申请日2017.12.29
公开(公告)日2018.06.01
IPC分类号C02F11/10; C02F11/00; C02F11/04
摘要
本发明涉及一种剩余污泥厌氧消化预处理工艺，包括如下步骤：S1、对剩余污泥进行低温热水解处理，得到热水解污泥;S2、将热水解污泥与未经处理的剩余污泥和/或冷媒介质进行热交换处理;S3、过滤掉热交换后的热水解污泥中的杂质;S4、将过滤后的热水解污泥进行冲压撞击流处理，通过多股喷射流对撞并循环撞击形成污泥破解液。本发明的剩余污泥厌氧消化预处理工艺对剩余污泥的破解效率高、能耗低、能有效加快剩余污泥厌氧消化反应速率、缩短停留时间、提高甲烷产率且工艺简单、成本低。
权利要求书
1.一种剩余污泥厌氧消化预处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、对剩余污泥进行低温热水解处理，得到热水解污泥;
S2、将所述热水解污泥与未经处理的剩余污泥和/或冷媒介质进行热交换处理;
S3、过滤掉所述热交换后的热水解污泥中的杂质;
S4、将所述过滤后的热水解污泥进行冲压撞击流处理，通过多股喷射流对撞并循环撞击形成污泥破解液。
2.如权利要求1所述的剩余污泥厌氧消化预处理工艺，其特征在于，
若所述污泥破解液的温度低于厌氧消化工艺的最高温度，所述污泥破解液直接用作所述厌氧消化工艺的原料;
否则，所述污泥 破解液需进行以下处理：
将所述污泥破解液与未经处理的剩余污泥和/或冷媒介质进行热交换处理，直至将所述污泥破解液的温度降低至所述厌氧消化工艺所需的温度，以用作所述厌氧消化工艺的原料。
3.如权利要求1或2所述的剩余污泥厌氧消化预处理工艺，其特征在于，
在步骤S4中，采用冲压撞击流反应装置进行所述冲压撞击流处理;
其中，所述冲压撞击流反应装置包括撞击仓(1)、回流仓(2)和高压泵(3)，所述回流仓(2)上设有进料口和出料口;
所述撞击仓(1)内设置有若干个喷嘴(4)，所述撞击仓(1)的底部设置有回流出口，所述回流出口与所述回流仓(2)相连通，所述回流仓(2)通过管路及所述高压泵(3)与若干个所述喷嘴(4)相连通。
4.如权利要求3所述的剩余污泥厌氧消化预处理工艺，其特征在于，
在步骤S4中，若干个所述喷嘴(4)沿撞击仓的水平周向均匀排布，所述撞击仓(1)的中心形成撞击区。
5.如权利要求4所述的剩余污泥厌氧消化预处理工艺，其特征在于，
所述喷嘴(4)的数量为偶数，每两个喷嘴口对向设置。
6.如权利要求5所述的剩余污泥厌氧消化预处理工艺，其特征在于，
每两个对向设置的所述喷嘴口之间具有喷嘴间距，所述喷嘴间距为4～8cm，每个所述喷嘴(4)的喷嘴口直径为1～2mm。
7.如权利要求6所述的剩余污泥厌氧消化预处理工艺，其特征在于，
所述高压泵(3)的工作压力为15～30MPa，所述冲压撞击流处理的循环撞击时间为30～90min。
8.如权利要求7所述的剩余污泥厌氧消化预处理工艺，其特征在于，
在步骤S3中，采用具有筛网结构的过滤器进行过滤，所述过滤器设置在所述回流仓(2)内，所述过滤器的筛网数目为20～50目。
9.如权利要求1所述的剩余污泥厌氧消化预处理工艺，其特征在于，
在步骤S1中，所述剩余污泥中的固体浓度为5000～20000mg/L，进行一次所述低温热水解处理所用的剩余污泥的体积为1～10L。
10.如权利要求9所述的剩余污泥厌氧消化预处理工艺，其特征在于，
在步骤S1中，所述低温热水解处理中的水解反应温度为40～80℃，水解反应时间为30～120min;
在步骤S2中，经过所述热交换后的热水解污泥的温度降至20～40℃。
说明书
一种剩余污泥厌氧消化预处理工艺
技术领域
本发明属于固体废弃物处理和资源再生领域，具体涉及一种剩余污泥厌氧消化预处理工艺。
背景技术
城市污水处理厂产生的大量剩余污泥越来越成为严重的环境与社会问题。目前剩余污泥处置方式有填埋、焚烧、堆肥、厌氧消化等。由于剩余污泥中含有微量元素、有机质等可回收资源。在“推进绿色发展、循环发展、低碳发展”的背景下，剩余污泥的减量化与资源化成为当今剩余污泥处理处置的必然选择。厌氧消化则因具备回收潜在能量和降低环境危害的双重功能而成为目前国际上首推的主流技术。但是，传统的厌氧消化工艺普遍存在厌氧消化速率慢、剩余污泥停留时间长、消化池体积大等缺点。
为改善这种现状，近年来人们对剩余污泥的厌氧消化的过程展开了大量研究。研究表明，剩余污泥厌氧消化反应过程分为三个步骤：即水解、酸化和甲烷化，其中水解过程耗时最长，为厌氧消化的限速步骤，水解效率低直接导致了剩余污泥在厌氧消化过程中存在停留时间长、降解效率低等缺点。剩余污泥中的有机物大部分是微生物的细胞物质，被细胞壁所包裹，由于细胞壁的存在，微生物对污泥的水解情况直接影响消化反应的效果。因此，提高剩余污泥水解率的主要方法就是先对剩余污泥进行强化预处理。其中，对剩余污泥进行破解(击破细胞壁，从而使胞内有机物质从固相转移到液相，实现微生物对有机物降解转化)是目前剩余污泥减量化、无害化、资源化的有效预处理方法。
目前采用的剩余污泥预处理工艺繁多，一般可分为物理法、机械法、化学法、生物法和联合法等。具体如高温热水解法、低温热水解法、碱解处理法、碱解高压喷射处理法、高温热水解联合真空闪蒸脱水处理法等。但是高温热水解能量输入高、一般需要高压下操作、设备复杂、运行成本高。低温热水解法虽然能够减少能量输入，但是单独使用热水解耗时较长、效果有限。碱解处理法等其他方法对剩余污泥厌氧消化过程起到了一点改善作用，但改善效果不加、厌氧消化反应速率较慢、污泥停留时间较长、最终甲烷产率较低。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种对剩余污泥的破解效率高、能耗低、能有效加快剩余污泥厌氧消化反应速率、缩短停留时间、提高甲烷产率且工艺简单以及成本低的剩余污泥厌氧消化预处理工艺。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
本发明提供一种剩余污泥厌氧消化预处理工艺，包括如下步骤：S1、对剩余污泥进行低温热水解处理，得到热水解污泥;S2、将热水解污泥与未经处理的剩余污泥和/或冷媒介质进行热交换处理;S3、过滤掉热交换后的热水解污泥中的杂质;S4、将过滤后的热水解污泥进行冲压撞击流处理，通过多股喷射流对撞并循环撞击形成污泥破解液。
根据本发明，若污泥破解液的温度低于厌氧消化工艺的最高温度，污泥破解液直接用作厌氧消化工艺的原料;否则，污泥破解液需进行以下处理：将污泥破解液与未经处理的剩余污泥和/或冷媒介质进行热交换处理，直至将污泥破解液的温度降低至厌氧消化工艺所需的温度，以用作厌氧消化工艺的原料。
根据本发明，在步骤S4中，采用冲压撞击流反应装置进行冲压撞击流处理;其中，冲压撞击流反应装置包括撞击仓、回流仓和高压泵，回流仓上设有进料口和出料口;撞击仓内设置有若干个喷嘴，撞击仓的底部设置有回流出口，回流出口与回流仓相连通，回流仓通过管路及高压泵与若干个喷嘴相连通。
根据本发明，在步骤S4中，若干个喷嘴沿撞击仓的水平周向均匀排布，撞击仓的中心形成撞击区。
根据本发明，喷嘴的数量为偶数，每两个喷嘴口对向设置。
根据本发明，每两个对向设置的喷嘴口之间具有喷嘴间距，喷嘴间距为4～8cm，每个喷嘴(4)的喷嘴口直径为1～2mm。
根据本发明，高压泵(3)的工作压力为15～30MPa，冲压撞击流处理的循环撞击时间为30～90min。
根据本发明，在步骤S3中，采用具有筛网结构的过滤器进行过滤，过滤器设置在回流仓内，过滤器的筛网数目为20～50目。
根据本发明，在步骤S1中，剩余污泥中的固体浓度为5000～20000mg/L，进行一次低温热水解处理所用的剩余污泥的体积为1～10L。
根据本发明，在步骤S1中，低温热水解处理中的水解反应温度为40～80℃，水解反应时间为30～120min;在步骤S2中，经过热交换后的热水解污泥的温度降至20～40℃。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：
本发明中的剩余污泥厌氧消化预处理工艺首次将冲压撞击流技术应用到剩余污泥的破解中，并与低温热水解方法相结合，剩余污泥经过这两种方法的共同作用后，菌胶团和细菌均得到较高程度的破解，破解效率高，且有机物得到充分地释放，进而有效加快剩余污泥厌氧消化反应速率、缩短停留时间、提高甲烷产率。
此外，采用低温热水解处理，能量输入低、在常压下就能进行，工艺简单，运行成本低。同时将冲压撞击流技术与低温热水解方法相结合在一起，可以缩短在进行冲压撞击流处理时的循环撞击时间，进而减少能耗，降低设备的损耗。
