[發明專利]一種基于亞臨界水熱處理的污泥高效資源化處理工藝

無效

• 申請號: 201410586720.0
• 申請日: 2014-10-29
• 公開（公告）號: CN104355512A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 戴曉虎;董濱;段妮娜;張靜思;陳思思
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C02F11/00
• 分類號: C02F11/00
• 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

本發明屬于固廢資源化領域，涉及一種基于亞臨界水熱處理的污泥高效資源化處理工藝。?

背景技術

城市污水處理廠因凈化生活污水而產生的脫水污泥量巨大，目前全年的可收集量在3000萬噸左右，傳統的污泥處理方法，如土地填埋、露天堆放和外運等方式已經無法適應日趨嚴格的污泥處理處置標準，近年來，全球能源結構正經歷以礦物能源為主向多種能源并存的方向的轉變，糧食安全和環境惡化等問題也日益突出，采用厭氧發酵技術回收污泥中的非糧生物質能源——沼氣逐漸得到重視。?

傳統的厭氧消化工藝首先用來處理生活污水，繼而用于處理污水廠剩余污泥。在上個世紀五十年代之前，厭氧消化工藝的運行溫度、停留時間(SRT)和有機負荷(OLR)未經控制，厭氧消化裝置內不具備攪拌設施，厭氧微生物在反應器里的停留時間(SRT)與污水/廢水的停留時間(HRT)是相同的，因此厭氧微生物在反應器里濃度較低，因而具有HRT較長(30-90天)，處理效率較低，處理效果不好，臭味嚴重等特點，稱為低速厭氧消化系統或常速厭氧消化系統，現在也通稱為“第一代厭氧消化工藝”。?進入上世紀50、60年代，特別是70年代的中后期，通過維持厭氧微生物在系統中的停留時間，增加厭氧微生物量，相繼出現了一批被稱為現代高速厭氧消化反應器的處理工藝，稱為“第二代厭氧生物反應器”，它們的主要特點有：HRT大大縮短，有機負荷大大提高，處理效率大大提高；HRT與SRT分離，SRT相對很長，HRT則可以較短，反應器內生物量很高。主要包括：厭氧接觸法、厭氧濾池（AF）、上流式厭氧污泥床（UASB）反應器、厭氧流化床（AFB）、厭氧附著膜膨脹床(AAFEB)、厭氧生物轉盤（ARBC）和擋板式厭氧反應器等。進入20世紀90年代以后，隨著以顆粒污泥為主要特點的UASB反應器的廣泛應用，在其基礎上又發展起來了同樣以顆粒污泥為根本的顆粒污泥膨脹床（EGSB）反應器和厭氧內循環（IC）反應器。這些高速反應器又被統稱為“第三代厭氧生物反應器”。?

第二代和第三代高效厭氧消化工藝之所以能夠有效提高厭氧消化效率，主要由于污水和廢水中的有機污染物是以溶解態存在的，而厭氧微生物是固態懸浮的，因此能夠通過分別控制水力停留時間和固體停留時間的方式提高微生物濃度，降低污染物停留時間，從而提高處理效率。然而，城市污泥富含微生物殘體，固態有機污染物的比例較高，這導致污泥采用厭氧消化技術進行資源化和無害化過程中存在如下問題：第一，污泥中的有機物大部分以固態方式存在，與厭氧微生物混合在一起，無法分別控制厭氧微生物和污染物的停留時間，因此傳統的高速厭氧消化工藝未在污泥厭氧消化領域進行應用；第二，相比污水中的溶解性有機物，污泥中的固態有機物在厭氧消化過程中需增加一步“溶解”過程，另外，污泥中有機物多為微生物殘體，較為復雜，溶解、水解速率較低，這兩方面特征均降低了污泥厭氧消化的效率。?

水熱技術是在密封的壓力容器中，以水為溶劑，在高溫高壓的條件下進行化學反應的各種技術的統稱，在化工、冶金等領域被廣泛應用。在水熱反應體系中，水的性質發生強烈改變，蒸汽壓變高、密度變低、表面張力變低、粘度變低、電離常數增大，離子積變高。利用水的這些性質變化，無須添加藥劑即可對污泥進行改性。污泥經水熱改性后：第一，污泥中原先無法通過機械脫水去除的結合水和表面水大量釋放，固態有機物溶解、水解，高分子有機物向小分子方向轉化，因此污泥脫水性能顯著提高；第二，固體有機物大量溶解、水解以及部分有機物分解成小分子有機物，有利于污泥后續厭氧消化效率提高。?

污泥水熱技術為污泥的高效資源化處理奠定了基礎。水熱改性對污泥脫水性能和有機物溶解方面的作用有利于將污泥中富含溶解性有機污染物的液體分離出來，進行高速厭氧消化處理。已有的污泥高效資源化方法或工藝多為厭氧、好氧、熱解、建材利用、提取可商業化物質，或通過物化改性進一步提高工藝效率，均有別于本發明的技術路線。本發明將公開一種污泥高效資源化處理工藝。?

發明內容

????本發明的目的在于提供一種基于亞臨界水熱處理的污泥高效資源化處理工藝，所述工藝將污泥中的有機質在亞臨界水熱條件下充分水解液化，并實現固相與液相有機質高效資源化利用的處理工藝。?