[發明專利]一種剩余污泥厭氧消化的方法

在審

• 申請號: 202110574662.X
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113402141A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 王飛;王巖;徐丹;周北海;陳輝倫;袁蓉芳
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C02F11/04
• 分類號: C02F11/04;C02F11/13;C02F11/00;C02F11/127;C02F101/30;C02F101/38
• 代理公司: 北京盛詢知識產權代理有限公司 11901
• 代理人: 方亞兵

本發明涉及一種剩余污泥厭氧消化的方法，屬于污泥處理技術領域。具體包括將剩余污泥烘干粉碎得到干污泥后加水混勻進行水熱反應后冷卻離心，固體物烘干后得預處理污泥，與接種污泥混合進行厭氧消化；本發明通過對剩余污泥進行烘干后水熱反應，提高了污泥中有機物的溶出，改善了水解限制，改變了相關微生物群落結構和基因豐度，促進了剩余污泥的厭氧消化。

技術領域

本發明涉及污泥處理技術領域，具體涉及一種剩余污泥厭氧消化方法。

背景技術

污水處理廠每年產生大于4000萬噸的污泥，污泥含水率為80％，但是污泥的處理效率僅僅占20％。剩余污泥作為污水處理廠生物處理的副產品，是一種成分復雜的固液混合物，其固相主要是由具有活性的微生物(如細菌、真菌、寄生蟲等)、微生物自身氧化殘余物、吸附在污泥表面尚未降解或難以降解的有機物(如蛋白質及腐殖質等含氮化合物、多糖類物質、多氯聯苯及二噁英等難降解有毒有害物質)和無機物(如銅、鋅、鉻等重金屬和無機鹽)四部分。處理不當，便會引發極大的環境衛生問題。故污泥處理已成為一個需要重視的問題。

將污泥進行厭氧消化，能將污泥中的病原菌等微生物殺死，分解有機物，產生可資源化利用的沼氣，實現污泥穩定，改善污泥的衛生質量，可同時實現污泥處理處置的減量化、無害化、資源化的要求，是一種環境友好型技術。此外，根據2010年國家環保部發布的《城鎮污水處理廠污泥處理處置污染防治最佳可行技術指南(試行)》公告中指出，將污泥中溫厭氧消化工藝確定為污泥處理的最佳可行工藝之一，且大中型水廠宜優先選用該工藝。但是傳統污泥厭氧消化方法消化速率低、停留時間長、消化池容積大。經研究水解是限制污泥厭氧消化速率的主要步驟，其極大地限制了厭氧消化的進行。

因此，為了克服厭氧消化面臨的技術限制問題，急需開發一種對污泥進行預處理的方法，來有助于其水解和厭氧消化。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種剩余污泥厭氧消化方法，通過對剩余污泥進行烘干后水熱反應，提高了污泥中有機物的溶出，改善了水解限制，促進了剩余污泥的厭氧消化。

一種剩余污泥厭氧消化的方法，將剩余污泥烘干粉碎得到干污泥后加水混勻進行水熱反應后冷卻離心，固體物烘干后得預處理污泥，與接種污泥混合進行厭氧消化。

進一步地，所述剩余污泥烘干溫度為50-70℃；干污泥和水的混合質量比為1:8-10。

進一步地，水熱反應溫度140-200℃，水熱反應時間20-30min；離心轉速為5000r/min，離心時間15min。

進一步地，所述預處理污泥與接種污泥的質量混合比為1:1；厭氧消化溫度32-38℃，厭氧消化時間15-25天。

進一步地，所述剩余污泥在進行烘干粉碎前進行以下預處理：靜置24-48h去除上清液，下層污泥加入過硫酸鹽混合，所述過硫酸鹽與下層污泥的混合質量比為(1-5)：(500-2000)。

進一步地，水熱反應在超聲條件下進行，超聲頻率20-50kHz，功率100-150W，水熱反應溫度100-140℃，水熱反應時間5-20min。

剩余污泥在進行烘干粉碎前進行上述處理，一方面有助于提升后續烘干步驟的效率，節約能源，另一方面，通過向下層污泥中投加過硫酸鹽，在烘干過程中，過硫酸鹽產生硫酸根自由基發揮其極強的氧化性功能，隨著水分的揮發蒸干過程中對剩余污泥進行預氧化處理，從而有效破壞剩余污泥中的微生物細胞壁以及污泥絮凝體，提高后續加熱水解的效率。

經過上述預處理的剩余污泥，在超聲輔助作用下，基于超聲波的空化效應釋放的巨大能量，對經過過硫酸鹽預氧化處理后的剩余污泥進行進一步破壞，使污泥的水解速率更加迅速高效，100-140℃條件下5-20min就可以完成水解過程，實現剩余污泥高效快速水解。超聲處理還可以使污泥中未發生反應的過硫酸鹽中的O-O鍵均質化，從而產生硫酸根自由基，對于剩余污泥的水解過程進一步加強。