專利名稱：一種市政污泥和垃圾混合發酵高效生產氫氣和甲烷的方法
技術領域：
本發明涉及一種廢物資源化技術，特別是一種市政污泥和垃圾混合 發酵高效生產氫氣和甲烷的方法。
背景技術：
目前，對市政污泥和垃圾通常是采用填埋、農用或焚燒等方法進行
處理、處置。但由于我國大部分城市生活垃圾中水分占4 0 % 6 0 %, 其千固體中有機成分只占3 0% 5 5%;城市污水處理廠產生的污泥含 水率達8 5 % 9 9. 5%，其干固體中有機物含量4 0%-6 0 %，垃圾 和污泥熱值普遍低于4 0 0 0kJ/kg，并不適宜于焚燒處理。當垃圾和 污泥中重金屬含量較高時，也不適合農用。因此多數垃圾都采用填埋處 理，但對地下水和大氣環境的二次污染問題不容忽視；而污泥要進行填 埋處理，還需進一步脫水，更是麻煩、成本髙。

發明內容
本發明的目的是為了解決上述的技術問題，為市政污泥和垃圾的處 理提供一種更有價值的資源化方法，即市政污泥和垃圾混合發酵高效生 產氫氣和甲烷的方法。
為實現上述發明目的，本發明采用的具體生產方法如下 1 、種泥準備產甲烷種泥采用污水廠厭氧消化活性污泥。產氫種泥是利用污水廠厭氧消化活性污泥經過加熱處理并活化得到，即取厭氧
消化活性污泥風干、磨碎、過篩，在l 0 5"C下加熱2h，殺滅非芽孢 菌產甲烷菌。將經加熱處理過的厭氧活性污泥加入3 g/L葡萄糖營養溶 液中，調pH至6.5， 35'C下活化24h而制成產氫種泥。
2、 堿解將去除其中不可降解有機物后的垃圾進行粉碎、過篩， 取石灰，粉碎、過篩，采用污水廠的初沉污泥、剩余污泥、濃縮污泥或 脫水污泥，將上述污泥、垃圾和石灰裝入堿解反應器并混合，使混合物 的碳氮比C/N保持在10-30,石灰和有機物比值CaO/VS保持在 0.05-0.2，含水率保持在85%-99%，堿解反應時間為0. 5-3d。
3、 產氫將堿解后的混合物泵入產氫反應器，按種泥與底物體積 比為0. 1-0. 5的比例加入產氫種泥，攪拌混合，啟動產氫反應器，溫 度30'C-60'C,反應時間3-8d。
4、 產甲烷將產氫后的剰余混合物泵入產甲烷反應器，按種泥與 底物體積比為O. 1-0. 5的比例加入產甲烷種泥，攪拌混合，啟動產甲 垸反應器，溫度30r-60lC，反應時向7-15d。
正常運行后，產氫反應器和產甲烷反應器在排出器內混合物時，均 可分別留出 一定比例的混合物作為下一批反應的產氫種泥和產甲烷種 泥。
龍發明由于采用以上工藝方法，利用市政污泥和垃圾作原料，采用 石灰堿解強化產氫和產甲烷過程，獲取高熱值、潔凈能源氫氣和甲烷， 實現廢物資源化，解決市政污泥和垃圾對環境的污染問題。將含氮豐富 的市政污泥與含碳豐富的市政垃圾進行混合發酵，有利于厭氧微生物的生理代謝，同時通過加入石灰，可強化市政污泥和垃圾的堿解，有利于 提高市政污泥和垃圾中有機成分的降解率，強化產氫和產甲烷效應，氫
氣產率最高可達52niL/gVS，甲垸產率最高可達103 mL/gVS，分別比不加 石灰時提髙2—4倍和2—3倍。在兩相厭氧消化系統前端只需加設一臺 小型堿解反應器，只需向其中加入廉價易得的石灰，而不必向產氫反應 器和產甲烷反應器另加酸堿等化學藥劑，即可實現市政污泥和垃圾混合 發酵髙效生產氫氣和甲垸，各反應器可序批式運行，也可連續運行，所 需設備簡單，操作方便，成本低廉。


圖1為本發明所采用的實驗裝置。
其中1.堿解反應器，2.產氫反應器，3.產甲垸反應器，4-8.泥 漿泵。
具體實施例方式
實施例l:堿解反應器中，C/N=30， CaO/VS=0. 1，含水率=95%，時 間ld。產氫反應器中，種泥與底物體積比為0. 1，溫度55*€，時間8d。 產甲烷反應器中，種泥與底物體積比為0. 2,溫度35"C,時間9 d。 得到的氫氣產率為23 mL/gVS，甲垸產率為67 mL/gVS。
實施例2:堿解反應器中，C/N=10， CaO/VS=0.05，含水率=85%，時 間3d。產氫反應器中，種泥與底物體積比為0. 3，溫度40"C，時間5d。 產甲烷反應器中，種泥與底物體積比為0. 4，溫度40"，時間14d。 得到的氫氣產率為40 mL/gVS，甲烷產率為84 mL/gVS。
實施例3:堿解反應器中，C/N=20， CaO/VS=0. 2,含水率=90%，時間2d。產氫反應器中，種泥與底物體積比為0. 3，溫度35"C，時間8d。 產甲烷反應器中，種泥與底物體積比為O. 3,溫度35'C,時間15 d。 得到的氫氣產率為52 mL/gVS，甲垸產率為103 mL/gVS。
實施例4:堿解反應器中，C/N=15, CaO/VS=0. 15，含水率=95%， 時間0. 5d。產氫反應器中，種泥與底物體積比為0. 5，溫度351C， 時間3d。產甲烷反應器中，種泥與底物體積比為O. 3，溫度40'C，時 間10d。得到的氫氣產率為44 mL/gVS，甲垸產率為93 mL/gVS。
權利要求
1、一種市政污泥和垃圾混合發酵高效生產氫氣和甲烷的方法，其特征是采用如下處理、生產工藝(1)種泥準備產甲烷種泥采用污水廠厭氧消化活性污泥，產氫種泥是利用污水廠厭氧消化活性污泥經過加熱處理并活化得到，即取厭氧消化活性污泥風干、磨碎、過篩，在105℃下加熱2h，殺滅非芽孢菌產甲烷菌，將經加熱處理過的厭氧活性污泥加入3g/L葡萄糖營養溶液中，調pH至6.5，35℃下活化24h而制成產氫種泥；(2)堿解將去除其中不可降解有機物后的垃圾進行粉碎、過篩，取石灰，粉碎、過篩，采用污水廠的初沉污泥、剩余污泥、濃縮污泥或脫水污泥，將上述污泥、垃圾和石灰裝入堿解反應器并混合，使混合物的碳氮比C/N保持在10-30，石灰和有機物比值CaO/VS保持在0.05-0.2，含水率保持在85％-99％，堿解反應時間為0.5-3d；(3)產氫將堿解后的混合物泵入產氫反應器，按種泥與底物體積比為0.1-0.5的比例加入產氫種泥，攪拌混合，啟動產氫反應器，溫度30℃-60℃，反應時間3-8d；(4)產甲烷將產氫后的剩余混合物泵入產甲烷反應器，按種泥與底物體積比為0.1-0.5的比例加入產甲烷種泥，攪拌混合，啟動產甲烷反應器，溫度30℃-60℃，反應時間7-15d。
全文摘要
一種市政污泥和垃圾混合發酵高效生產氫氣和甲烷的方法，其特征是采用污水廠的厭氧消化活性污泥和經過加熱處理并活化的厭氧活性污泥分別作為產甲烷種泥、產氫種泥，將市政污泥和垃圾按一定比例混合，加入石灰，置于堿解反應器中進行堿解，將堿解后的混合物和產氫種泥泵入產氫反應器進行產氫反應，收集產生的含有氫氣的生物氣，將產氫后的剩余混合物和產甲烷種泥泵入產甲烷反應器混合反應生產甲烷。既能獲取高熱值、潔凈能源氫氣和甲烷，實現廢物資源化，又解決了市政污泥和垃圾對環境的污染問題。各反應器可序批式運行，也可連續運行，所需設備簡單，操作方便，成本低廉。
文檔編號C12P3/00GK101492696SQ20081003055
公開日2009年7月29日 申請日期2008年1月26日 優先權日2008年1月26日
發明者李玉秀, 聶艷秋 申請人:聶艷秋