[发明专利]一种基于热水解与化学调质联合预处理的污泥厌氧消化方法

说明书

本发明公开了一种基于热水解与化学调质联合预处理的污泥厌氧消化方法，包括以下步骤：(1)将污泥加水稀释或浓缩，加入碱性物质，搅拌，调节pH值呈碱性后静置；(2)将步骤(1)所得污泥进行热水解反应，水热后加入第一酸性物质，搅拌，调节pH值呈中性，接着加入第二酸性物质，搅拌，调节pH值至酸性，最后加入碱性物质，搅拌，调节pH值至中性；(3)将经步骤(2)所得污泥进行厌氧消化处理。本发明方法可显著提高污泥厌氧消化产气速率、增加污泥厌氧消化产气量和产甲烷含量，污泥稳定化和系统稳定性条件好，能耗低，经济适用性强，突破了污泥厌氧消化的应用瓶颈，将其用于市政污泥的处理，可较好实现污泥的无害化、资源化和减量化。

技术领域

本发明属于固体废弃物处理领域，具体涉及一种基于热水解与化学调质联合预处理的污泥厌氧消化方法。

背景技术

生态环境保护已上升成为国家战略，其中固体废弃物的处理处置逐渐受到人们的重视，污泥即是热点之一。污泥处理处置遵循固废技术政策的三化原则，即无害化、减量化、资源化。处理技术中，厌氧消化技术是比较符合三化原则的处理技术。

然而，传统市政污泥厌氧消化存在反应速度慢、产气量低、停留时间长(30～40天)、能耗高等缺点，限制了厌氧消化技术的推广应用。

国内外对污泥预处理技术展开多项研究，目前，研究较多的预处理技术包括超声波、臭氧、热处理、酸碱处理以及高级氧化技术等。但这些污泥预处理技术普遍存在效率低或者能耗高等缺陷，限制了这些技术的广泛应用。如中国专利文献CN102627384A公开的《一种提高沼气产量的污泥处理方法》，是将污水处理厂的剩余污泥先经过脱水预处理，使污泥含水率降为87～93％，对脱水预处理后的污泥加热加压，加热温度为160～190℃，加压压力为5～10个大气压，持续25分钟～50分钟，然后降至常压，并降温，污泥降温至30～36℃后进入中温厌氧消化处理过程，产生沼气，该方法通过加热加压使污泥内的细胞破裂，细胞内含物流出，释放有机物，使得厌氧消化效率提高。但是该方法操作条件要求高、能耗大。CN102826730A公布的《一种厌氧消化污泥热水解和超声波联合预处理方法》，是将经浓缩后的污泥进行预处理，使污泥温度升高到50～60℃，通过污泥泵泵入热水解反应罐，并向反应罐内通入蒸汽，使温度控制在118～122℃，保持30分钟，热水解预处理后的污泥经热交换器使温度降低至50℃后进入超声波反应器内，用频率为20～28KHz、声能密度为0.33W/mL的超声波进行处理，处理时间为30到60分钟。该方法不但可以提高污泥的水解速率，还可以缩短超声波单独处理的时间，降低预处理的能耗。但是该方法同样也存在操作条件要求高、能耗高的问题，难以实现能量收益。

发明内容

发明目的：本发明针对现有的污泥处理方法操作条件要求高、能耗高、难以实现能量收益的问题，提出了一种基于热水解与化学调质联合预处理的污泥厌氧消化方法。该方法可以可显著提高污泥厌氧消化产气速率、增加污泥厌氧消化产气量和产甲烷含量，污泥稳定化和系统稳定性条件好，能耗低。

技术方案：为了实现上述目的，如本发明所述一种基于热水解与化学调质联合预处理的污泥厌氧消化方法，包括以下步骤：

(1)将污泥加水稀释或浓缩，加入碱性物质，搅拌，调节pH值至整个污泥反应体系呈碱性后静置；

(2)将步骤(1)所得污泥进行热水解反应，水热后加入第一酸性物质，搅拌，调节pH值至整个污泥反应体系呈中性，接着加入第二酸性物质，搅拌，调节pH值至体系呈酸性，最后加入碱性物质，搅拌，调节pH值至体系呈中性；

(3)将经步骤(2)所得污泥进行厌氧消化处理。

本发明所处理污泥为生活污水处理厂含水率为80％～99.5％的污泥加水稀释或浓缩，加入碱性物质在低转速下进行搅拌，通过搅拌槽中的pH计判断pH值，使系统pH值维持在9～14，静置20～30小时进行预处理；通过污泥加碱之后，可有效的破坏细胞壁，使胞内有机物融出，缩短后续厌氧消化胞外酶水解有机物时间，提高厌氧消化产气速率。