申请日2010.10.15
公开(公告)日2011.01.19
IPC分类号C02F11/04
摘要
本发明属于环保能源技术领域，尤其涉及一种工业余热预处理市政污泥高温厌氧发酵工艺方法。该方法以市政污泥为原料在工业余热提供的102℃~115℃条件下，进行热水解预处理，处理后的原料进入50℃~52℃的高温厌氧发酵系统，相对传统高温厌氧系统产生的沼气，甲烷含量提高20%~30%，纯甲烷产量提高40%~50%，甲烷产量高峰提前2天左右。本发明技术工艺简单，产生的沼气甲烷含量高(60%～85%)，工艺流程对一次能源依赖度低，生产及运行成本低，使工业余热得到了循环利用，减少了城镇污水排放，减轻环境负担，达到减量化和资源化效果。有良好的经济效益、社会效益和生态效益。
翻译权利要求书
1.一种工业余热预处理市政污泥高温厌氧发酵工艺方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
首先，将取得的高浓度为TS=15%±2%的市政污泥除去其中的杂物，加水调整其TS=4%~8%，搅拌均匀，备用;
其次，将上述步骤处理过的污泥置入预处理室中，在工业余热提供的102℃～115℃条件下进行热水解30～60分钟;
将预处理后的原料经冷却至50℃，进入厌氧发酵系统，利用处理后还剩余热量调节温度至50℃～52℃，此温度即提供给厌氧发酵系统作为高温厌氧发酵的热源，在HRT为7～14天条件下发酵，收集沼气，其中甲烷含量为60%～85%，脱硫处理后输送至用户，产生的发酵残余物灌装还田。
2.根据权利要求1所述的工业余热预处理市政污泥高温厌氧发酵工艺方法，其特征在于：所述的工业余热为冶金、电力或水泥的工业余热的任何一种。
3.根据权利要求1所述的工业余热预处理市政污泥高温厌氧发酵工艺方法，其特征在于：所述的市政污泥为城镇下水系统的化粪池中的积淀污泥。
说明书
一种工业余热预处理市政污泥高温厌氧发酵工艺方法
技术领域
本发明属于环保能源技术领域，尤其涉及一种工业余热预处理市政污泥高温厌氧发酵工艺方法。
背景技术
1) 污泥预处理的常规做法
从谢波等人《三种预处理方法对污泥的破解效果》(见《中国环境科学》，2008,28(5)：417～421)所利用的热水解，超声波和微波三种污泥预处理方法来看，污泥中可溶性蛋白质，总糖和SCOD受到影响，污泥破解效果随着处理强度的增加而升高。作者推荐长时间，低强度的处理，其中热水解温度为45℃，时间为75min。
上述文章作者提出了长时间，低强度的处理，从实际运行的经济角度考虑，有可取之处。但该研究提供热源使用的是恒温水浴锅，限制了其热水解处理的温度条件的上限，根据笔者研究，在102℃以后，污泥的溶出效果有较大变化，SCOD浓度相对空白样增加近200%，可见以热作为预处理条件，其温度范围至关重要。
2) 工业余热用于污泥处理的常规做法
从翁焕新等人《利用热电厂烟气余热的污泥干化系统》(见中国专利:CN201240987,2009-05-20)来看，利用热电厂烟气余热进行污泥干化。它具有供热系统、污泥预处理系统、进料系统、污泥干化和
成粒系统、除尘除气系统。该发明利用热电厂烟气余热干化污泥，在不用消耗新能源的情况下,将污水处理厂污泥的含水率降低,并形成质地坚硬的污泥团粒,使污泥干化和成粒过程在较低的经济成本下运行。
上述专利利用工业余热降低污泥含水率，不消耗新能源的运行方式可取，但由于干化系统粉尘量大以及其导致污泥中原本的可生化物质挥发，其发酵产能能力丧失，其后的污泥还田肥力丧失，针对市政污泥余热干化的做法不可取。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种利用工业余热(冶金、电力、水泥等)提供污泥预处理的温度(102℃～115℃)，经过处理后的污泥在50℃～52℃条件下进行高温厌氧发酵，回收甲烷和沼肥的利用工业余热预处理市政污泥高温厌氧发酵的方法。
本发明的技术方案是：一种工业余热预处理市政污泥高温厌氧发酵工艺方法，具体包括以下步骤：
首先，将取得的高浓度为TS=15%±2%的市政污泥除去其中的杂物，加水调整其TS=4%~8%，搅拌均匀，备用;
其次，将上述步骤处理过的污泥置入预处理室中，在工业余热提供的102℃～115℃条件下进行热水解30～60分钟;
将预处理后的原料经冷却至50℃，进入厌氧发酵系统，利用处理后还剩余热量调节温度至50℃～52℃，此温度即提供给厌氧发酵
系统作为高温厌氧发酵的热源，在HRT为7～14天条件下发酵，收集沼气，其中甲烷含量为60%～85%，进过脱硫处理，产生的发酵残余物灌装还田。
进一步，所述的工业余热为冶金、电力或水泥的工业余热的任何一种。
进一步，所述的市政污泥为城镇下水系统的化粪池中的积淀污泥。
本发明具有以下优点：
(1) 利用工业余热
冶金、电力、水泥等工业部门产生的几十度到一百多度的余热造成了热污染的同时也浪费了大量能源。在每个城市的周围都会有工业余热，这正好被用来处理当地的市政污泥。
(2) 促进市政污泥能源化
市政污泥长期以来被冲入污水处理系统或是垃圾填埋，甚至直接堆放在城郊，造成极大环境压力和资源浪费。通过研究认定市政污泥的可生化性和产能潜力，做能源化利用。
(3) 处理工艺运行成本低
利用工业余热进行热水解后高温厌氧发酵可以缩短产气高峰，缩短污泥停留时间，从而缩短运行周期，减少能耗和运行成本。
(4) 产品质量高
利用工业余热进行预处理后高温厌氧发酵可以提高生产的纯甲烷产量40%~50%，沼气中甲烷含量提高20%~30%，最高时甲烷含量可
达85.3%。
(5) 环境和经济效益好
根据“源头治理”和“闭路循环”的思想设计的本工艺，其产生的能源能实现经济效益，同时发酵残余物沼渣能作为农林的有机肥料，从而实现零排放，环境效益很好。
