申请日2015.11.20
公开(公告)日2016.02.17
IPC分类号C02F11/04; C02F3/30; C02F101/30
摘要
本发明公开了一种高固含率污泥的厌氧消化处理方法，它是采用发酵装置处理高固含率污泥，处理的步骤如下：(1)待处理污泥的预处理;(2)厌氧消化：采用如下发酵装置厌氧消化步骤(1)处理后的待处理污泥：所述发酵装置包括反应器、气体循环系统、微通气装置。本发明方法可以有效分解高固含率高达15～20%的高固含率污泥，分解率高，产甲烷率高，而且发酵时间短，大大提高污泥的处理效率，并大幅度降低了处理成本，工业应用前景良好。
权利要求书
1.一种高固含率污泥的高温厌氧消化处理方法，其特征在于：步骤如下：
(1)待处理污泥的预处理：取固含率为15～20%的污泥，置于温度不低于95℃的条件下处理10min;
(2)厌氧消化：采用如下发酵装置厌氧消化步骤(1)处理后的待处理污泥：所述发酵装置包括反应器、气体循环系统、微通气装置，所述气体循环系统包括吸收槽、气体循环泵、流量控制器，所述反应器出气口连接吸收槽进气口，所述吸收槽出气口a连接气体循环泵进气口，所述气体循环泵出气口经流量控制器后连接反应器进气口，所述微通气装置与反应器进气口连通，所述反应器内部设有搅拌桨，所述吸收槽另有出气口b。
2.根据权利要求1所述的厌氧消化处理方法，其特征在于：步骤(1) 中，所述污泥的固含率为15.9～18.0%;
和/或，步骤(1)中，所述温度为95～120℃。
3.根据权利要求1所述的厌氧消化处理方法，其特征在于：步骤(2) 中，按每天取料、投料的方式运行，添加污泥的量为40g/L/d，取出污泥的体积与加入污泥的体积相同。
4.根据权利要求1所述的厌氧消化处理方法，其特征在于：步骤(2) 中，所述吸收槽中添加有水或碱性溶液;
优选地，所述水或碱性溶液的加入量为反应器的工作体积的1/2;和/或所述水或碱性溶液每周更换一次。
优选地，所述碱性溶液是氢氧化钠、氢氧化钙溶液。
5.根据权利要求1所述的厌氧消化处理方法，其特征在于：步骤(2) 中，所述发酵装置中，吸收槽的出气口b依次连接冷却装置、干燥装置、流量计，所述流量计与微通气装置连接逻辑控制器。
6.根据权利要求5所述的处理方法，其特征在于：所述微通气装置向反应器内通入的空气的量不低于流量计检测的气体产生量的1%;优选地，微通气装置向反应器内通入的空气的量为流量计检测的气体产生量的3%;
和/或，所述流量控制器控制气体循环量为流量计检测的气体产生量的 5-10倍。
7.根据权利要求1所述的厌氧消化处理方法，其特征在于：步骤(2) 中，所述发酵装置中，所述吸收槽与气体循环泵之间连接有除水装置，所述气体循环泵与回路并联于气体循环系统中，所述回路上设置有调节阀;优选地，所述发酵装置中，所述除水装置由容器、塞子、进气口、出气口构成，所述容器顶部开口，所述开口由塞子密封，所述进气口和出气口穿过塞子进入容器，所述进气口位置低于出气口位置。
和/或，所述发酵装置中，所述反应器进气口有一个进气端和两个出气端，所述进气端与两个出气端由转换接头连接，出气端a置于反应器底部，出气端b置于反应器顶部;优选地，气体经出气端a进入反应器的效果较优。
8.根据权利要求1所述的厌氧消化处理方法，其特征在于：步骤(2) 中，搅拌桨的转速为140rpm。
9.根据权利要求1所述的厌氧消化处理方法，其特征在于：步骤(2) 中，反应器内的温度不低于50℃;优选地，所述反应器内的温度为55℃。
10.根据权利要求1所述的厌氧消化处理方法，其特征在于：步骤(2) 中，所述反应器内的pH为7.5以上;优选地，所述反应器内的pH为8.0。
说明书
一种高固含率污泥的高温厌氧消化处理方法
技术领域
本发明涉及一种高固含率污泥的高温厌氧消化处理方法。
背景技术
污泥是指污水处理过程中产生的半固态或固态物质。目前，在中国，污水处理的一般工艺流程为：厌氧处理→脱氮→好氧处理。好氧处理的时候，NH4+被氧化为NO3—，含有NO3—的液体返送至脱氮槽，将NO3—还原为N2。污泥一部分返送至厌氧处理槽，其余部分进行浓缩。在浓缩工段，添加高分子絮凝剂后用压带机进行脱水，得到含水约80%的浓缩污泥。污水处理量100,000吨/天的污水处理厂的浓缩污泥排放量为60-80吨/天(污水量的0.06-0.08%)。这种浓缩污泥(含水约80%)在全国和成都市的年排放量分别为3000万吨和55万吨。
浓缩污泥的处理方式包括填埋、焚烧、好氧消化、厌氧消化等，目前通常采用填埋、焚烧的方式处理。但是，由于浓缩污泥仍含有80%左右的水分，用于焚烧耗能大，如焚烧温度未达到800℃以上时，易产生二噁英的二次污染物;此外，由于浓缩污泥用于填埋会引发渗滤液污染地下水系统，浓缩污泥的填埋受到限制。
厌氧消化是一种实现污泥减量化、无害化的有效手段，产生的沼气可以用于锅炉烧蒸汽或发电，无二次污染物产生。然而，目前的厌氧消化技术处理污泥的固含率一般低于10%。如，吴静等在《环境科学》2014年9月(第35卷第9期)上发表的文献“热水解-高温厌氧消化工艺处理高含固率剩余污泥的中试研究”中公开了一种处理固含率为8～9%的高固含率污泥的厌氧消化方法，其厌氧装置仅包括发酵罐(反应器)，其有机物降解率为42%。由于现有方法处理的污泥的固含率低，导致待处理污泥的体积非常大，进而使得处理成本非常高，提高待处理污泥的固含率，降低待处理的体积，减少投资，降低成本已成为一种趋势。
然而，若提高处理污泥的浓度，即提高污泥的固含量，采用目前的方法则难以有效厌氧消化。目前未见采用厌氧发酵的方式处理固含量大于15%的污泥的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高固含率污泥的厌氧消化处理方法，以有效处理高固含量的浓缩污泥。
本发明高固含率污泥的厌氧消化处理方法，步骤如下：
(1)待处理污泥的预处理：取固含率为15～20%的污泥，置于温度不低于95℃的条件下处理10min;
(2)厌氧消化：采用如下发酵装置厌氧消化步骤(1)处理后的待处理污泥：所述发酵装置包括反应器、气体循环系统、微通气装置，所述气体循环系统包括吸收槽、气体循环泵、流量控制器，所述反应器出气口连接吸收槽进气口，所述吸收槽出气口a连接气体循环泵进气口，所述气体循环泵出气口经流量控制器后连接反应器进气口，所述微通气装置与反应器进气口连通，所述反应器内部设有搅拌桨，所述吸收槽另有出气口b。
优选地，步骤(1)中，所述污泥的固含率为15.9～18.0%;
优选地，步骤(1)中，所述温度为95～120℃。
优选地，步骤(2)中，按每天取料、投料的方式运行，添加污泥的量为40g/L/d，取出污泥的体积与加入污泥的体积相同。
g/L/d：是指每天每一升工作体积加入污泥的克数，如，若添加污泥的量40g/L/d，反应器中的工作体积为2.4L，则每天加入的污泥的量为96g。
工作体积：是指反应器中的污泥总体积。
优选地，步骤(2)中，所述吸收槽中添加有水或碱性溶液;优选地，所述水或碱性溶液的加入量为反应器的工作体积的1/2;和/或所述水或碱性溶液每周更换一次。优选地，所述碱性溶液是氢氧化钠、氢氧化钙溶液。
优选地，步骤(2)中，所述发酵装置中，吸收槽的出气口b依次连接冷却装置、干燥装置、流量计，所述流量计与微通气装置连接逻辑控制器。
所述微通气装置向反应器内通入的空气的量不低于流量计检测的气体产生量的1%;优选地，微通气装置向反应器内通入的空气的量为流量计检测的气体产生量的3%;
和/或，所述流量控制器控制气体循环量为流量计检测的气体产生量的5-10倍。
优选地，步骤(2)中，所述发酵装置中，所述吸收槽与气体循环泵之间连接有除水装置，所述气体循环泵与回路并联于气体循环系统中，所述回路上设置有调节阀;优选地，所述发酵装置中，所述除水装置由容器、塞子、进气口、出气口构成，所述容器顶部开口，所述开口由塞子密封，所述进气口和出气口穿过塞子进入容器，所述进气口位置低于出气口位置。
和/或，所述发酵装置中，所述反应器进气口有一个进气端和两个出气端，所述进气端与两个出气端由转换接头连接，出气端a置于反应器底部，出气端b置于反应器顶部;优选地，气体经出气端a进入反应器的效果较优。
优选地，步骤(2)中，搅拌桨的转速为140rpm。使用的搅拌桨为涡轮搅拌桨或者其他常规的搅拌桨。
优选地，步骤(2)中，反应器内的温度不低于50℃;优选地，所述反应器内的温度为55℃。
优选地，步骤(2)中，所述反应器内的pH为7.5以上;优选地，所述反应器内的pH为8.0。
本发明方法可以有效分解高固含率高达15～20%的高固含率污泥，分解率高，产甲烷率高，而且发酵时间短，大大提高污泥的处理效率，并大幅度降低了处理成本，工业应用前景良好。
在中国，污水处理大多采用A2O工艺，其工艺流程如下图2中的虚线框内所示。处理量为100,000吨/d污水处理厂的污泥产生量为60-80吨/d，即污泥产生量为处理污水量的0.06-0.08%。本发明申请是对未经预处理的浓缩污泥进行微通气-气体循环式高温甲烷发酵处理。采用本发明方法处理污泥，还有如下优势：
(1)厌氧消化液可作为液肥施用。
(2)向厌氧消化液中添加辅料可进行堆肥化。
(3)厌氧消化液可返送至污水处理工艺中的厌氧消化槽(A2O中的第一个A)，厌氧消化液的量为处理污水量的0.06-0.08%以下。
(4)厌氧消化液中含有大量的NH4+，该消化液经生化硝化后，可返送至污水处理工艺中的脱氮槽(A2O中的第二个A)。
(5)由于厌氧消化液中的NH4+含量高，NH4+经化学或物理方法去除后，厌氧消化液可返送至污水处理工艺中的脱氮槽(A2O中的第二个A)或好氧处理槽(A2O中的O)。关于除NH4+的方法，既可采用NaClO(次氯酸钠)等化学方法，也可采用氨吹脱、蒸汽吹脱等物理方法。
显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
