氧消化处理30天后将消化液中加入0.1g/L的二氧化钛，然后放入光化学反应器中进行光催化30分钟。

[0013] 进一步的，含有乙炔雌二酮的黑水通过以下方法得到：黑水的配比：淀粉5g/L,干酪素2.5g/L,油酸3.5g/L,磷酸氢二钠0.06g/L,二水磷酸二氢钠0.25g/L,氯化铵4.2g/L,氯化钾0.02g/L,尿素0.56g/L,磷酸氢二胺0.66g/L,微量元素溶液10ml/L，维他命溶液10ml/L，调节人工配比黑水pH至6.8-7；向黑水中加入乙炔雌二酮，使浓度达到200ug/L。

[0014] 本发明的优点是：

[0015] 1、首次将厌氧消化与光催化进行结合处理含有乙炔雌二醇的黑水。

[0016] 2、无需复杂条件，既能实现黑水和乙炔雌二醇的降解，又能产生沼气。

[0017] 本发明的结果是，30天后乙炔雌二醇的降解率达到了45％，同时产沼气量也达到了45±6ml/d。附图说明

[0018] 图1为不同实验条件下乙炔雌二醇的降解百分比比较图，其中Ⅰ代表实施例1，Ⅱ代表实施例2，Ⅲ代表实施例3。

[0019] 图2为不同实验条件下TOC的降解百分比比较图，其中Ⅰ代表实施例1，Ⅱ代表实施例2，Ⅲ代表实施例3。

具体实施方式

[0020] 下面通过具体实施例对本发明的具体实施方式作进一步说明。

[0021] 本发明实施例通过厌氧消化装置及光化学反应器实现，其中厌氧消化装置包括厌氧瓶3及与其连接的气袋，气袋与厌氧瓶之间用玻璃管进行连接，厌氧瓶中加入厌氧污泥和含有乙炔雌二醇的黑水，玻璃管底部在厌氧瓶中的位置位于液面上方，厌氧瓶中液体上方空间内充满氮气；光化学反应器包括搅拌器和光源，该光源设于搅拌器的顶部位置。光源的目的是光照，搅拌器的目的是使二氧化钛催化剂充分与消化液接触。

[0022] 本发明实施例中，含有乙炔雌二醇的黑水通过以下方法得到：黑水的配比：淀粉5g/L,干酪素2.5g/L,油酸3.5g/L,磷酸氢二钠0.06g/L,二水磷酸二氢钠0.25g/L,氯化铵
4.2g/L,氯化钾0.02g/L,尿素0.56g/L,磷酸氢二胺0.66g/L,微量元素溶液10ml/L，维他命溶液10ml/L，调节人工配比黑水pH至6.8-7；向黑水中加入乙炔雌二醇，使浓度达到200ug/L。

[0023] 实施例1：

[0024] 步骤1：将50ml啤酒厂UASB厌氧污泥和150ml人工配比的含有乙炔雌二醇黑水加入至250ml的厌氧瓶中，再向其中加入乙炔雌二醇储备液，使其在厌氧瓶中浓度达到200ug/L，厌氧瓶盖子上连接玻璃管，玻璃管另一头连接1L的气袋，装置开始前将气袋抽真空，厌氧瓶中液体上方填充氮气，以保证厌氧状态，控制反应温度32℃，厌氧发酵30天后黑水的TOC去除率为65％，乙炔雌二醇的去除率为6％，平均产沼气量为45±6ml/d。

[0025] 步骤2：30天后厌氧瓶中的消化液移入250ml玻璃瓶中，并加入二氧化钛使其浓度达到0.1g/L,将玻璃瓶放入光化学反应器中用可见光照射30分钟，并保持连续搅拌状态，30分钟后黑水的TOC去除率为95％，乙炔雌二醇的去除率为45％。

[0026] 实施例2：

[0027] 步骤1：将杀菌处理的50ml啤酒厂UASB厌氧污泥和杀菌处理的150ml人工配比的含有乙炔雌二醇黑水加入至250ml的厌氧瓶中，再向其中加入杀菌的乙炔雌二醇储备液，使其在厌氧瓶中浓度达到200ug/L，厌氧瓶盖子上连接玻璃管，玻璃管另一头连接1L的气袋，装置开始前将气袋抽真空，厌氧瓶中液体上方填充氮气，以保证厌氧状态，控制反应温度32℃，厌氧发酵30天后黑水的TOC去除率为18％，乙炔雌二醇的去除率为5％，平均产沼气量为5±2ml/d。

[0028] 步骤2：30天后厌氧瓶中的消化液移入250ml玻璃瓶中，并加入二氧化钛使其浓度达到0.1g/L,将玻璃瓶放入光化学反应器中用可见光照射30分钟，并保持连续搅拌状态，30分钟后黑水的TOC去除率为75％，乙炔雌二醇的去除率为23％。

[0029] 实施例3：

[0030] 步骤1：将50ml啤酒厂UASB厌氧污泥和150ml人工配比的含有乙炔雌二醇黑水加入至250ml的厌氧瓶中，再向其中加入乙炔雌二醇储备液，使其在厌氧瓶中浓度达到200ug/L，厌氧瓶盖子上连接玻璃管，玻璃管另一头连接1L的气袋，装置开始前将气袋抽真空，厌氧瓶中液体上方填充氮气，以保证厌氧状态，控制反应温度32℃，厌氧发酵30天后黑水的TOC总去除率为63％，乙炔雌二醇的总去除率为6％，平均产沼气量为45±6ml/d。

[0031] 步骤2：30天后厌氧瓶中的消化液移入250ml玻璃瓶中，并加入二氧化钛使其浓度达到0.1g/L,将玻璃瓶放入光化学反应器中不开光源放置30分钟，并保持连续搅拌状态，30分钟后黑水的总TOC去除率为63％，乙炔雌二醇的总去除率为8％。

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