專利名稱：一種酸化發(fā)酵液回流處理污泥的方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于污泥處理處置領(lǐng)域，更具體地說，主要涉及一種污泥酸化發(fā)酵液回流預(yù)處理污泥的方法。
背景技術(shù)：
污水廠污泥在填埋之前需要進(jìn)行穩(wěn)定化處理，厭氧消化是一種有效的方法，同時厭氧消化還因其能夠產(chǎn)生能源而引起越來越多的重視。厭氧消化可以達(dá)到污泥減量化資源化的目的，但是剩余污泥的厭氧消化過程是一個緩慢困難的過程，這主要是細(xì)胞壁保護(hù)細(xì)胞免受滲透裂解，進(jìn)而阻礙了細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的消化。酸預(yù)處理是一種有效的促進(jìn)厭氧消化的手段，主要是對細(xì)胞壁的破解作用，表現(xiàn)在消化時間縮短，產(chǎn)氣量增加。一般的預(yù)處理方法有化學(xué)氧化(臭氧氧化等)，物理方法(熱解等)、超聲波等。但這些處理方法往往需要外加一定物質(zhì)，并且會產(chǎn)生一定程序的污染，消耗一些能量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，利用污泥發(fā)酵液對污泥進(jìn)行酸化預(yù)處理，縮短厭氧消化所需時間，提高產(chǎn)氣量，降低運行成本，提供一種污泥發(fā)酵液回流預(yù)處理污泥提高兩相厭氧消化效率的方法(FRAD process, Fermentation liquid return anaerobic digestion process)。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)一種酸化發(fā)酵液回流處理污泥的方法，將污泥進(jìn)行水解酸化，然后將其酸性發(fā)酵液回流對污泥進(jìn)行酸化預(yù)處理(即酸解)，再將預(yù)處理后的污泥進(jìn)行水解酸化發(fā)酵。利用本發(fā)明方法處理的污泥進(jìn)行甲烷的生產(chǎn)。其中污泥選用污水處理廠生物處理系統(tǒng)中排出的剩余污泥。本發(fā)明的技術(shù)方案利用污泥兩相厭氧消化過程中水解酸化階段產(chǎn)生的發(fā)酵液進(jìn)行污泥破解預(yù)處理，所得的發(fā)酵液中含有大量揮發(fā)性脂肪酸(WFAs)，比如乙酸、丙酸、丁酸等有機(jī)酸。污泥水解酸化發(fā)酵液經(jīng)污泥泵回流進(jìn)入污泥預(yù)處理池，預(yù)處理池中污泥含固率 (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))為2-4%，發(fā)酵液回流量比(發(fā)酵液流量與污泥流量的比值)為50-100%， 對污泥進(jìn)行攪拌使其混合均勻，預(yù)處理時間12-72h，優(yōu)選25-60h ；預(yù)處理后污泥液相中總化學(xué)需氧量(TCOD)增加3000-1000mg/L，且液相中蛋白質(zhì)、多糖等物質(zhì)顯著增加。預(yù)處理后污泥進(jìn)入水解酸化池進(jìn)行水解酸化發(fā)酵，經(jīng)上一步預(yù)處理后，污泥水解酸化速度與效率大大加快，經(jīng)水解酸化后，產(chǎn)生大量揮發(fā)性脂肪酸，使發(fā)酵液PH值降至 2-5，此階段水力停留時間約為20-75h，優(yōu)選30-60h。水解酸化后的污泥通過污泥泵進(jìn)入產(chǎn)甲烷池，進(jìn)入產(chǎn)甲烷階段。此階段水力停留時間為100-220小時，優(yōu)選為150-200小時。利用本發(fā)明的技術(shù)方案，可使甲烷產(chǎn)量提高40% -80% ；提高厭氧消化產(chǎn)氣量，減少厭氧產(chǎn)甲烷階段所需時間，降低污泥預(yù)處理成本。
本發(fā)明的技術(shù)方案利用污泥兩相厭氧消化過程中水解酸化階段產(chǎn)生的發(fā)酵液進(jìn)行污泥破解預(yù)處理，所得的發(fā)酵液中含有大量揮發(fā)性脂肪酸(VFAs)，比如乙酸、丙酸、丁酸等有機(jī)酸。與傳統(tǒng)厭氧消化工藝相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于充分利用水解酸化過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸，對污泥進(jìn)行酸化預(yù)處理，產(chǎn)生的甲烷量高于未處理污泥，消化時間也大大縮短，提高消化產(chǎn)氣效率。與其他污泥預(yù)處理技術(shù)相比，本技術(shù)充分利用了污泥發(fā)酵過程中酸化發(fā)酵液，提高了厭氧消化產(chǎn)氣量，縮短了厭氧消化停留時間，節(jié)省了運行與投資成本。本發(fā)明可以應(yīng)用于污泥厭氧消化處理工藝的污水處理廠升級改造、新建污泥消化工藝等，經(jīng)推廣后可以提高消化產(chǎn)甲烷量，減少污泥消化時間，充分利用水解酸化階段產(chǎn)生的有機(jī)酸， 實現(xiàn)污泥資源化，產(chǎn)生顯著的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。


圖1為本發(fā)明的方法流程圖。
具體實施例方式下面通過實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。實施例1預(yù)處理池中污泥含固率2.6%，發(fā)酵液回流比為65%，對污泥進(jìn)行攪拌使其混合均勻。預(yù)處理時間為18h，預(yù)處理后污泥液相中TCOD增加156%ig/L。酸化預(yù)處理后的污泥通過污泥泵進(jìn)入水解酸化池，水力停留時間48h，發(fā)酵液pH值降至4. 73。水解酸化后的污泥通過污泥泵進(jìn)入產(chǎn)甲烷池，水力停留時間150h，甲烷產(chǎn)氣量為334. 2ml/g VS，產(chǎn)氣量提高 46. 2%。實施例2預(yù)處理池中污泥含固率2.9%，發(fā)酵液回流比為80%，對污泥進(jìn)行攪拌使其混合均勻。預(yù)處理時間為40h，預(yù)處理后污泥液相中TCOD增加223%ig/L。酸化預(yù)處理后的污泥通過污泥泵進(jìn)入水解酸化池，水力停留時間20h，發(fā)酵液pH值降至3. 96。水解酸化后的污泥通過污泥泵進(jìn)入產(chǎn)甲烷池，水力停留時間190h，甲烷產(chǎn)氣量為363.VS，產(chǎn)氣量提高 58. 9%。實施例3預(yù)處理池中污泥含固率3.5%，發(fā)酵液回流比為96%，對污泥進(jìn)行攪拌使其混合均勻。預(yù)處理時間為72h，預(yù)處理后污泥液相中TCOD增加2765mg/L。酸化預(yù)處理后的污泥通過污泥泵進(jìn)入水解酸化池，水力停留時間75h，發(fā)酵液pH值降至2. 36。水解酸化后的污泥通過污泥泵進(jìn)入產(chǎn)甲烷池，水力停留時間220h，甲烷產(chǎn)氣量為403. 8ml/g VS，產(chǎn)氣量提高 76. 6% ο實施例4預(yù)處理池中污泥含固率3.5%，發(fā)酵液回流比為96%，對污泥進(jìn)行攪拌使其混合均勻。預(yù)處理時間為25h，預(yù)處理后污泥液相中TCOD增加2765mg/L。酸化預(yù)處理后的污泥通過污泥泵進(jìn)入水解酸化池，水力停留時間30h，發(fā)酵液pH值降至2. 36。水解酸化后的污泥通過污泥泵進(jìn)入產(chǎn)甲烷池，水力停留時間100h，甲烷產(chǎn)氣量為403. 8ml/g VS，產(chǎn)氣量提高 76. 6% ο
實施例5預(yù)處理池中污泥含固率2.8%，發(fā)酵液回流比為96%，對污泥進(jìn)行攪拌使其混合均勻。預(yù)處理時間為12h，預(yù)處理后污泥液相中TCOD增加^50mg/L。酸化預(yù)處理后的污泥通過污泥泵進(jìn)入水解酸化池，水力停留時間75h，發(fā)酵液pH值降至3. 36。水解酸化后的污泥通過污泥泵進(jìn)入產(chǎn)甲烷池，水力停留時間150h，甲烷產(chǎn)氣量為393. 8ml/g VS，產(chǎn)氣量提高
68. 6% ο實施例6預(yù)處理池中污泥含固率3.4%，發(fā)酵液回流比為90%，對污泥進(jìn)行攪拌使其混合均勻。預(yù)處理時間為60h，預(yù)處理后污泥液相中TCOD增加^55mg/L。酸化預(yù)處理后的污泥通過污泥泵進(jìn)入水解酸化池，水力停留時間60h，發(fā)酵液pH值降至2. 16。水解酸化后的污泥通過污泥泵進(jìn)入產(chǎn)甲烷池，水力停留時間200h，甲烷產(chǎn)氣量為405. 8ml/g VS，產(chǎn)氣量提高 78. 6% ο以上對本發(fā)明做了示例性的描述，應(yīng)該說明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費創(chuàng)造性勞動的等同替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種酸化發(fā)酵液回流處理污泥的方法，其特征在于，將污泥進(jìn)行水解酸化，然后將其酸性發(fā)酵液回流對污泥進(jìn)行酸化預(yù)處理(即酸解)，再將預(yù)處理后的污泥進(jìn)行水解酸化發(fā)酵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種酸化發(fā)酵液回流處理污泥的方法，其特征在于，所述污泥選用污水處理廠生物處理系統(tǒng)中排出的剩余污泥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種酸化發(fā)酵液回流處理污泥的方法，其特征在于，污泥水解酸化發(fā)酵液經(jīng)污泥泵回流進(jìn)入污泥預(yù)處理池，預(yù)處理池中污泥含固率為2-4%，發(fā)酵液回流量比為50-100%，對污泥進(jìn)行攪拌使其混合均勻，預(yù)處理時間12-7池，優(yōu)選25-60h ；預(yù)處理后污泥液相中總化學(xué)需氧量(TCOD)增加3000-1000mg/L，且液相中蛋白質(zhì)、多糖等物質(zhì)顯著增加。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種酸化發(fā)酵液回流處理污泥的方法，其特征在于，預(yù)處理后污泥進(jìn)入水解酸化池進(jìn)行水解酸化發(fā)酵，經(jīng)上一步預(yù)處理后，污泥水解酸化速度與效率大大加快，經(jīng)水解酸化后，產(chǎn)生大量揮發(fā)性脂肪酸，使發(fā)酵液PH值降至2-5，此階段水力停留時間約為20-75h，優(yōu)選30-60h。
5.一種利用如權(quán)利要求1所述的酸化發(fā)酵液回流處理污泥的方法生產(chǎn)甲烷的方法，其特征在于，將污泥進(jìn)行水解酸化，然后將其酸性發(fā)酵液回流對污泥進(jìn)行酸化預(yù)處理(即酸解)，再將預(yù)處理后的污泥進(jìn)行水解酸化發(fā)酵，最后利用污泥進(jìn)行甲烷生產(chǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的甲烷生產(chǎn)方法，其特征在于，所述污泥選用污水處理廠生物處理系統(tǒng)中排出的剩余污泥。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的甲烷生產(chǎn)方法，其特征在于，污泥水解酸化發(fā)酵液經(jīng)污泥泵回流進(jìn)入污泥預(yù)處理池，預(yù)處理池中污泥含固率為2-4%，發(fā)酵液回流量比為50-100%，對污泥進(jìn)行攪拌使其混合均勻，預(yù)處理時間12-72h，優(yōu)選25-60h ；預(yù)處理后污泥液相中總化學(xué)需氧量(TCOD)增加3000-1000mg/L，且液相中蛋白質(zhì)、多糖等物質(zhì)顯著增加。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的甲烷生產(chǎn)方法，其特征在于，預(yù)處理后污泥進(jìn)入水解酸化池進(jìn)行水解酸化發(fā)酵，經(jīng)上一步預(yù)處理后，污泥水解酸化速度與效率大大加快，經(jīng)水解酸化后，產(chǎn)生大量揮發(fā)性脂肪酸，使發(fā)酵液PH值降至2-5，此階段水力停留時間約為20-7 ，優(yōu)選 30-60h。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的甲烷生產(chǎn)方法，其特征在于，水解酸化后的污泥通過污泥泵進(jìn)入產(chǎn)甲烷池，進(jìn)入產(chǎn)甲烷階段，此階段水力停留時間為100-220小時，優(yōu)選為150-200小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種酸化發(fā)酵液回流處理污泥的方法及其應(yīng)用，將污泥進(jìn)行水解酸化，然后將其酸性發(fā)酵液回流對污泥進(jìn)行酸化預(yù)處理，再將預(yù)處理后的污泥進(jìn)行水解酸化發(fā)酵，并利用產(chǎn)物進(jìn)行甲烷生產(chǎn)。本發(fā)明利用污泥發(fā)酵液對污泥進(jìn)行酸化預(yù)處理，縮短厭氧消化所需時間，提高產(chǎn)氣量，降低運行成本。
文檔編號C02F11/04GK102531311SQ201210006518
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月9日
發(fā)明者季民, 王拓, 王芬 申請人:天津大學(xué)