[发明专利]一种能源回收式污泥减量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种能源回收式污泥减量方法，属于固体废物处理技术领域。

背景技术

随着我国城市化进程的加快和社会的快速发展，城市污水处理率逐渐提高。国家对环境治理投资力度的增加也促进了污水处理行业的发展，与此同时，污水处理过程也产生了大量的剩余污泥。据统计，全国每年产生含水率80％的脱水污泥已经超过1000万吨。污泥中含有多种有害物质，如重金属离子、难降解有机物、持久性有机物和病源微生物等，加之相关环境标准及法律法规的严格限制，污泥的处理和处置已成为环境领域的一大难题。因此，开发经济、高效的污泥减量化技术，已成为解决剩余污泥问题的理想途径。

剩余污泥减量处理主要分为好氧消化和厌氧消化，好氧消化由于其能耗大，效率低现已经很少进行研究及应用，目前关于污泥减量的研究主要集中在厌氧消化上，对剩余污泥厌氧消化研究主要是以不同的预处理方式提高污泥的厌氧消化性能，使其达到提高污泥减量效率的目的，而没有对厌氧消化的运行方式做深入的研究。虽然预处理后的污泥经厌氧消化后污泥减量效果有所提高，但普遍存在消化速率慢、停留时间长、处理效率低等缺点。

发明内容

为了克服传统污泥厌氧消化工艺存在的消化速率慢、停留时间长、处理效率低等缺点，本发明采用热水解作为预处理工艺与两相厌氧消化工艺耦合的方法，对剩余污泥减量处理的同时进行能源回收。

一种能源回收式污泥减量方法，由热水解反应器、产酸相反应器、产甲烷相反应器、氢气回收装置和甲烷回收装置等构成，其特征在于：将污水厂剩余污泥经热水解反应器进行预处理提高污泥厌氧消化性能，处理后污泥经后续两相厌氧消化反应器进行减量，并对其消化过程中气态产物进行回收利用。

热水解反应器为多参数自动控制系统，剩余污泥的热处理条件如下，热处理温度110℃～200℃，压力600～2500kPa，热水解时间为15～60min。

产酸相反应器接收经热水解预处理后的污泥，通过调节产酸相的温度为31～36℃或50～55℃、pH值为4.5～6.0、氧化还原电位为-300～-100mV，并有效控制底物浓度、有机负荷、水力停留时间和碱度，以保证产酸细菌对剩余污泥的代谢途径为乙醇型发酵。

发酵后产物进入产甲烷相反应器，控制产甲烷相的温度为31～36℃、pH值为6.5～7.5、氧化还原电位为-400～-100mV。因乙醇型发酵产物主要为乙醇、乙酸等物质，较容易被产甲烷菌利用，使产甲烷效率提高，产气量增加，从而有效提高了污泥减量效率。

在两相厌氧消化过程中将产酸相产生的氢气与产甲烷相产生的甲烷作为能源进行提纯回收。

本发明所述的产酸相反应器和产甲烷相反应器均为全混式反应器，反应器中采用搅拌装置，加强传质反应与分离效率。

本发明的有益效果

1、本发明采用热水解法作为后续两相厌氧消化的预处理工艺，不仅可以促进污泥细胞的溶解，而且污泥热水解后形成的中间产物更适合作为微生物生长的基质，有效地提高了污泥的厌氧消化性能。

2、本发明可通过以热水解产物作为基质，对产酸相进行过程优化，控制产酸细菌的代谢途径为乙醇型发酵，为后续产甲烷菌提供乙醇、乙酸等简单基质，且产物中氢气可以作为清洁能源进行回收利用。

3、乙醇型发酵末端产物进入到产甲烷相反应器后，基质较易被产甲烷菌利用，可最大化实现污泥减量，同时产物中的甲烷回收后可作为燃料或发电原料使用。

附图说明：

图1为一种能源回收式污泥减量方法的工艺示意图。

图中标号说明：

1、进泥管         2、热水解反应器  3、进泥管

4、产酸相反应器   5、氢气收集装置  6、进泥管

7、产甲烷相反应器 8、甲烷收集装置  9、出泥口

具体实施方式

根据图1具体说明本发明的实施方式：

城市污水厂剩余污泥首先经进泥管(1)进入热水解反应器(2)，控制温度在110℃～200℃之间，压力在600～2500kPa之间，反应时间为15～60min的条件下对剩余污泥进行预处理；将热水解处理后的剩余污泥通过进泥管(3)进入产酸相反应器(4)，调节产酸相的温度为31～36℃或50～55℃、pH值为4.5～6.0、氧化还原电位为-300～-100mV，并有效控制底物浓度、有机负荷、水力停留时间和碱度，将产酸相控制在乙醇型发酵阶段，反应后将产物中氢气通过氢气收集装置(5)进行回收，其他产物通过进泥管(6)进入密闭产甲烷相反应器进行产甲烷反应，气态产物中的甲烷通过甲烷收集装置(8)进行提纯回收，其它产物经排泥管(9)排放。