專利名稱：熱堿聯(lián)合處理循環(huán)回流污泥強化厭氧消化產(chǎn)生沼氣的方法
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，涉及一種熱堿聯(lián)合處理循環(huán)回流污泥強化厭氧消化產(chǎn)生沼氣的方法。
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)向以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，厭氧消化是污泥穩(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)。傳統(tǒng)的厭氧消化具有反應(yīng)緩慢，污泥停留時間長(30 40天)，池體容積龐大，甲烷產(chǎn)量低和污泥降解程度差等缺點，限制了厭氧消化技術(shù)優(yōu)勢的發(fā)揮。近年來，國內(nèi)外學(xué)者對提高污泥厭氧消化回收生物質(zhì)能的研究多從如何強化預(yù)處理方法等角度加以考慮，而對厭氧消化工藝的改進并未得到關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容
針對我國污泥厭氧消化產(chǎn)氣量少、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的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種熱堿聯(lián)合處理循環(huán)回流污泥強化厭氧消化產(chǎn)生沼氣的方法，通過在傳統(tǒng)厭氧消化工藝的基礎(chǔ)上添加加熱預(yù)處理和堿解調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，將循環(huán)回流、 熱堿聯(lián)合處理和傳統(tǒng)的厭氧消化技術(shù)相結(jié)合，提高了污泥厭氧消化的效率。本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供了一種熱堿聯(lián)合處理循環(huán)回流污泥強化厭氧消化產(chǎn)生沼氣的方法，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，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，同時回流污泥經(jīng)熱堿聯(lián)合預(yù)處理后，再循環(huán)進行厭氧消化，收集沼氣。所述的回流污泥的回流比為5 IO %。所述的混合污泥的含水率為88 98 %。所述的進料或出料是指每日進料量=每日出料量=發(fā)酵污泥總量/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。所述的熱堿聯(lián)合預(yù)處理是指先進行堿解調(diào)節(jié)預(yù)處理，然后進行加熱預(yù)處理，并在再次進行厭氧消化前投加鹽酸調(diào)節(jié)pH至7. 5 ±O. 5。所述的堿解調(diào)節(jié)預(yù)處理是指投加堿性試劑，使污泥處于堿性條件下以達(dá)到破解細(xì)胞壁的目的。所述的堿性試劑為氫氧化鈉(NaOH)、生石灰(CaO)或氫氧化鈣(Ca(OH)2)，每克揮發(fā)性有機固體VS投加堿性試劑為O. 05 O. 15g，即O. 05 O. 15g/g VS0所述的加熱預(yù)處理是指控制溫度為90 120°C，處理時間為10 60min。所述的厭氧消化控制溫度為35±2°C 55±2°C，調(diào)節(jié)pH為7. 5±0. 5，攪拌速度為 30 250rpm。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和有益效果I、本發(fā)明方法可以提高污泥厭氧消化生物質(zhì)能回收率，穩(wěn)定產(chǎn)氣量，應(yīng)用方便，進一步促進污泥資源化。2、本發(fā)明方法中增加熱堿聯(lián)合預(yù)處理循環(huán)回流污泥系統(tǒng)，既增強了發(fā)酵系統(tǒng)的混合效果，又強化了固體有機物的溶解，使反應(yīng)器高效穩(wěn)定運行。3、本發(fā)明方法提高污泥厭氧消化產(chǎn)氣總量，縮短了污泥停留時間，減小污泥發(fā)酵罐體積。4、本發(fā)明方法可以實現(xiàn)熟料強化處理后回流利用，為發(fā)酵微生物提供豐富的有機底物，提高污泥厭氧消化沼氣生產(chǎn)量，縮短厭氧消化周期。


圖I表示本發(fā)明的熱堿聯(lián)合處理處理循環(huán)回流污泥強化厭氧消化產(chǎn)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)明的熱堿聯(lián)合處理循環(huán)回流污泥強化厭氧消化產(chǎn)氣的方法的流程圖。取某地污水處理廠濃縮污泥和脫水污泥在污泥調(diào)配池中配成含水率為92 %，VS/ TS為O. 45的混合污泥。每日正常進出料如下取IL上述混合污泥投入20L有效體積的發(fā)酵罐中，并同時出料IL至集泥池中(對應(yīng)的停留時間為20d)。另在發(fā)酵罐下端設(shè)置循環(huán)出料口，每日通過重力回流IL熟泥(回流比為5%)至堿解調(diào)節(jié)裝置，在120rpm的攪拌條件下投加NaOH，NaOH投加量為O. 05g/gVS，然后再投入加熱預(yù)處理裝置中，120度加熱IOmin 后通過投加鹽酸調(diào)節(jié)pH至7. 5 ±O. 5，并通過污泥循環(huán)泵泵入發(fā)酵罐中。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)pH7. 5±0. 5，轉(zhuǎn)速控制為lOOrpm。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13 14L，甲烷含量為66. 5%，有機物降解率為35%。比較例I取某地污水處理廠濃縮污泥和脫水污泥在污泥調(diào)配池中配成含水率為92 %，VS/ TS為O. 45的混合污泥。每日正常進出料如下取IL上述混合污泥投入20L有效體積的發(fā)酵罐中，并同時出料IL至集泥池中(對應(yīng)的停留時間為20d)。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)pH7. 5±0. 5，轉(zhuǎn)速控制為lOOrpm。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10 11L，甲烷含量為 64. 5%，有機物降解率為28%。由此可見，實施例I相對比較例I產(chǎn)氣量提高了 27. 3 30. 0%，有機物降解率增聞 了 7 。實施例2取某地污水處理廠濃縮污泥和脫水污泥在污泥調(diào)配池中配成含水率為98%，VS/ TS為O. 75的混合污泥。每日正常進出料如下取2L上述混合污泥投入60L有效體積的發(fā)酵罐中，并同時出料2L至集泥池中(對應(yīng)的停留時間為30d)。另在發(fā)酵罐下端設(shè)置循環(huán)出料口，每日通過重力回流4L熟泥(回流比為6.7%)至堿解調(diào)節(jié)裝置，在120rpm的攪拌條件下投加Ca0，Ca0投加量為O. 10g/gVS，然后再投入加熱預(yù)處理裝置中100度加熱30min 后通過投加鹽酸調(diào)節(jié)PH至7. 5±0. 5，并通過污泥循環(huán)泵泵入發(fā)酵罐中。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)pH7. 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14. O 15. 0L,甲烷含量為64. 5 %，有機物降解率為41%。比較例2取某地污水處理廠濃縮污泥和脫水污泥在污泥調(diào)配池中配成含水率為98 %，VS/ TS為O. 75的混合污泥。每日正常進出料如下取2L上述混合污泥投入60L有效體積的發(fā)酵罐中，并同時出料2L至集泥池中(對應(yīng)的停留時間為30d)。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)pH7. 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12. O 13. 0L,甲烷含量為61. 5%，有機物降解率為34%。由此可見，實施例2相對比較例2產(chǎn)氣量提高了 15. 4 16. 7%，有機物降解率增聞 了 7 。實施例3取某地污水處理廠濃縮污泥和脫水污泥在污泥調(diào)配池中配成含水率為88 %，VS/ TS為O. 33的混合污泥。每日正常進出料如下取SOOmL上述混合污泥投入20L有效體積的發(fā)酵罐中，并同時出料IL至集泥池中(對應(yīng)的停留時間為25d)。另在發(fā)酵罐下端設(shè)置循環(huán)出料口，每日通過重力回流2L熟泥(回流比為10%)至堿解調(diào)節(jié)裝置，在120rpm的攪拌條件下投加Ca(OH)2, Ca(OH)2投加量為O. 15g/gVS，然后再投入加熱預(yù)處理裝置中90度加熱 60min后通過投加鹽酸調(diào)節(jié)pH至7. 5 ±O. 5，并通過污泥循環(huán)泵泵入發(fā)酵罐中。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)pH7. 5±0. 5，轉(zhuǎn)速控制為250rpm。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11 12L， 甲烷含量為64. 5 %，有機物降解率為34%。比較例3取某地污水處理廠濃縮污泥和脫水污泥在污泥調(diào)配池中配成含水率為88 %，VS/ TS為O. 33的混合污泥。每日正常進出料如下取SOOmL上述混合污泥投入20L有效體積的發(fā)酵罐中，并同時出料IL至集泥池中(對應(yīng)的停留時間為25d)。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)pH7. 5±0. 5，轉(zhuǎn)速控制為250rpm。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8 9L，甲烷含量為62. 3%，有機物降解率為27%。由此可見，實施例3相對比較例3產(chǎn)氣量提高了 33. 3 37. 5%，有機物降解率增聞 了 7 。實施例4取某地污水處理廠濃縮污泥和脫水污泥在污泥調(diào)配池中配成含水率為94%，VS/ TS為O. 54的混合污泥。每日正常進出料如下取1500mL上述混合污泥投入40L有效體積的發(fā)酵罐中，并同時出料1500mL至集泥池中(對應(yīng)的停留時間為23. 7d)。另在發(fā)酵罐下端設(shè)置循環(huán)出料口，每日通過重力回流3L熟泥(回流比為7. 5 % )至堿解調(diào)節(jié)裝置，在120rpm 的攪拌條件下投加NaOH，NaOH投加量為O. 08g/gVS，然后再投入加熱預(yù)處理裝置中110度加熱45min后通過投加鹽酸調(diào)節(jié)pH至7. 5±0. 5，并通過污泥循環(huán)泵泵入發(fā)酵罐中。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)pH7. 5±0. 5，轉(zhuǎn)速控制為250rpm。連續(xù)運行2 3個周期(即53. 4 80. Id)后，可連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)氣。實驗結(jié)果為，日均產(chǎn)氣量為 17 18L，甲烷含量為66. 5%，有機物降解率為39%。比較例4取某地污水處理廠濃縮污泥和脫水污泥在污泥調(diào)配池中配成含水率為94%，VS/ TS為O. 54的混合污泥。每日正常進出料如下取1500mL上述混合污泥投入40L有效體積的發(fā)酵罐中，并同時出料1500mL至集泥池中(對應(yīng)的停留時間為23. 7d)。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)pH7. 5±0. 5，轉(zhuǎn)速控制為250rpm。連續(xù)運行2 3個周期(即53. 4 80. Id)后，可連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)氣。實驗結(jié)果為，日均產(chǎn)氣量為13 14L， 甲烷含量為63. 2%，有機物降解率為30%。由此可見，實施例4相對比較例4產(chǎn)氣量提高了 28. 6 30. 8%，有機物降解率增聞 了 9 。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
1.一種熱堿聯(lián)合處理循環(huán)回流污泥強化厭氧消化產(chǎn)生沼氣的方法，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，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，同時回流污泥經(jīng)熱堿聯(lián)合預(yù)處理后，再循環(huán)進行厭氧消化，收集沼氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱堿聯(lián)合處理循環(huán)回流污泥強化厭氧消化產(chǎn)生沼氣的方法， 其特征在于所述的回流污泥的回流比為5 10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱堿聯(lián)合處理循環(huán)回流污泥強化厭氧消化產(chǎn)生沼氣的方法， 其特征在于所述的混合污泥的含水率為88 98%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱堿聯(lián)合處理循環(huán)回流污泥強化厭氧消化產(chǎn)生沼氣的方法， 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=發(fā)酵污泥總量/污泥停留時間。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱堿聯(lián)合處理循環(huán)回流污泥強化厭氧消化產(chǎn)生沼氣的方法， 其特征在于所述的厭氧消化過程中污泥停留時間為20 30d。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱堿聯(lián)合處理循環(huán)回流污泥強化厭氧消化產(chǎn)生沼氣的方法， 其特征在于所述的熱堿聯(lián)合預(yù)處理是指先進行堿解調(diào)節(jié)預(yù)處理，然后進行加熱預(yù)處理，并在再次進行厭氧消化前投加鹽酸調(diào)節(jié)pH至7. 5 ±O. 5。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱堿聯(lián)合處理循環(huán)回流污泥強化厭氧消化產(chǎn)生沼氣的方法， 其特征在于所述的堿解調(diào)節(jié)預(yù)處理是指投加堿性試劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱堿聯(lián)合處理循環(huán)回流污泥強化厭氧消化產(chǎn)生沼氣的方法， 其特征在于所述的堿性試劑為氫氧化鈉、生石灰或氫氧化鈣，每克揮發(fā)性有機固體VS投加堿性試劑為O. 05 O. 15g，即O. 05 O. 15g/g VS0
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱堿聯(lián)合處理循環(huán)回流污泥強化厭氧消化產(chǎn)生沼氣的方法， 其特征在于所述的加熱預(yù)處理是指控制溫度為90 120°C，處理時間為10 60min。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱堿聯(lián)合處理循環(huán)回流污泥強化厭氧消化產(chǎn)生沼氣的方法，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30 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，公開了一種熱堿聯(lián)合處理循環(huán)回流污泥強化厭氧消化產(chǎn)生沼氣的方法，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，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，同時回流污泥經(jīng)熱堿聯(lián)合預(yù)處理后，再循環(huán)進行厭氧消化，收集沼氣。本發(fā)明方法中增加熱堿聯(lián)合預(yù)處理循環(huán)回流污泥系統(tǒng)，既增強了發(fā)酵系統(tǒng)的混合效果，又強化了固體有機物的溶解，使反應(yīng)器高效穩(wěn)定運行。
文檔編號C02F11/04GK102583932SQ201210073268
公開日2012年7月18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)