專利名稱：一種能源回收式污泥減量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能源回收式污泥減量方法，屬于固體廢物處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著我國城市化進(jìn)程的加快和社會的快速發(fā)展，城市污水處理率逐漸提高。國家 對環(huán)境治理投資力度的增加也促進(jìn)了污水處理行業(yè)的發(fā)展，與此同時，污水處理過程也產(chǎn) 生了大量的剩余污泥。據(jù)統(tǒng)計，全國每年產(chǎn)生含水率80%的脫水污泥已經(jīng)超過1000萬噸。 污泥中含有多種有害物質(zhì)，如重金屬離子、難降解有機(jī)物、持久性有機(jī)物和病源微生物等， 加之相關(guān)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)及法律法規(guī)的嚴(yán)格限制，污泥的處理和處置已成為環(huán)境領(lǐng)域的一大難 題。因此，開發(fā)經(jīng)濟(jì)、高效的污泥減量化技術(shù)，已成為解決剩余污泥問題的理想途徑。剩余污泥減量處理主要分為好氧消化和厭氧消化，好氧消化由于其能耗大，效率 低現(xiàn)已經(jīng)很少進(jìn)行研究及應(yīng)用，目前關(guān)于污泥減量的研究主要集中在厭氧消化上，對剩余 污泥厭氧消化研究主要是以不同的預(yù)處理方式提高污泥的厭氧消化性能，使其達(dá)到提高污 泥減量效率的目的，而沒有對厭氧消化的運(yùn)行方式做深入的研究。雖然預(yù)處理后的污泥經(jīng) 厭氧消化后污泥減量效果有所提高，但普遍存在消化速率慢、停留時間長、處理效率低等缺 點ο

發(fā)明內(nèi)容
為了克服傳統(tǒng)污泥厭氧消化工藝存在的消化速率慢、停留時間長、處理效率低等 缺點，本發(fā)明采用熱水解作為預(yù)處理工藝與兩相厭氧消化工藝耦合的方法，對剩余污泥減 量處理的同時進(jìn)行能源回收。一種能源回收式污泥減量方法，由熱水解反應(yīng)器、產(chǎn)酸相反應(yīng)器、產(chǎn)甲烷相反應(yīng) 器、氫氣回收裝置和甲烷回收裝置等構(gòu)成，其特征在于將污水廠剩余污泥經(jīng)熱水解反應(yīng)器 進(jìn)行預(yù)處理提高污泥厭氧消化性能，處理后污泥經(jīng)后續(xù)兩相厭氧消化反應(yīng)器進(jìn)行減量，并 對其消化過程中氣態(tài)產(chǎn)物進(jìn)行回收利用。熱水解反應(yīng)器為多參數(shù)自動控制系統(tǒng)，剩余污泥的熱處理條件如下，熱處理溫度 110°C 200°C，壓力600 2500kPa，熱水解時間為15 60min。產(chǎn)酸相反應(yīng)器接收經(jīng)熱水解預(yù)處理后的污泥，通過調(diào)節(jié)產(chǎn)酸相的溫度為31 36°C或50 55°C、pH值為4. 5 6. 0、氧化還原電位為-300 -lOOmV，并有效控制底物 濃度、有機(jī)負(fù)荷、水力停留時間和堿度，以保證產(chǎn)酸細(xì)菌對剩余污泥的代謝途徑為乙醇型發(fā)酵。發(fā)酵后產(chǎn)物進(jìn)入產(chǎn)甲烷相反應(yīng)器，控制產(chǎn)甲烷相的溫度為31 36°C、pH值為 6. 5 7. 5、氧化還原電位為-400 -lOOmV。因乙醇型發(fā)酵產(chǎn)物主要為乙醇、乙酸等物質(zhì)， 較容易被產(chǎn)甲烷菌利用，使產(chǎn)甲烷效率提高，產(chǎn)氣量增加，從而有效提高了污泥減量效率。在兩相厭氧消化過程中將產(chǎn)酸相產(chǎn)生的氫氣與產(chǎn)甲烷相產(chǎn)生的甲烷作為能源進(jìn) 行提純回收。
本發(fā)明所述的產(chǎn)酸相反應(yīng)器和產(chǎn)甲烷相反應(yīng)器均為全混式反應(yīng)器，反應(yīng)器中采用 攪拌裝置，加強(qiáng)傳質(zhì)反應(yīng)與分離效率。本發(fā)明的有益效果1、本發(fā)明采用熱水解法作為后續(xù)兩相厭氧消化的預(yù)處理工藝，不僅可以促進(jìn)污泥 細(xì)胞的溶解，而且污泥熱水解后形成的中間產(chǎn)物更適合作為微生物生長的基質(zhì)，有效地提 高了污泥的厭氧消化性能。2、本發(fā)明可通過以熱水解產(chǎn)物作為基質(zhì)，對產(chǎn)酸相進(jìn)行過程優(yōu)化，控制產(chǎn)酸細(xì)菌 的代謝途徑為乙醇型發(fā)酵，為后續(xù)產(chǎn)甲烷菌提供乙醇、乙酸等簡單基質(zhì)，且產(chǎn)物中氫氣可以 作為清潔能源進(jìn)行回收利用。3、乙醇型發(fā)酵末端產(chǎn)物進(jìn)入到產(chǎn)甲烷相反應(yīng)器后，基質(zhì)較易被產(chǎn)甲烷菌利用，可 最大化實現(xiàn)污泥減量，同時產(chǎn)物中的甲烷回收后可作為燃料或發(fā)電原料使用。


圖1為一種能源回收式污泥減量方法的工藝示意圖。圖中標(biāo)號說明1、進(jìn)泥管2、熱水解反應(yīng)器3、進(jìn)泥管4、產(chǎn)酸相反應(yīng)器 5、氫氣收集裝置6、進(jìn)泥管7、產(chǎn)甲烷相反應(yīng)器8、甲烷收集裝置9、出泥口
具體實施例方式根據(jù)圖1具體說明本發(fā)明的實施方式城市污水廠剩余污泥首先經(jīng)進(jìn)泥管(1)進(jìn)入熱水解反應(yīng)器(2)，控制溫度在 110°C 200°C之間，壓力在600 2500kPa之間，反應(yīng)時間為15 60min的條件下對剩余污 泥進(jìn)行預(yù)處理；將熱水解處理后的剩余污泥通過進(jìn)泥管(3)進(jìn)入產(chǎn)酸相反應(yīng)器(4)，調(diào)節(jié)產(chǎn) 酸相的溫度為31 36°C或50 55°C、pH值為4. 5 6. 0、氧化還原電位為-300 -lOOmV， 并有效控制底物濃度、有機(jī)負(fù)荷、水力停留時間和堿度，將產(chǎn)酸相控制在乙醇型發(fā)酵階段， 反應(yīng)后將產(chǎn)物中氫氣通過氫氣收集裝置(5)進(jìn)行回收，其他產(chǎn)物通過進(jìn)泥管(6)進(jìn)入密 閉產(chǎn)甲烷相反應(yīng)器進(jìn)行產(chǎn)甲烷反應(yīng)，氣態(tài)產(chǎn)物中的甲烷通過甲烷收集裝置(8)進(jìn)行提純回 收，其它產(chǎn)物經(jīng)排泥管(9)排放。
權(quán)利要求
一種能源回收式污泥減量方法，它由熱水解反應(yīng)器、產(chǎn)酸相反應(yīng)器、產(chǎn)甲烷相反應(yīng)器、氫氣回收裝置和甲烷回收裝置等構(gòu)成，其特征在于將污水廠剩余污泥經(jīng)熱水解反應(yīng)器進(jìn)行預(yù)處理提高污泥厭氧消化性能，處理后污泥經(jīng)后續(xù)兩相厭氧消化反應(yīng)器進(jìn)行減量，并對其消化過程中氣態(tài)產(chǎn)物進(jìn)行回收利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能源回收式污泥減量方法，其特征在于所述的熱水解反應(yīng) 器為多參數(shù)自動控制系統(tǒng)，剩余污泥的熱水解條件如下，熱處理溫度110°C 20(TC，壓力 600 2500kPa，熱水解時間為15 60min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能源回收式污泥減量方法，其特征在于通過調(diào)節(jié)產(chǎn)酸相的 溫度為31 36°C或50 55°C、pH值為4. 5 6. 0、氧化還原電位為-300 -lOOmV，并有 效控制底物濃度、有機(jī)負(fù)荷、水力停留時間和堿度，以保證產(chǎn)酸細(xì)菌對剩余污泥的代謝途徑 為乙醇型發(fā)酵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能源回收式污泥減量方法，其特征在于產(chǎn)甲烷相的溫度為 31 36°C、pH值為6. 5 7. 5、氧化還原電位為-400 -IOOmV0
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能源回收式污泥減量方法，其特征在于將產(chǎn)酸相產(chǎn)生的氫 氣與產(chǎn)甲烷相中產(chǎn)生的甲烷作為能源進(jìn)行提純回收。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能源回收式污泥減量方法，其特征在于所述的產(chǎn)酸相反應(yīng) 器和產(chǎn)甲烷相反應(yīng)器均為全混式反應(yīng)器，反應(yīng)器中采用攪拌裝置，加強(qiáng)傳質(zhì)反應(yīng)與分離效 率。
全文摘要
為解決現(xiàn)有污泥減量技術(shù)運(yùn)行成本高、處理周期長等缺點，本發(fā)明提供一種能源回收式污泥減量方法。熱水解作為預(yù)處理與兩相厭氧消化耦合對剩余污泥進(jìn)行減量處理。以熱水解預(yù)處理后的剩余污泥為基質(zhì)培養(yǎng)馴化乙醇型發(fā)酵菌，將產(chǎn)酸相控制在乙醇型發(fā)酵階段，乙醇型發(fā)酵產(chǎn)物主要為乙醇、乙酸和氫氣，進(jìn)入產(chǎn)甲烷相后可較容易為產(chǎn)甲烷菌利用轉(zhuǎn)化為甲烷。此方法可有效提高污泥減量效能，并能回收氫氣、甲烷等清潔能源。
文檔編號C02F11/04GK101880118SQ20101010484
公開日2010年11月10日 申請日期2010年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月3日
發(fā)明者李廣, 王鶴立, 白楊, 韓冰 申請人:王鶴立