專利名稱：一種市政污泥和垃圾混合發(fā)酵高效生產(chǎn)氫氣和甲烷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢物資源化技術(shù)，特別是一種市政污泥和垃圾混合 發(fā)酵高效生產(chǎn)氫氣和甲烷的方法。
背景技術(shù)：
目前，對市政污泥和垃圾通常是采用填埋、農(nóng)用或焚燒等方法進(jìn)行
處理、處置。但由于我國大部分城市生活垃圾中水分占4 0 % 6 0 %, 其千固體中有機成分只占3 0% 5 5%;城市污水處理廠產(chǎn)生的污泥含 水率達(dá)8 5 % 9 9. 5%，其干固體中有機物含量4 0%-6 0 %，垃圾 和污泥熱值普遍低于4 0 0 0kJ/kg，并不適宜于焚燒處理。當(dāng)垃圾和 污泥中重金屬含量較高時，也不適合農(nóng)用。因此多數(shù)垃圾都采用填埋處 理，但對地下水和大氣環(huán)境的二次污染問題不容忽視；而污泥要進(jìn)行填 埋處理，還需進(jìn)一步脫水，更是麻煩、成本髙。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述的技術(shù)問題，為市政污泥和垃圾的處 理提供一種更有價值的資源化方法，即市政污泥和垃圾混合發(fā)酵高效生 產(chǎn)氫氣和甲烷的方法。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的具體生產(chǎn)方法如下 1 、種泥準(zhǔn)備產(chǎn)甲烷種泥采用污水廠厭氧消化活性污泥。產(chǎn)氫種泥是利用污水廠厭氧消化活性污泥經(jīng)過加熱處理并活化得到，即取厭氧
消化活性污泥風(fēng)干、磨碎、過篩，在l 0 5"C下加熱2h，殺滅非芽孢 菌產(chǎn)甲烷菌。將經(jīng)加熱處理過的厭氧活性污泥加入3 g/L葡萄糖營養(yǎng)溶 液中，調(diào)pH至6.5， 35'C下活化24h而制成產(chǎn)氫種泥。
2、 堿解將去除其中不可降解有機物后的垃圾進(jìn)行粉碎、過篩， 取石灰，粉碎、過篩，采用污水廠的初沉污泥、剩余污泥、濃縮污泥或 脫水污泥，將上述污泥、垃圾和石灰裝入堿解反應(yīng)器并混合，使混合物 的碳氮比C/N保持在10-30,石灰和有機物比值CaO/VS保持在 0.05-0.2，含水率保持在85%-99%，堿解反應(yīng)時間為0. 5-3d。
3、 產(chǎn)氫將堿解后的混合物泵入產(chǎn)氫反應(yīng)器，按種泥與底物體積 比為0. 1-0. 5的比例加入產(chǎn)氫種泥，攪拌混合，啟動產(chǎn)氫反應(yīng)器，溫 度30'C-60'C,反應(yīng)時間3-8d。
4、 產(chǎn)甲烷將產(chǎn)氫后的剰余混合物泵入產(chǎn)甲烷反應(yīng)器，按種泥與 底物體積比為O. 1-0. 5的比例加入產(chǎn)甲烷種泥，攪拌混合，啟動產(chǎn)甲 垸反應(yīng)器，溫度30r-60lC，反應(yīng)時向7-15d。
正常運行后，產(chǎn)氫反應(yīng)器和產(chǎn)甲烷反應(yīng)器在排出器內(nèi)混合物時，均 可分別留出 一定比例的混合物作為下一批反應(yīng)的產(chǎn)氫種泥和產(chǎn)甲烷種 泥。
龍發(fā)明由于采用以上工藝方法，利用市政污泥和垃圾作原料，采用 石灰堿解強化產(chǎn)氫和產(chǎn)甲烷過程，獲取高熱值、潔凈能源氫氣和甲烷， 實現(xiàn)廢物資源化，解決市政污泥和垃圾對環(huán)境的污染問題。將含氮豐富 的市政污泥與含碳豐富的市政垃圾進(jìn)行混合發(fā)酵，有利于厭氧微生物的生理代謝，同時通過加入石灰，可強化市政污泥和垃圾的堿解，有利于 提高市政污泥和垃圾中有機成分的降解率，強化產(chǎn)氫和產(chǎn)甲烷效應(yīng)，氫
氣產(chǎn)率最高可達(dá)52niL/gVS，甲垸產(chǎn)率最高可達(dá)103 mL/gVS，分別比不加 石灰時提髙2—4倍和2—3倍。在兩相厭氧消化系統(tǒng)前端只需加設(shè)一臺 小型堿解反應(yīng)器，只需向其中加入廉價易得的石灰，而不必向產(chǎn)氫反應(yīng) 器和產(chǎn)甲烷反應(yīng)器另加酸堿等化學(xué)藥劑，即可實現(xiàn)市政污泥和垃圾混合 發(fā)酵髙效生產(chǎn)氫氣和甲垸，各反應(yīng)器可序批式運行，也可連續(xù)運行，所 需設(shè)備簡單，操作方便，成本低廉。


圖1為本發(fā)明所采用的實驗裝置。
其中1.堿解反應(yīng)器，2.產(chǎn)氫反應(yīng)器，3.產(chǎn)甲垸反應(yīng)器，4-8.泥 漿泵。
具體實施例方式
實施例l:堿解反應(yīng)器中，C/N=30， CaO/VS=0. 1，含水率=95%，時 間ld。產(chǎn)氫反應(yīng)器中，種泥與底物體積比為0. 1，溫度55*€，時間8d。 產(chǎn)甲烷反應(yīng)器中，種泥與底物體積比為0. 2,溫度35"C,時間9 d。 得到的氫氣產(chǎn)率為23 mL/gVS，甲垸產(chǎn)率為67 mL/gVS。
實施例2:堿解反應(yīng)器中，C/N=10， CaO/VS=0.05，含水率=85%，時 間3d。產(chǎn)氫反應(yīng)器中，種泥與底物體積比為0. 3，溫度40"C，時間5d。 產(chǎn)甲烷反應(yīng)器中，種泥與底物體積比為0. 4，溫度40"，時間14d。 得到的氫氣產(chǎn)率為40 mL/gVS，甲烷產(chǎn)率為84 mL/gVS。
實施例3:堿解反應(yīng)器中，C/N=20， CaO/VS=0. 2,含水率=90%，時間2d。產(chǎn)氫反應(yīng)器中，種泥與底物體積比為0. 3，溫度35"C，時間8d。 產(chǎn)甲烷反應(yīng)器中，種泥與底物體積比為O. 3,溫度35'C,時間15 d。 得到的氫氣產(chǎn)率為52 mL/gVS，甲垸產(chǎn)率為103 mL/gVS。
實施例4:堿解反應(yīng)器中，C/N=15, CaO/VS=0. 15，含水率=95%， 時間0. 5d。產(chǎn)氫反應(yīng)器中，種泥與底物體積比為0. 5，溫度351C， 時間3d。產(chǎn)甲烷反應(yīng)器中，種泥與底物體積比為O. 3，溫度40'C，時 間10d。得到的氫氣產(chǎn)率為44 mL/gVS，甲垸產(chǎn)率為93 mL/gVS。
權(quán)利要求
1、一種市政污泥和垃圾混合發(fā)酵高效生產(chǎn)氫氣和甲烷的方法，其特征是采用如下處理、生產(chǎn)工藝(1)種泥準(zhǔn)備產(chǎn)甲烷種泥采用污水廠厭氧消化活性污泥，產(chǎn)氫種泥是利用污水廠厭氧消化活性污泥經(jīng)過加熱處理并活化得到，即取厭氧消化活性污泥風(fēng)干、磨碎、過篩，在105℃下加熱2h，殺滅非芽孢菌產(chǎn)甲烷菌，將經(jīng)加熱處理過的厭氧活性污泥加入3g/L葡萄糖營養(yǎng)溶液中，調(diào)pH至6.5，35℃下活化24h而制成產(chǎn)氫種泥；(2)堿解將去除其中不可降解有機物后的垃圾進(jìn)行粉碎、過篩，取石灰，粉碎、過篩，采用污水廠的初沉污泥、剩余污泥、濃縮污泥或脫水污泥，將上述污泥、垃圾和石灰裝入堿解反應(yīng)器并混合，使混合物的碳氮比C/N保持在10-30，石灰和有機物比值CaO/VS保持在0.05-0.2，含水率保持在85％-99％，堿解反應(yīng)時間為0.5-3d；(3)產(chǎn)氫將堿解后的混合物泵入產(chǎn)氫反應(yīng)器，按種泥與底物體積比為0.1-0.5的比例加入產(chǎn)氫種泥，攪拌混合，啟動產(chǎn)氫反應(yīng)器，溫度30℃-60℃，反應(yīng)時間3-8d；(4)產(chǎn)甲烷將產(chǎn)氫后的剩余混合物泵入產(chǎn)甲烷反應(yīng)器，按種泥與底物體積比為0.1-0.5的比例加入產(chǎn)甲烷種泥，攪拌混合，啟動產(chǎn)甲烷反應(yīng)器，溫度30℃-60℃，反應(yīng)時間7-15d。
全文摘要
一種市政污泥和垃圾混合發(fā)酵高效生產(chǎn)氫氣和甲烷的方法，其特征是采用污水廠的厭氧消化活性污泥和經(jīng)過加熱處理并活化的厭氧活性污泥分別作為產(chǎn)甲烷種泥、產(chǎn)氫種泥，將市政污泥和垃圾按一定比例混合，加入石灰，置于堿解反應(yīng)器中進(jìn)行堿解，將堿解后的混合物和產(chǎn)氫種泥泵入產(chǎn)氫反應(yīng)器進(jìn)行產(chǎn)氫反應(yīng)，收集產(chǎn)生的含有氫氣的生物氣，將產(chǎn)氫后的剩余混合物和產(chǎn)甲烷種泥泵入產(chǎn)甲烷反應(yīng)器混合反應(yīng)生產(chǎn)甲烷。既能獲取高熱值、潔凈能源氫氣和甲烷，實現(xiàn)廢物資源化，又解決了市政污泥和垃圾對環(huán)境的污染問題。各反應(yīng)器可序批式運行，也可連續(xù)運行，所需設(shè)備簡單，操作方便，成本低廉。
文檔編號C12P3/00GK101492696SQ20081003055
公開日2009年7月29日 申請日期2008年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月26日
發(fā)明者李玉秀, 聶艷秋 申請人:聶艷秋