專利名稱：微波和熱聯(lián)合調(diào)理污泥提高低有機質(zhì)污泥厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于固體廢棄物資源化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種微波和熱聯(lián)合調(diào)理污泥提高低有機質(zhì)污泥厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法。
背景技術(shù)：
我國興建了大量污水處理廠，截至2009年，全國已建有城鎮(zhèn)污水處理廠1792座， 處理能力達(dá)9904萬m3/d，平均運行負(fù)荷率為81. 27%。在這些污水處理廠的建設(shè)和運行對城市污染負(fù)荷的削減起到了重要作用的同時，污水處理過程中副產(chǎn)物城市污泥量也日益增加。目前，全國年產(chǎn)濕污泥已近3000萬噸(含水率80% )，污泥處理處置的中心已從簡單的填埋轉(zhuǎn)向為資源化為主的土地利用。而在污泥進行土地利用前需要對污泥進行穩(wěn)定化處理，回收污泥中含有的大量的生物質(zhì)能-沼氣，厭氧發(fā)酵是污泥穩(wěn)定化的重要措施之一，不僅過程所需能量較低，還可回收污泥中生物質(zhì)能，是一種非常有應(yīng)用前景的污泥資源化技術(shù)。決定污泥厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的效率的重要影響因素之一是污泥的有機質(zhì)含量，國外污泥屬于高有機質(zhì)污泥，含量一般為70% 84%，應(yīng)用厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣可取得好的效果并進行推廣應(yīng)用。而我國污泥有機質(zhì)含量均比較低，常出現(xiàn)啟動困難，產(chǎn)氣量少，且產(chǎn)氣不穩(wěn)定，限制了污泥厭氧發(fā)酵技術(shù)在我國大規(guī)模應(yīng)用。現(xiàn)有的污泥預(yù)處理技術(shù)僅針對高有機質(zhì)低濃度的污泥有較高的效果，而對低有機質(zhì)高濃度的污泥的處理效果尚未明確，其工藝參數(shù)也尚未得到優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容
針對低有機質(zhì)污泥啟動困難，產(chǎn)氣量少，且產(chǎn)氣不穩(wěn)定，難于應(yīng)用厭氧穩(wěn)定工藝對其進行處理處置的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種微波和熱聯(lián)合調(diào)理污泥提高低有機質(zhì)污泥厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供了一種微波和熱聯(lián)合調(diào)理污泥提高低有機質(zhì)污泥厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法，該方法包括以下步驟將濃縮污泥和脫水污泥配成混合污泥進行預(yù)處理，取上述混合污泥作為進料進行厭氧消化，并出料相同體積的污泥，收集沼氣。所述的混合污泥含水率為85 95%，揮發(fā)性有機固體VS占總固體TS的比例為 20 45%。所述的進料或出料是指每日進料量=每日出料量=消化污泥總量/污泥停留時間。所述的厭氧消化過程中污泥停留時間為20 30d。所述的混合污泥進行預(yù)處理是先進行微波預(yù)處理，后進行加熱預(yù)處理。
所述的微波預(yù)處理工藝操作條件為微波頻率為2450MHz，微波輻射功率為100 lOOOw，輻射時間為I 20min。所述的加熱預(yù)處理溫度為90 170°C,時間為10 60min。所述的厭氧消化控制溫度為35 ± 2°C或55 ± 2°C，調(diào)節(jié)pH為7. 5 ±0. 5，攪拌速度為 50 250rpm。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果I、本發(fā)明方法提高低有機質(zhì)污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣效率，穩(wěn)定產(chǎn)氣量，且能耗低，應(yīng)用方便，進一步促進污泥資源化2、本發(fā)明方法縮短低有機質(zhì)污泥厭氧啟動時間，提高低有機質(zhì)污泥厭氧消化產(chǎn)氣總量，促進了低有機質(zhì)污泥資源化利用。3、本發(fā)明方法使得低有機質(zhì)污泥產(chǎn)氣穩(wěn)定，并提高污泥產(chǎn)氣速率，縮短了污泥停留時間，減小污泥厭氧發(fā)酵罐體積。4、本發(fā)明方法對于不同規(guī)模污水處理廠均可應(yīng)用，只需增加一個微波輻射裝置和加熱預(yù)處理裝置。


圖I表示本發(fā)明的微波和熱聯(lián)合調(diào)理污泥提高低有機質(zhì)污泥厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法的流程圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖所示實施例對本發(fā)明作進一步的說明。實施例I圖I表示本發(fā)明的微波和熱聯(lián)合調(diào)理污泥提高低有機質(zhì)污泥厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法的流程圖。取某地污水處理廠脫水污泥(含水率為78.91% )和濃縮污泥(含水率為
96.17% )在污泥調(diào)配池中配成含水率為90. 0%的混合污泥，此時其揮發(fā)性有機固體占總固體的比例為32. 5%。然后將上述污泥投入微波輻射裝置，微波頻率為2450MHz，在1000W 條件下經(jīng)微波輻照lmin，然后再投入加熱預(yù)處理裝置中，經(jīng)120度加熱30min。取IL已處理好的上述污泥投入20L有效體積的發(fā)酵罐中(污泥停留時間為20d)，并出料IL至集泥池中。每日通過沼氣池收集氣體，并控制溫度35±2°C，自動調(diào)節(jié)pH 7. 5±0. 5，轉(zhuǎn)速控制為 250rpm。連續(xù)運行2 3個周期(即40 60d)后，可連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)氣。實驗結(jié)果為，日均產(chǎn)氣量為11. 7L，甲烷含量為63. 35%，有機物降解率為36%。比較例I取某地污水處理廠脫水污泥(含水率為78.91% )和濃縮污泥(含水率為
96.17% )在污泥調(diào)配池中配成含水率為90. 0%的混合污泥，此時其揮發(fā)性有機固體占總固體的比例為32.5%。取IL上述污泥投入20L有效體積的發(fā)酵罐中(污泥停留時間為 20d)，并出料IL至集泥池中。每日通過沼氣池收集氣體，并控制溫度35±2°C，自動調(diào)節(jié)pH 7. 5±0. 5，轉(zhuǎn)速控制為250rpm。連續(xù)運行2 3個周期(即40 60d)后，可連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)氣。實驗結(jié)果為，日均產(chǎn)氣量為8. 2L，甲烷含量為60. 12%，有機物降解率為24%。
由此可見，實施例I相比比較例I產(chǎn)氣量提高了 42.7%，有機物降解率增高了 12%。實施例2取某地污水處理廠脫水污泥(含水率為79. 11% )和濃縮污泥(含水率為
97.62% )在污泥調(diào)配池中配成含水率為85. 0%的混合污泥，此時其揮發(fā)性有機固體占總固體的比例為20. 0%。然后將上述污泥投入微波輻射裝置，微波頻率為2450MHz，在600W條件下微波輻照lOmin，然后再投入加熱預(yù)處理裝置中，經(jīng)90°C加熱60min。取IL已處理好的上述污泥投入25L有效體積的發(fā)酵罐中(污泥停留時間為25d)，并出料IL至集泥池中。每日通過沼氣池收集氣體，并控制溫度35±2°C，自動調(diào)節(jié)pH 7. 5±0. 5，轉(zhuǎn)速控制為150rpm。 連續(xù)運行2 3個周期(即50 75d)后，可連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)氣。實驗結(jié)果為，日均產(chǎn)氣量為
9.6L，甲烷含量為67. 28%，有機物降解率為32%。比較例2取某地污水處理廠脫水污泥(含水率為79. 11% )和濃縮污泥(含水率為
97.62% )在污泥調(diào)配池中配成含水率為85. 0%的混合污泥，此時其揮發(fā)性有機固體占總固體的比例為20.0%。取IL上述污泥投入25L有效體積的發(fā)酵罐中(污泥停留時間為 25d)，并出料IL至集泥池中。每日通過沼氣池收集氣體，并控制溫度35±2°C，自動調(diào)節(jié)pH
7.5±0. 5，轉(zhuǎn)速控制為150rpm。連續(xù)運行2 3個周期(即50 75d)后，可連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)氣。實驗結(jié)果為，日均產(chǎn)氣量為6. OL,甲烷含量為65. 56%，有機物降解率為20. 0%。由此可見，實施例2相比比較例2產(chǎn)氣量提高了 60.0%，有機物降解率增高了 12%。實施例3取某地污水處理廠脫水污泥(含水率為78. 11% )和濃縮污泥(含水率為
98.35% )在污泥調(diào)配池中配成含水率為95. 0%的混合污泥，此時其揮發(fā)性有機固體占總固體的比例為45. 0%。然后將上述污泥投入微波輻射裝置中，微波頻率為2450MHz，在IOOW 條件下經(jīng)微波輻照20min，然后再投入熱預(yù)處理裝置，經(jīng)170度加熱lOmin。取IL已處理好的上述污泥投入30L有效體積的發(fā)酵罐中(污泥停留時間為30d)，并出料IL至集泥池中。每日通過沼氣池收集氣體，并控制溫度55±2°C，自動調(diào)節(jié)pH 7. 5±0. 5，轉(zhuǎn)速控制為 50rpm。連續(xù)運行2 3個周期(即50 75d)后，可連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)氣。實驗結(jié)果為，日均產(chǎn)氣量為9. 5L，甲烷含量為69. 32%，有機物降解率為42%。比較例3取某地污水處理廠脫水污泥(含水率為78. 11% )和濃縮污泥(含水率為 98. 35% )在污泥調(diào)配池中配成含水率為95. 0%的混合污泥，此時其揮發(fā)性有機固體占總固體的比例為45.0%。取IL上述污泥投入30L有效體積的發(fā)酵罐中(污泥停留時間為 30d)，并出料IL至集泥池中。每日通過沼氣池收集氣體，并控制溫度55±2°C，自動調(diào)節(jié)pH
7.5±0. 5，轉(zhuǎn)速控制為50rpm。連續(xù)運行2 3個周期(即60 90d)后，可連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)氣。 實驗結(jié)果為，日均產(chǎn)氣量為7. 3L，甲烷含量為65. 32%，有機物降解率為29%。由此可見，實施例3相比比較例3產(chǎn)氣量提高了 30. I %，有機物降解率增高了 13%。上述的對實施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種微波和熱聯(lián)合調(diào)理污泥提高低有機質(zhì)污泥厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法，其特征在于該方法包括以下步驟將濃縮污泥和脫水污泥配成混合污泥進行預(yù)處理，取上述混合污泥作為進料進行厭氧消化，并出料相同體積的污泥，收集沼氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微波和熱聯(lián)合調(diào)理污泥提高低有機質(zhì)污泥厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法，其特征在于所述的混合污泥含水率為85 95%，揮發(fā)性有機固體VS占總固體 TS的比例為20 45%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微波和熱聯(lián)合調(diào)理污泥提高低有機質(zhì)污泥厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法，其特征在于所述的進料或出料是指每日進料量=每日出料量=消化污泥總量 /污泥停留時間。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微波和熱聯(lián)合調(diào)理污泥提高低有機質(zhì)污泥厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法，其特征在于所述的厭氧消化過程中污泥停留時間為20 30d。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微波和熱聯(lián)合調(diào)理污泥提高低有機質(zhì)污泥厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法，其特征在于所述的混合污泥進行預(yù)處理是先進行微波預(yù)處理，后進行加熱預(yù)處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微波和熱聯(lián)合調(diào)理污泥提高低有機質(zhì)污泥厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法，其特征在于所述的微波預(yù)處理工藝操作條件為微波頻率為2450MHz，微波輻射功率為100 lOOOw，輻射時間為I 20min。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微波和熱聯(lián)合調(diào)理污泥提高低有機質(zhì)污泥厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法，其特征在于所述的加熱預(yù)處理溫度為90 170°C，時間為10 60min。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微波和熱聯(lián)合調(diào)理污泥提高低有機質(zhì)污泥厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法，其特征在于所述的厭氧消化控制溫度為35±2°C或55±2°C，調(diào)節(jié)pH為 7. 5±0· 5，攪拌速度為50 250rpm。
全文摘要
本發(fā)明屬于固體廢棄物資源化技術(shù)領(lǐng)域公開了一種微波和熱聯(lián)合調(diào)理污泥提高低有機質(zhì)污泥厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法。該方法包括以下步驟將濃縮污泥和脫水污泥配成混合污泥進行預(yù)處理，取上述混合污泥作為進料進行厭氧消化，并出料相同體積的污泥，收集沼氣。本發(fā)明方法縮短低有機質(zhì)污泥厭氧啟動時間，提高低有機質(zhì)污泥厭氧消化產(chǎn)氣總量，促進了低有機質(zhì)污泥資源化利用。
文檔編號C02F11/00GK102603136SQ20121007332
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月19日
發(fā)明者嚴(yán)媛媛, 馮雷雨, 周琪, 戴曉虎, 陳漢龍 申請人:同濟大學(xué)