[發明專利]一種基于熱水解與化學調質聯合預處理的污泥厭氧消化方法

有效

• 申請號: 201710686560.0
• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN107382003B
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發明（設計）人: 黃瑛;余華平
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C02F11/04
• 分類號: C02F11/04;C02F11/10
• 代理公司: 32204 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)
• 代理人: 孫斌

本發明公開了一種基于熱水解與化學調質聯合預處理的污泥厭氧消化方法，包括以下步驟：(1)將污泥加水稀釋或濃縮，加入堿性物質，攪拌，調節pH值呈堿性后靜置；(2)將步驟(1)所得污泥進行熱水解反應，水熱后加入第一酸性物質，攪拌，調節pH值呈中性，接著加入第二酸性物質，攪拌，調節pH值至酸性，最后加入堿性物質，攪拌，調節pH值至中性；(3)將經步驟(2)所得污泥進行厭氧消化處理。本發明方法可顯著提高污泥厭氧消化產氣速率、增加污泥厭氧消化產氣量和產甲烷含量，污泥穩定化和系統穩定性條件好，能耗低，經濟適用性強，突破了污泥厭氧消化的應用瓶頸，將其用于市政污泥的處理，可較好實現污泥的無害化、資源化和減量化。

技術領域

本發明屬于固體廢棄物處理領域，具體涉及一種基于熱水解與化學調質聯合預處理的污泥厭氧消化方法。

背景技術

生態環境保護已上升成為國家戰略，其中固體廢棄物的處理處置逐漸受到人們的重視，污泥即是熱點之一。污泥處理處置遵循固廢技術政策的三化原則，即無害化、減量化、資源化。處理技術中，厭氧消化技術是比較符合三化原則的處理技術。

然而，傳統市政污泥厭氧消化存在反應速度慢、產氣量低、停留時間長(30～40天)、能耗高等缺點，限制了厭氧消化技術的推廣應用。

國內外對污泥預處理技術展開多項研究，目前，研究較多的預處理技術包括超聲波、臭氧、熱處理、酸堿處理以及高級氧化技術等。但這些污泥預處理技術普遍存在效率低或者能耗高等缺陷，限制了這些技術的廣泛應用。如中國專利文獻CN102627384A公開的《一種提高沼氣產量的污泥處理方法》，是將污水處理廠的剩余污泥先經過脫水預處理，使污泥含水率降為87～93％，對脫水預處理后的污泥加熱加壓，加熱溫度為160～190℃，加壓壓力為5～10個大氣壓，持續25分鐘～50分鐘，然后降至常壓，并降溫，污泥降溫至30～36℃后進入中溫厭氧消化處理過程，產生沼氣，該方法通過加熱加壓使污泥內的細胞破裂，細胞內含物流出，釋放有機物，使得厭氧消化效率提高。但是該方法操作條件要求高、能耗大。CN102826730A公布的《一種厭氧消化污泥熱水解和超聲波聯合預處理方法》，是將經濃縮后的污泥進行預處理，使污泥溫度升高到50～60℃，通過污泥泵泵入熱水解反應罐，并向反應罐內通入蒸汽，使溫度控制在118～122℃，保持30分鐘，熱水解預處理后的污泥經熱交換器使溫度降低至50℃后進入超聲波反應器內，用頻率為20～28KHz、聲能密度為0.33W/mL的超聲波進行處理，處理時間為30到60分鐘。該方法不但可以提高污泥的水解速率，還可以縮短超聲波單獨處理的時間，降低預處理的能耗。但是該方法同樣也存在操作條件要求高、能耗高的問題，難以實現能量收益。

發明內容

發明目的：本發明針對現有的污泥處理方法操作條件要求高、能耗高、難以實現能量收益的問題，提出了一種基于熱水解與化學調質聯合預處理的污泥厭氧消化方法。該方法可以可顯著提高污泥厭氧消化產氣速率、增加污泥厭氧消化產氣量和產甲烷含量，污泥穩定化和系統穩定性條件好，能耗低。

技術方案：為了實現上述目的，如本發明所述一種基于熱水解與化學調質聯合預處理的污泥厭氧消化方法，包括以下步驟：

(1)將污泥加水稀釋或濃縮，加入堿性物質，攪拌，調節pH值至整個污泥反應體系呈堿性后靜置；

(2)將步驟(1)所得污泥進行熱水解反應，水熱后加入第一酸性物質，攪拌，調節pH值至整個污泥反應體系呈中性，接著加入第二酸性物質，攪拌，調節pH值至體系呈酸性，最后加入堿性物質，攪拌，調節pH值至體系呈中性；

(3)將經步驟(2)所得污泥進行厭氧消化處理。

本發明所處理污泥為生活污水處理廠含水率為80％～99.5％的污泥加水稀釋或濃縮，加入堿性物質在低轉速下進行攪拌，通過攪拌槽中的pH計判斷pH值，使系統pH值維持在9～14，靜置20～30小時進行預處理；通過污泥加堿之后，可有效的破壞細胞壁，使胞內有機物融出，縮短后續厭氧消化胞外酶水解有機物時間，提高厭氧消化產氣速率。