申請(qǐng)日2015.11.20
公開(公告)日2016.02.24
IPC分類號(hào)C02F11/04
摘要
本發(fā)明公開了一種高固含率污泥的高溫厭氧消化處理方法，步驟如下：(1)待處理污泥的預(yù)處理：取固含率為15～20%的污泥，置于溫度不低于95℃的條件下處理10min;(2)厭氧消化：采用如下發(fā)酵裝置厭氧消化步驟(1)處理后的待處理污泥：所述發(fā)酵裝置包括反應(yīng)器、微通氣裝置，所述微通氣裝置與反應(yīng)器進(jìn)氣口連通，所述反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)有攪拌槳;其中，反應(yīng)器內(nèi)的溫度為30～45℃。本發(fā)明方法可以有效分解高固含率高達(dá)15～20%的高固含率污泥，分解率高，產(chǎn)甲烷率高，而且發(fā)酵時(shí)間短，大大提高污泥的處理效率，并大幅度降低了處理成本，工業(yè)應(yīng)用前景良好。
權(quán)利要求書
1.一種高固含率污泥的高溫厭氧消化處理方法，其特征在于：步驟如下：
(1)待處理污泥的預(yù)處理：取固含率為15～20%的污泥，置于溫度不低于95℃的條件下處理10min;
(2)厭氧消化：采用如下發(fā)酵裝置厭氧消化步驟(1)處理后的待處理污泥：所述發(fā)酵裝置包括反應(yīng)器、微通氣裝置，所述微通氣裝置與反應(yīng)器進(jìn)氣口連通，所述反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)有攪拌槳;
其中，反應(yīng)器內(nèi)的溫度為30～45℃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厭氧消化處理方法，其特征在于：步驟(1) 中，所述污泥的固含率為15.9～18.0%;
和/或，步驟(1)中，所述溫度為95～120℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厭氧消化處理方法，其特征在于：步驟(2) 中，按每天取料、投料的方式運(yùn)行，添加污泥的量為50g/L/d，取出污泥的體積與加入污泥的體積相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厭氧消化處理方法，其特征在于：步驟(2) 中，所述發(fā)酵裝置還包括氣體循環(huán)系統(tǒng)，所述氣體循環(huán)系統(tǒng)包括吸收槽、氣體循環(huán)泵、流量控制器，所述反應(yīng)器出氣口連接吸收槽進(jìn)氣口，所述吸收槽出氣口a連接氣體循環(huán)泵進(jìn)氣口，所述氣體循環(huán)泵出氣口經(jīng)流量控制器后連接反應(yīng)器進(jìn)氣口，所述微通氣裝置與反應(yīng)器進(jìn)氣口連通，所述反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)有攪拌槳，所述吸收槽另有出氣口b。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的厭氧消化處理方法，其特征在于：所述吸收槽中添加有水或堿性溶液;
優(yōu)選地，所述水或堿性溶液的加入量為反應(yīng)器的工作體積的1/2;和/或所述水或堿性溶液每周更換一次。
優(yōu)選地，所述堿性溶液是氫氧化鈉、氫氧化鈣溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的厭氧消化處理方法，其特征在于：步驟(2) 中，所述發(fā)酵裝置中，吸收槽的出氣口b依次連接冷卻裝置、干燥裝置、流量計(jì)，所述流量計(jì)與微通氣裝置連接邏輯控制器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的處理方法，其特征在于：所述微通氣裝置向反應(yīng)器內(nèi)通入的空氣的量不低于流量計(jì)檢測(cè)的氣體產(chǎn)生量的1%;優(yōu)選地，微通氣裝置向反應(yīng)器內(nèi)通入的空氣的量為流量計(jì)檢測(cè)的氣體產(chǎn)生量的3%;
和/或，所述流量控制器控制氣體循環(huán)量為流量計(jì)檢測(cè)的氣體產(chǎn)生量的 5-10倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厭氧消化處理方法，其特征在于：步驟(2) 中，所述發(fā)酵裝置中，所述吸收槽與氣體循環(huán)泵之間連接有除水裝置，所述氣體循環(huán)泵與回路并聯(lián)于氣體循環(huán)系統(tǒng)中，所述回路上設(shè)置有調(diào)節(jié)閥;優(yōu)選地，所述發(fā)酵裝置中，所述除水裝置由容器、塞子、進(jìn)氣口、出氣口構(gòu)成，所述容器頂部開口，所述開口由塞子密封，所述進(jìn)氣口和出氣口穿過塞子進(jìn)入容器，所述進(jìn)氣口位置低于出氣口位置。
和/或，所述發(fā)酵裝置中，所述反應(yīng)器進(jìn)氣口有一個(gè)進(jìn)氣端和兩個(gè)出氣端，所述進(jìn)氣端與兩個(gè)出氣端由轉(zhuǎn)換接頭連接，出氣端a置于反應(yīng)器底部，出氣端b置于反應(yīng)器頂部。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厭氧消化處理方法，其特征在于：步驟(2) 中，攪拌槳的轉(zhuǎn)速為140rpm;
和/或，步驟(2)中，所述反應(yīng)器內(nèi)的溫度為37～45℃。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厭氧消化處理方法，其特征在于：步驟(2) 中，所述反應(yīng)器內(nèi)的pH為8.0以下;優(yōu)選地，所述反應(yīng)器內(nèi)的pH為6.5～7.5。
說明書
一種高固含率污泥的中溫厭氧消化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種高固含率污泥的中溫厭氧消化處理方法。
背景技術(shù)
污泥是指污水處理過程中產(chǎn)生的半固態(tài)或固態(tài)物質(zhì)。目前，在中國，污水處理的一般工藝流程為：厭氧處理→脫氮→好氧處理。好氧處理的時(shí)候，NH4+被氧化為NO3-，含有NO3-的液體返送至脫氮槽，將NO3-還原為N2。污泥一部分返送至厭氧處理槽，其余部分進(jìn)行濃縮。在濃縮工段，添加高分子絮凝劑后用壓帶機(jī)進(jìn)行脫水，得到濃縮污泥。污水處理量100,000噸/天的污水處理廠的濃縮污泥排放量為60-80噸/天(污水量的0.06-0.08%)。這種濃縮污泥(含水約80%)在全國和成都市的年排放量分別為3000萬噸和55萬噸。
濃縮污泥的處理方式包括填埋、焚燒、好氧消化、厭氧消化等，目前通常采用填埋、焚燒的方式處理。但是，由于濃縮污泥仍含有80%左右的水分，用于焚燒耗能大，如焚燒溫度未達(dá)到800℃以上時(shí)，易產(chǎn)生二噁英的二次污染物;此外，由于濃縮污泥用于填埋會(huì)引發(fā)滲濾液污染地下水系統(tǒng)，濃縮污泥的填埋受到限制。
厭氧消化是一種實(shí)現(xiàn)污泥減量化、無害化的有效手段，產(chǎn)生的沼氣可以用于鍋爐燒蒸汽或發(fā)電，無二次污染物產(chǎn)生。然而，目前的厭氧消化技術(shù)處理污泥的固含率一般低于10%。如，吳靜等在《環(huán)境科學(xué)》2014年9月(第35卷第9期)上發(fā)表的文獻(xiàn)“熱水解-高溫厭氧消化工藝處理高含固率剩余污泥的中試研究”中公開了一種處理固含率為8～9%的高固含率污泥的厭氧消化方法，其厭氧裝置僅包括發(fā)酵罐(反應(yīng)器)，其有機(jī)物降解率為42%。由于現(xiàn)有方法處理的污泥的固含率低，導(dǎo)致待處理污泥的體積非常大，進(jìn)而使得處理成本非常高，提高待處理污泥的固含率，降低待處理的體積，減少投資，降低成本已成為一種趨勢(shì)。
然而，若提高處理污泥的濃度，即提高污泥的固含量，采用目前的方法則難以有效厭氧消化。目前未見采用厭氧發(fā)酵的方式處理固含量大于15%的污泥的報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高固含率污泥的厭氧消化處理方法，以有效處理高固含量的濃縮污泥。
本發(fā)明高固含率污泥的厭氧消化處理方法，步驟如下：
(1)待處理污泥的預(yù)處理：取固含率為15～20%的污泥，置于溫度不低于95℃的條件下處理10min;
(2)厭氧消化：采用如下發(fā)酵裝置厭氧消化步驟(1)處理后的待處理污泥：所述發(fā)酵裝置包括反應(yīng)器、微通氣裝置，所述微通氣裝置與反應(yīng)器進(jìn)氣口連通，所述反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)有攪拌槳;
其中，反應(yīng)器內(nèi)的溫度為30～45℃。
優(yōu)選地，步驟(1)中，所述污泥的固含率為15.9～18.0%;
優(yōu)選地，步驟(1)中，所述溫度為95～120℃。
優(yōu)選地，步驟(2)中，按每天取料、投料的方式運(yùn)行，添加污泥的量為50g/L/d，取出污泥的體積與加入污泥的體積相同。
g/L/d：是指每天每一升工作體積加入污泥的克數(shù)，如，若添加污泥的量50g/L/d，反應(yīng)器中的工作體積為2.4L，則每天加入的污泥的量為120g。
工作體積：是指反應(yīng)器中的污泥總體積。
優(yōu)選地，步驟(2)中，所述發(fā)酵裝置還包括氣體循環(huán)系統(tǒng)，所述氣體循環(huán)系統(tǒng)包括吸收槽、氣體循環(huán)泵、流量控制器，所述反應(yīng)器出氣口連接吸收槽進(jìn)氣口，所述吸收槽出氣口a連接氣體循環(huán)泵進(jìn)氣口，所述氣體循環(huán)泵出氣口經(jīng)流量控制器后連接反應(yīng)器進(jìn)氣口，所述微通氣裝置與反應(yīng)器進(jìn)氣口連通，所述反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)有攪拌槳，所述吸收槽另有出氣口b。
其中，所述吸收槽中添加有水或堿性溶液;優(yōu)選地，所述水或堿性溶液的加入量為反應(yīng)器的工作體積的1/2;和/或所述水或堿性溶液每周更換一次。優(yōu)選地，所述堿性溶液是氫氧化鈉、氫氧化鈣溶液。
優(yōu)選地，步驟(2)中，所述發(fā)酵裝置中，吸收槽的出氣口b依次連接冷卻裝置、干燥裝置、流量計(jì)，所述流量計(jì)與微通氣裝置連接邏輯控制器。
所述微通氣裝置向反應(yīng)器內(nèi)通入的空氣的量不低于流量計(jì)檢測(cè)的氣體產(chǎn)生量的1%;優(yōu)選地，微通氣裝置向反應(yīng)器內(nèi)通入的空氣的量為流量計(jì)檢測(cè)的氣體產(chǎn)生量的3%;
和/或，所述流量控制器控制氣體循環(huán)量為流量計(jì)檢測(cè)的氣體產(chǎn)生量的5-10倍。
優(yōu)選地，步驟(2)中，所述發(fā)酵裝置中，所述吸收槽與氣體循環(huán)泵之間連接有除水裝置，所述氣體循環(huán)泵與回路并聯(lián)于氣體循環(huán)系統(tǒng)中，所述回路上設(shè)置有調(diào)節(jié)閥;優(yōu)選地，所述發(fā)酵裝置中，所述除水裝置由容器、塞子、進(jìn)氣口、出氣口構(gòu)成，所述容器頂部開口，所述開口由塞子密封，所述進(jìn)氣口和出氣口穿過塞子進(jìn)入容器，所述進(jìn)氣口位置低于出氣口位置。
和/或，所述發(fā)酵裝置中，所述反應(yīng)器進(jìn)氣口有一個(gè)進(jìn)氣端和兩個(gè)出氣端，所述進(jìn)氣端與兩個(gè)出氣端由轉(zhuǎn)換接頭連接，出氣端a置于反應(yīng)器底部，出氣端b置于反應(yīng)器頂部。
優(yōu)選地，步驟(2)中，攪拌槳的轉(zhuǎn)速為140rpm。使用的攪拌槳為渦輪攪拌槳或者其他常規(guī)的攪拌槳。
優(yōu)選地，步驟(2)中，所述反應(yīng)器內(nèi)的溫度為37～45℃。
優(yōu)選地，步驟(2)中，所述反應(yīng)器內(nèi)的pH為8.0以下;優(yōu)選地，所述反應(yīng)器內(nèi)的pH為6.5～7.5。
本發(fā)明方法可以有效分解高固含率高達(dá)15～20%的高固含率污泥，分解率高，產(chǎn)甲烷率高，而且發(fā)酵時(shí)間短，大大提高污泥的處理效率，并大幅度降低了處理成本，工業(yè)應(yīng)用前景良好。
在中國，污水處理大多采用A2O工藝，其工藝流程如下圖2中的虛線框內(nèi)所示。處理量為100,000噸/d污水處理廠的污泥產(chǎn)生量為60-80噸/d，即污泥產(chǎn)生量為處理污水量的0.06-0.08%。本發(fā)明申請(qǐng)是對(duì)未經(jīng)預(yù)處理的濃縮污泥進(jìn)行微通氣-氣體循環(huán)式高溫甲烷發(fā)酵處理。采用本發(fā)明方法處理污泥，還有如下優(yōu)勢(shì)：
(1)厭氧消化液可作為液肥施用。
(2)向厭氧消化液中添加輔料可進(jìn)行堆肥化。
(3)厭氧消化液可返送至污水處理工藝中的厭氧消化槽(A2O中的第一個(gè)A)，厭氧消化液的量為處理污水量的0.06-0.08%以下。
(4)厭氧消化液中含有大量的NH4+，該消化液經(jīng)生化硝化后，可返送至污水處理工藝中的脫氮槽(A2O中的第二個(gè)A)。
(5)由于厭氧消化液中的NH4+含量高，NH4+經(jīng)化學(xué)或物理方法去除后，厭氧消化液可返送至污水處理工藝中的脫氮槽(A2O中的第二個(gè)A)或好氧處理槽(A2O中的O)。關(guān)于除NH4+的方法，既可采用NaClO(次氯酸鈉)等化學(xué)方法，也可采用氨吹脫、蒸汽吹脫等物理方法。
顯然，根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，還可以做出其它多種形式的修改、替換或變更。
以下通過實(shí)施例形式的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的上述內(nèi)容再作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)例。凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。
