[發明專利]一種熱堿強化三段式城市污泥厭氧消化的方法

無效

• 申請號: 201310577852.2
• 申請日: 2013-11-19
• 公開（公告）號: CN103613261A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 戴曉虎;劉曉光;易境;戴翎翎;董濱
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C02F11/04
• 分類號: C02F11/04
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術領域

本發明屬固廢資源化領域，具體涉及一種熱堿強化三段式城市污泥厭氧消化的方法。

背景技術

隨著污水處理技術的推廣及經濟社會的不斷發展，污泥產量日益增加，直接導致污泥問題的日益緊迫。以含水率80%計，全國年污泥總產生量很快將突破3000萬t,按照預測到2020年污泥產量將突破年6000萬t。污泥成分復雜，含有大量的有機污染物，有毒有害的重金屬，病原微生物、寄生蟲卵，鹽類以及放射性核素等難降解物質，如果處理不當，排放后會對環境造成嚴重的污染，污泥的處理與處置已經成為了亟待解決的問題。同時污泥中含有大量有機物，可以通過厭氧消化產生沼氣，回收污泥中生物質能，實現污泥的減量化、無害化和資源化，是污泥的一種重要處理技術。

厭氧消化過程為以下三階段:水解階段,產酸階段,產甲烷階段。其中水解階段分別是是復雜非溶解性聚合物轉化為簡單溶解性單體和二聚體的過程，酸化階段是將簡單溶解性單體和二聚體通過產酸菌的生物作用轉化為揮發性脂肪酸的過程，而揮發性脂肪酸尤其是乙酸是后續甲烷化過程的直接底物。因此，提高污泥水解酸化效果對于強化產甲烷具有重大意義。

發明內容

本發明的目的是提出一種熱堿強化三段式城市污泥厭氧消化的方法。

本發明提出的一種熱堿強化三段式城市污泥厭氧消化的方法，所述方法依次經過水解反應裝置、酸化反應裝置和厭氧消化裝置，具體步驟如下：

(1)將城市生活污水處理廠產生的城市污泥送入水解反應裝置，進行熱堿聯合預處理，以強化水解，預處理在厭氧條件下進行，控制條件為溫度65-150℃，持續時間為20min-2d；

(2）將經步驟(1）處理后的城市污泥取出，置于酸化反應裝置進行熱堿聯合強化酸化，酸化階段在厭氧條件下進行，控制條件為溫度50-75℃，持續時間為3-5天。

(3）將經步驟(2）進行強化酸化后的城市污泥取出，進入厭氧消化裝置，進行厭氧消化，處理溫度為33-37℃或53-57℃，停留時間為15-30天。

本發明中，步驟(1）中所述城市污泥為剩余污泥或脫水污泥中任一種或一種以上。

本發明中，步驟(1）及(2）中的堿可以為NaOH、KOH、CaOH或CaO的任意一種。

本發明中，步驟(1）的預處理和步驟(2)中的酸化過程中，pH可不控制或調堿性至pH值為8-12。

本發明中，所述水解反應裝置、酸化反應裝置及厭氧消化裝置之間設置熱交換器，進行熱回收，實現熱能最大化利用。

本發明中，所述強化水解反應裝置及強化酸化反應裝置均為獨立連續運行反應器。

本發明中，在酸化反應裝置中增加污泥循環接種，每天循環污泥量為酸化反應裝置體積的3-5倍。

本發明中，步驟(3）中調節厭氧消化裝置內pH值為7.2-8.5。

本發明提出的提升污泥厭氧消化性能的方法，其突出特點是通過對污泥厭氧消化過程的三段反應（水解，酸化，甲烷化）采用分段式反應器來實現，發揮各段的物理，生物的優勢，具體為先對污泥進行強化水解處理，之后再進行強化酸化處理，最后再進一步對城市污泥進行厭氧消化。本發明方法能夠有效提高總有機物降解率及總產氣量，是實現污泥減量化、資源化的有效手段。

根據試驗結果,通過聯合預處理后,污泥液相中的溶解性COD濃度提高了約26倍,產甲烷量提高了30%以上。本發明的前述和其目的、特征和良好效果通過對實施例的詳細說明會更加明顯。

附圖說明

圖1為本發明裝置的結構示意圖。

圖中標號：1為水解反應裝置，2熱交換器，3為酸化反應裝置，4為熱交換器，5為厭氧消化裝置。

具體實施方式

下面通過實施例進一步說明本發明。

實施例1：

取某地污水處理廠的脫水污泥(含水率為78.02%)，其揮發性有機固體占總固體的比例為56.08%。然后將上述污泥投入水解反應罐,控制溫度70℃，pH?12.0，持續時間為1d。然后再投入酸化反應裝置中,?控制溫度55℃，pH?10.0，持續時間為4天。之后將處理好的上述污泥300mL投入6L有效體積的厭氧消化裝置發酵罐中(污泥停留時間為20d),每日收集氣體,并控制溫度35士2℃,自動調節pH?7.2-8.2℃,轉速控制為160rpm。連續運行2-3個周期(即40-60d)至連續穩定產氣，實驗結果為日均產氣為6.3L，甲烷含量為57.13%，有機物降解率為47%。

比較例1：