申请日20200210
公开(公告)日20200609
IPC分类号C02F11/04; C02F11/10; C02F11/00; C02F103/28
摘要
本发明公开了一种碱性制浆废液耦合污泥碱热调质强化剩余污泥厌氧消化的方法，属于固废资源化领域，本发明利用碱性制浆废液残碱特性，向污泥中加入碱性制浆废液调节为碱性，得到碱化污泥;碱化污泥送入碱热反应装置强化污泥水解与细胞破壁;碱热调质污泥送入厌氧消化装置在厌氧微生物作用下转化为沼气;本发明利用制浆造纸过程中产生的碱性制浆废液作为污泥碱热调质的碱源，实现制浆造纸过程有机废物的耦合协同处理及资源化，提高污泥碱热调质的经济性，并可提高甲烷产量，缩短发酵周期，为制浆造纸行业剩余污泥资源化处理提供了有力支撑，具有显著应用价值。
权利要求书
1.一种碱性制浆废液耦合污泥碱热调质强化剩余污泥厌氧消化的方法，其特征在于，采用碱性制浆废液为碱源，依次经过碱热反应装置和厌氧消化装置，具体步骤如下：
(1)向污泥中加入碱性制浆废液，将污泥调至碱性，得到碱化污泥;
(2)将经步骤(1)得到的碱化污泥送入碱热反应装置，将碱化污泥加热，保温，实现污泥水解与细胞破壁，得到碱热调质污泥;
(3)将经步骤(2)得到的碱热调质污泥冷却，送入厌氧消化装置，进行中温厌氧消化或高温厌氧消化。
2.根据权利要求1所述的碱性制浆废液耦合污泥碱热调质强化剩余污泥厌氧消化的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碱性制浆废液为烧碱法制浆废液、碱性过氧化氢化学机械法制浆废液、氧脱木素滤液、碱抽提滤液中任一种或一种以上。
3.根据权利要求1所述的碱性制浆废液耦合污泥碱热调质强化剩余污泥厌氧消化的方法，其特征在于，步骤(1)中所述污泥为剩余污泥或脱水污泥中任一种或一种以上。
4.根据权利要求3所述的碱性制浆废液耦合污泥碱热调质强化剩余污泥厌氧消化的方法，其特征在于，所述剩余污泥来自制浆造纸厂废水处理。
5.根据权利要求1所述的碱性制浆废液耦合污泥碱热调质强化剩余污泥厌氧消化的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述污泥调碱的pH值为8-12。
6.根据权利要求1所述的碱性制浆废液耦合污泥碱热调质强化剩余污泥厌氧消化的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述碱化污泥的加热温度为70-110℃。
7.根据权利要求1所述的碱性制浆废液耦合污泥碱热调质强化剩余污泥厌氧消化的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述保温时间为1-12h。
8.根据权利要求1所述的碱性制浆废液耦合污泥碱热调质强化剩余污泥厌氧消化的方法，其特征在于，步骤(3)中，碱热调质污泥冷却至35-75℃后，不需要调节pH值即可进入厌氧消化装置，发酵周期为12-25天。
9.根据权利要求1所述的碱性制浆废液耦合污泥碱热调质强化剩余污泥厌氧消化的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述中温厌氧消化的温度为32-38℃。
10.根据权利要求1所述的碱性制浆废液耦合污泥碱热调质强化剩余污泥厌氧消化的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述高温厌氧消化的温度为52-56℃。
说明书
一种碱性制浆废液耦合污泥碱热调质强化剩余污泥厌氧消化的方法
技术领域
本发明涉及固废资源化领域，特别是涉及一种碱性制浆废液耦合污泥碱热调质强化剩余污泥厌氧消化的方法。
背景技术
制浆造纸业是国民经济发展的重要行业，也是工业废水重点污染排放源。制浆造纸废水处理过程中，有机污染物通过生化途径可转化成剩余污泥(以下简称“污泥”)。污泥产生量大、成分复杂、处理处置困难。
污泥调质-厌氧消化是有效的污泥处理方式，热和/或碱处理可促进污泥溶解、细胞崩解，缩短厌氧消化周期。现有研究已将热调质温度降至沸点以下，并通过碱热协同及降温延时，降低污泥调质能源及药品消耗。但现有污泥化学调质技术均采用氢氧化钠等外源化学品，碱调质效果虽然优于热调质，但完全依赖外源化学品导致药剂成本居高不下。因此，亟待因地制宜地开发适于制浆造纸行业特征污泥处理方式。
制浆造纸行业典型碱性废水包括：烧碱法制浆废液、碱性过氧化氢化学机械法(APMP)制浆废液、氧脱木素滤液、碱抽提滤液等，利用低值碱性废液作替代碱源，改善碱热调质工艺经济性，对解决制浆造纸剩余污泥处理具有重大意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种碱性制浆废液耦合污泥碱热调质强化剩余污泥厌氧消化的方法，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种碱性制浆废液耦合污泥碱热调质强化剩余污泥厌氧消化的方法，所述方法采用碱性制浆废液为碱源，依次经过碱热反应装置和厌氧消化装置，具体步骤如下：
(1)向污泥中加入碱性制浆废液，将污泥调至碱性，得到碱化污泥;
(2)将经步骤(1)得到的碱化污泥送入碱热反应装置，将碱化污泥加热，保温，实现污泥水解与细胞破壁，得到碱热调质污泥;
(3)将经步骤(2)得到的碱热调质污泥冷却，送入厌氧消化装置，进行中温厌氧消化或高温厌氧消化。
进一步地，步骤(1)中，所述碱性制浆废液为烧碱法制浆废液、碱性过氧化氢化学机械法(APMP)制浆废液、氧脱木素滤液、碱抽提滤液中任一种或一种以上。
进一步地，步骤(1)中所述污泥为剩余污泥或脱水污泥中任一种或一种以上。
进一步地，所述剩余污泥来自制浆造纸厂废水处理。
进一步地，步骤(1)中，所述污泥调碱的pH值为8-12。
进一步地，步骤(2)中，所碱化污泥的加热温度为70-110℃。
进一步地，步骤(2)中，所述保温时间为1-12h。
进一步地，步骤(3)中，碱热调质污泥冷却至35-75℃后，不需要调节pH值即可进入厌氧消化装置，发酵周期为12-25天。
进一步地，步骤(3)中，所述中温厌氧消化的温度为32-38℃。
进一步地，步骤(3)中，所述高温厌氧消化的温度为52-56℃。
本发明技术方案的技术原理：
1.细胞破裂与有机物水解是污泥厌氧消化的限速步骤，通过碱热处理可实现污泥絮体解絮、细胞内容物释放等有益作用，为后续厌氧微生物高效代谢转化提供良好的基质。
2.烧碱法制浆废液、碱性过氧化氢化学机械法(APMP)制浆废液、氧脱木素滤液、碱抽提滤液等碱性制浆废液，其中所含NaOH等残碱成分可作为污泥碱热处理中调碱所需碱源，减少外购氢氧化钠、氢氧化钙等药品的成本。
3.碱性制浆废液中所含有机物，在碱热调质污泥厌氧消化过程中同时被转化为沼气，从而提升沼气总产量。
本发明公开了以下技术效果：
本发明利用制浆造纸过程中产生的碱性制浆废液作为污泥碱热调质的碱源，实现制浆造纸过程有机废物的耦合协同处理及资源化，提高污泥碱热调质的经济性，并可提高甲烷产量，缩短发酵周期，为制浆造纸行业剩余污泥资源化处理提供了有力支撑，具有显著应用价值。
根据实验结果，通过本发明方法处理后，单位污泥沼气产量提高了约40%-250%;污泥厌氧消化稳定化周期缩短至20天以内。（发明人张健;王双飞;吴宛励;王志伟;沙九龙;朱红祥）
