[發明專利]微波法預處理污水廠剩余污泥發酵產氫的方法及其裝置

無效

• 申請號: 200710035936.8
• 申請日: 2007-10-19
• 公開（公告）號: CN101413014A
• 公開（公告）日: 2009-04-22
• 發明（設計）人: 郭亮;李小明;曾光明;楊麒;謝波;周屹;廖德祥
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: C12P3/00
• 分類號: C12P3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于一種利用污水廠剩余污泥發酵產氫的方法，特別涉及一種通過微波照射預處理污泥，加產氫種泥發酵制氫的方法，屬于環境保護中固體廢棄物再利用和清潔能源生產領域。本發明還包括實現上述方法的裝置。

背景技術

由于煤，石油等不可再生資源的大量使用，人類不僅面臨著資源的枯竭，而且還會對環境造成污染，產生溫室效應。未來，化石燃料必然將被無污染燃料所取代。氫氣是一種清潔能源，它燃燒時只產生水，而不是溫室氣體。而且，氫氣燃燒時產生的熱量是142.35KJ/g，是碳氫化合物的2.75倍。因此，氫氣是一種高能、清潔的環保能源。氫氣的產生可以通過兩種途徑：物理化學方法和生物方法。物理化學方法包括利用電解水產生氫氣，這是一種很浪費能源的方法，即消耗了電能，又消耗了水；水煤氣法同樣消耗了能源和水。而生物方法是利用產氫微生物來降解有機物質產氫，因此，生物方法即環保又節約了能源。

隨著中國城市化進程，越來越多的的污水處理廠已經投入使用或在建，同時污水廠所產生的污泥將會帶來很嚴重的環境問題，并且處理費用也將會大幅增加。2001年，在我國大約有42.2億噸的廢水被處理，產生了大約55～106萬噸干污泥。這些污泥首先要經過脫水，然后采用土地填埋的方法處理。整個過程費用大，而且填埋要占大片土地，污泥中的重金屬等有毒物質對地下水和土壤環境都將產生污染。

如何變廢為寶越來越受到人們的重視。污水廠剩余污泥里存在大量的微生物體，微生物體細胞壁破裂后會釋放豐富的碳水化合物和蛋白質，是一種理想的產氫原料。利用污泥產氫，合理利用了廢棄物，減少剩余污泥量，同時產生清潔能源。因此，應用此技術的發展前景很好。

現有污泥產氫技術有：專利號為ZL200310116142.6的專利公開了“一種利用污水廠剩余污泥厭氧發酵制氫的方法與裝置”，它是應用堿預處理污泥產氫，pH調到12～13，并抑制甲烷菌。但強堿性環境對污泥的后續生物處理十分不利，剩余污泥的填埋對土壤的損害比原污泥更大，而且外加堿，增加生產運行成本。申請號為200510066428.7的專利申請公開了一種“用污水處理廠剩余污泥制氫的熱處理-發酵產氫方法”，它使用熱處理污泥產氫，121℃，壓力1.5個標準大氣壓，處理0.5小時。這種方法延遲時間長(從開始發酵到產氫的這段時間)，氫氣純度低，而且用電量大，對設備的制造要求高，增加生產成本。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服上述現有技術的缺陷，提供一種產氫量大，延遲時間短，可殺滅污泥中的致病菌，提高污泥的生物再降解能力，并能釋放污泥中的重金屬，減少填埋處理對土壤的污染，并且設備簡單，制造成本低，用電量小，耗能少的微波法預處理污水廠剩余污泥發酵產氫的方法及其裝置。

為解決上述技術問題，本發明采用下述技術方案。

本發明的微波法預處理污水廠剩余污泥發酵產氫的方法，其特征在于它是利用微波預處理污水廠剩余污泥2～20min，以釋放污泥中的營養物質；然后取微波預處理后的污泥放于密封的發酵制氫反應器中，接種產氫種泥，加入的種泥體積為剩余污泥體積的5～15％，密封；控制發酵溫度25℃～45℃，進行發酵產氫，8～15小時后產生氫氣。

所述微波發生器功率為400～1000W。

所述產氫種泥的制備是取厭氧顆粒污泥，80～100℃水浴加熱1.5～4小時。

所述產氫結束后，大部分污泥排出，留部分污泥作為種泥。

接種產氫種泥后，可向發酵制氫反應器中吹氮氣1-15min。

本發明實現上述方法的裝置，它是一種厭氧發酵制氫反應裝置，該反應裝置包括微波發生器、發酵制氫反應器和氫氣收集裝置，發酵制氫反應器的頂部設有氫氣出口，底部設有污泥入口和排泥口，所述微波發生器通過管道與發酵制氫反應器的污泥入口相接，氫氣收集裝置通過管道與發酵制氫反應器的氫氣出口相接，所述發酵制氫反應器裝設有攪拌器和加熱器。

所述加熱器包括加熱管、感溫探頭和溫度控制盒，加熱管和感溫探頭均伸入發酵制氫反應器內，并與溫度控制盒相連。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：

1、本發明利用微波預處理污泥并接種產氫種泥發酵產氫，氫氣的產生量大，產氫的延遲時間短。

2、接種產氫種泥，增加了生物氣中氫氣的含量及氫氣純度，增大產氫量。無甲烷氣的產生。

3、本發明不外加任何化學物質，只利用污泥來產氫，節約成本，降低對環境的危害。