申请日2018.08.02
公开(公告)日2018.12.21
IPC分类号C02F11/10; C02F11/04; C02F11/12; C02F101/30
摘要
本发明提供了一种污水污泥分质预处理耦合厌氧消化处理方法，包括如下步骤：一、对剩余污泥进行浓缩预处理，对初沉污泥进行除砂处理;二、对步骤一中浓缩后的剩余污泥进行高温高压热水解预处理;三、将步骤二中热水解后的剩余污泥与步骤一中除砂后的初沉污泥混合，对混合污泥进行厌氧消化处理;四、对步骤三中厌氧消化后的污泥进行脱水处理，脱水泥饼进行土地利用、干化焚烧、建材利用等处理处置。与现有技术相比，本发明的污水污泥分质预处理耦合厌氧消化处理方法有利于减少工程投资、降低运行费用、提高系统运行稳定性，显著提高了污水污泥厌氧消化技术经济效益。
权利要求书
1.一种污水污泥分质预处理耦合厌氧消化处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：对剩余污泥进行浓缩预处理，对初沉污泥进行除砂处理;
步骤二：对步骤一中浓缩后的剩余污泥进行高温高压热水解预处理;
步骤三：将步骤二中热水解后的剩余污泥与步骤一中除砂后的初沉污泥混合，对混合污泥进行厌氧消化处理;以及
步骤四：对步骤三中厌氧消化后的污泥进行脱水处理。
2.如权利要求1所述的污水污泥分质预处理耦合厌氧消化处理方法，其特征在于，在所述步骤一中，浓缩处理后的剩余污泥含水率为80%~88%。
3.如权利要求1所述的污水污泥分质预处理耦合厌氧消化处理方法，其特征在于，在所述步骤二中，热水解处理的温度为120℃~200℃，压力为0.6MPa~0.8MPa，反应时间为15min~270min。
4.如权利要求1所述的污水污泥分质预处理耦合厌氧消化处理方法，其特征在于，在所述步骤二中，热水解处理后的剩余污泥含水率为82%~90%，温度为70℃~110℃。
5.优选如权利要求1所述的污水污泥分质预处理耦合厌氧消化处理方法，其特征在于，在所述步骤三中，初沉污泥含水率为97%~98%，温度为常温。
6.如权利要求1所述的污水污泥分质预处理耦合厌氧消化处理方法，其特征在于，在所述步骤三中，初沉污泥和热水解后的剩余污泥混合后，混合污泥的含水率为85%~93%，温度为30℃~50℃。
7.如权利要求1所述的污水污泥分质预处理耦合厌氧消化处理方法，其特征在于，在所述步骤三中，厌氧消化处理系统污泥停留时间为10d~30d，温度范围为30℃~50℃，搅拌功率为8 W/m³~30 W/m³。
8.如权利要求1所述的污水污泥分质预处理耦合厌氧消化处理方法，其特征在于，在所述步骤四中，脱水处理后污泥泥饼含水率50%~80%，可根据后续处理处置要求和脱水设备类型而合理选择。
说明书
一种污水污泥分质预处理耦合厌氧消化处理方法
技术领域
本发明属于环境保护与可再生能源领域，涉及一种污水污泥分质预处理耦合厌氧消化处理方法。
背景技术
污水污泥是污水处理过程中产生的固体副产物。按污水处理工艺环节的不同，污泥主要分为两种类型：(1)初沉污泥，来自污水处理的初沉池，含水率一般为97%~98%，主要成分是细沙等无机物和部分有机悬浮物，有机物可生化性能较好;(2)剩余污泥，来自污水生物处理系统的二沉池或生物反应池含水率一般为99.2%~99.8%，主要成分是微生物及其代谢产物、难降解有机物，有机物可生化性能较差。
厌氧消化是常见的污泥处理方法技术，利用兼性菌和厌氧菌对有机物进行降解，可以实现污泥的稳定化;同时，有机物降解产生生物燃气甲烷，可以实现污泥的资源化。在厌氧消化过程中，可采用热水解等预处理技术，促进污泥微生物细胞的破壁和水解，提高有机物的降解率和系统的产气量。目前，国内外污泥热水解和厌氧消化处理对象一般为初沉污泥和剩余污泥的混合污泥，一方面混合污泥体积较大、蒸汽消耗量大，导致热水解建设和运行成本居高不下;另一方面热水解的高温高压反应釜较为紧密，而初沉污泥含有较多易沉降细沙等无机物，容易造成热水解反应釜出现泥沙沉积、管道阀门堵塞等现象，导致设备检修频繁，难以稳定运行。
因此，针对初沉污泥和剩余污泥泥质特性差异进行分质预处理，进而优化污泥厌氧消化工艺，对于提高厌氧消化系统处理效率和运行稳定性具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种污水污泥分质预处理耦合厌氧消化处理方法，用于解决现有的污水污泥厌氧消化处理时所存在的问题，提高系统处理效率和运行稳定性。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的技术方案如下：
一种污水污泥分质预处理耦合厌氧消化处理方法，其特征在于所述方法包括如下步骤:
步骤一：对剩余污泥进行浓缩预处理，以降低剩余污泥含水率;对初沉污泥进行除砂除渣处理;
步骤二：将步骤一中浓缩后的剩余污泥进行高温高压热水解预处理，以促使污泥中的胞外聚合物和大分子有机物发生水解，并破解污泥中微生物的细胞壁，强化物料的可生化性能，改善物料流动性;
步骤三：对步骤二中热水解后的剩余污泥与步骤一中除砂除渣处理后的初沉污泥混合，对混合污泥进行厌氧消化处理，以降解污泥中的有机物，并产生沼气能源;
步骤四：对步骤三中厌氧消化后的污泥进行脱水处理，脱水泥饼进行土地利用、干化焚烧、或建材利用等处理处置。
优选地，在所述步骤一中，浓缩处理后的剩余污泥含水率为80%~88%。
优选地，在所述步骤二中，热水解处理的温度为120℃~200℃，压力为0.6MPa~0.8MPa，反应时间为15min~270min。
优选地，在所述步骤二中，热水解处理后的剩余污泥含水率为82%~90%，温度为70℃~110℃。
优选地，在所述步骤三中，初沉污泥含水率为97%~98%，温度为常温。
优选地，在所述步骤三中，初沉污泥和热水解后的剩余污泥混合后，混合污泥的含水率为85%~93%，温度为30℃~50℃。
优选地，在所述步骤三中，厌氧消化处理系统污泥停留时间为10d~30d，温度范围为30℃~50℃，搅拌功率为8 W/m³~30 W/m³。
优选地，在所述步骤四中，脱水处理后污泥泥饼含水率50%~80%，可根据后续处理处置要求和脱水设备类型而合理选择。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、有利于减少工程投资。初沉污泥中微生物絮体含量较少，热水解处理对可生化性能的改善不如剩余污泥显著。本发明仅针对剩余污泥进行热水解处理，大幅减少了热水解处理的污泥体积，降低热水解设施规模和加热所需蒸汽用量，显著节省工程投资。
2、有利于降低运行费用。热水解后的污泥在进行厌氧消化前需要降温，现有技术通常采用换热方式，热量损失高，换热器循环水耗电量大。本发明利用初沉污泥对热水解后的剩余污泥进行降温，更高效地回收热水解后的热量。厌氧消化温度为30~50℃，常规工艺需要对污泥进行加热;本发明中剩余污泥热水解后温度高达70~110℃，而初沉污泥温度为常温，两者混合可使温度达到厌氧消化的要求，无需额外加热。此外，热水解后的污泥含水率较低，在进行厌氧消化前需要稀释至厌氧消化适宜的含水率，本发明利用初沉污泥对热水解后的剩余污泥进行稀释，极大减少稀释水消耗。
3、有利于提高运行稳定性。为满足高温高压反应条件和精准自动控制要求，热水解反应釜通常较为精细复杂。现有技术将初沉污泥和剩余污泥混合进行热水解处理，初沉污泥中易沉降的细沙等无机杂质极易造成反应釜出现泥沙沉积、管道阀门堵塞等现象，影响处理稳定性，增加设备检修维护成本。本发明对污泥进行分质预处理，从源头避免了影响热水解反应釜运行稳定性的不利因素。
