專利名稱：一種污泥厭氧消化的改善方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于固體廢物處理、處置技術(shù)領域，具體涉及ー種污泥厭氧消化的改善方法。
背景技術(shù)：
隨著我國城鎮(zhèn)化水平不斷提高，污水處理設施高速發(fā)展，污水處理量和處理率都在穩(wěn)步增加。然而，作為污水處理副產(chǎn)物的剩余污泥也在大量増加。以含水率80%計，全國毎年脫水污泥(指剰余污泥經(jīng)過初步脫水后形成的含水率為75-85%的污泥)產(chǎn)量已達到3000萬噸。由于污泥含有多種有害物質(zhì)，可能對生態(tài)環(huán)境造成危害，必須妥善處理處置，污·泥常用的處置方法包括填埋、堆肥、焚燒、制建材等。由于污泥產(chǎn)生量大，運輸和處理費用高，在污泥處置前，首先要實現(xiàn)減量化，即減少污泥的體積和質(zhì)量。常用的污泥減量化方法包括濃縮脫水、厭氧消化等。厭氧消化是污水廠實現(xiàn)污泥減量化的重要手段，它不僅可以使污泥中的有機質(zhì)降解30飛0%，而且產(chǎn)生的沼氣還可以作為清潔能源，從而實現(xiàn)污泥的資源化利用。在美國、歐洲等地，厭氧消化是大多數(shù)污水處理廠，尤其是大型污水廠的主要污泥處理設施。在我國，也有數(shù)十座污水廠采用了厭氧消化エ藝。然而，由于我國污泥有機質(zhì)偏低、含砂量高、消化技術(shù)積累不足等問題，部分消化設施不能正常運行，部分消化設施有機質(zhì)降解率和產(chǎn)氣量達不到設計指標。由于污泥產(chǎn)氣和沼氣的回收利用，是影響厭氧消化經(jīng)濟性的關(guān)鍵因素，因此，污泥厭氧消化在我國的應用受到了一定限制。在厭氧消化過程中，對進泥而言，污泥有機質(zhì)的降解速率是逐漸降低的，即污泥有機質(zhì)在剛投入消化罐時，由于很多有機質(zhì)是溶解狀態(tài)或易溶出狀態(tài)，降級速率最快，產(chǎn)氣效率最高；隨著時間的推移，有機質(zhì)逐漸消耗，降解速率也開始降低，累積產(chǎn)氣量雖然在增長，但單位時間的產(chǎn)氣量開始降低；隨著大部分溶解性易降解有機物的耗盡，溶解性有機物很少，大部分有機物存留在活性厭氧菌、死亡微生物和厭氧污泥絮體(顆粒)中，由于細胞壁和膠體結(jié)構(gòu)難以破壞降解，這部分有機質(zhì)難以被其它厭氧微生物利用，產(chǎn)氣也更加緩慢，趨于停止。受制于污泥有機質(zhì)的降解規(guī)律，很多厭氧消化設施的污泥有機質(zhì)降解率僅有30 35%，沼氣產(chǎn)生量也較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是彌補上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種污泥厭氧消化的改善方法，可以增加污泥有機質(zhì)降解率，提高厭氧消化的沼氣產(chǎn)氣量。本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下的技術(shù)方案予以解決
ー種污泥厭氧消化的改善方法，包括如下步驟在污泥的半連續(xù)厭氧消化過程中，在進泥后的ー個周期內(nèi)，當該周期的累積產(chǎn)氣體積量達到該周期總產(chǎn)氣體積量的70、0%吋，從消化罐中抽取部分消化液，向其中加入可溶性的氫氧化物進行破解處理，若破解處理后的消化液的pH>8，則調(diào)節(jié)其pH為7 8后回流入消化罐，若破解處理后的消化液的pH ^ 8，則直接回流入消化罐。
對于半連續(xù)式污泥厭氧消化，污泥停留時間一般為2(T30天，發(fā)明人通過研究發(fā)現(xiàn)，在進泥后ー個周期內(nèi)，進泥中有機質(zhì)的降解和產(chǎn)氣在開始階段效率最高，經(jīng)過快速產(chǎn)氣階段，產(chǎn)氣量逐漸降低，說明大部分易降解的溶解態(tài)有機質(zhì)已降解完成，因此，在快速產(chǎn)氣階段結(jié)束后，當該周期內(nèi)的累積產(chǎn)氣量約占該周期總產(chǎn)氣量的70、0%時，可以抽取部分消化液進行堿破解處理并回流到消化罐，從而釋放污泥顆粒內(nèi)部的有機質(zhì)，使得污泥有機質(zhì)進ー步降解，沼氣產(chǎn)氣量明顯回升。當可溶性的氫氧化物的用量較低，而消化液抽取比例較高時，處理完成后的消化液PH值有可能在8以下，此時可不必調(diào)節(jié)pH值直接回流入消化罐，如處理完成后的消化混合液PH值在8以上，需要用酸調(diào)節(jié)pH在7 8范圍內(nèi)。優(yōu)選地，抽取的消化液占消化罐內(nèi)消化液總體積的5 15%。研究發(fā)現(xiàn)，為了保證消化罐中厭氧微生物的總體活性，消化混合液的抽取比例不宜過大，抽取5 15%較佳。優(yōu)選地，加入可溶性的氫氧化物后，所述可溶性的氫氧化物在抽取的消化液中的濃度為I. 2 2. 4 g/L。 實驗證明，控制堿在抽取的消化液中的濃度，可以促使少量活性厭氧菌、死亡菌及部分絮體的破解，而且破解效果隨著濃度的提高而提高，但當它們濃度超過2. 4g/L時，破解效果提高的程度減小，而當堿濃度低于I. 2g/L，破解效果有限，難以明顯改善污泥厭氧消化。優(yōu)選地，所述破解處理的時間為3(Tl20 min。破解效果隨處理時間的增加而提高，但當處理時間超過120 min，破解效果提高的程度減小，研究發(fā)現(xiàn)在3(T120 min內(nèi)進行破解處理，效率較佳。優(yōu)選地，所述可溶性的氫氧化物選自Na0H、K0H和Ca(OH)2中的至少ー種。進ー步優(yōu)選地，所述可溶性的氫氧化物選自NaOH和KOH中的至少ー種。對于消化液，NaOH和KOH的破解效果要優(yōu)于Ca(OH)2，所以適宜采用NaOH或KOH或其混合物并使NaOH或KOH或其混合物在抽取的消化液中的濃度為I. 2 2. 4g/L進行破解處理，實驗證明這樣可以使污泥有機質(zhì)降解率可以提高至4(T45%，沼氣的日產(chǎn)氣量可以提高20 40%。本發(fā)明還具有如下優(yōu)點1、不影響原有的污泥厭氧消化エ藝，不需要對原設施進行大的改動，從消化罐中抽取消化混合液可以利用原排泥設施，或者污泥循環(huán)攪拌系統(tǒng)、污泥循環(huán)加熱設施的污泥流出管道；2、加入無機的可溶性的氫氧化物對部分消化液進行破解處理，操作簡單，成本低；3、污泥厭氧消化改善效果顯著，產(chǎn)氣量一般可提高2(T40%。


圖I是本發(fā)明一種實施方式中的污泥半連續(xù)厭氧消化過程中在ー個周期內(nèi)進行破解處理的示意 圖2是本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中的堿破解處理后的污泥與未經(jīng)堿破解處理的污泥的相對累積產(chǎn)氣量對比示意圖。
具體實施方式
下面對照附圖和結(jié)合優(yōu)選具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細的闡述。本發(fā)明提供ー種污泥厭氧消化的改善方法，在一種實施方式中，如圖I所示，包括如下步驟在污泥的半連續(xù)厭氧消化過程中，在進泥后的ー個周期內(nèi)，當該周期的累積產(chǎn)氣體積量達到該周期總產(chǎn)氣體積量的70、0%時，從消化罐中抽取部分消化液，向其中加入可溶性的氫氧化物進行破解處理，若破解處理后的消化液的pH>8，則調(diào)節(jié)其pH為7 8后回流入消化罐，若破解處理后的消化液的pH ^ 8，則直接回流入消化罐。在一些優(yōu)選的實施方式中，可溶性的氫氧化物選自Na0H、K0H和Ca(OH)2中的至少ー種。在一個優(yōu)選實施例中，采用NaOH或KOH或其混合物并使NaOH或KOH或其混合物在抽取的消化液中的濃度為I. 2 2. 4g/L進行破解處理，如圖2所示，污泥有機質(zhì)降解率可以提高至40 45%，沼氣的日產(chǎn)氣量可以提高20 40%。對于半連續(xù)式污泥厭氧消化，污泥停留時間一般為2(T30天，本發(fā)明適用于污水 處理廠初沉污泥、剩余污泥、混合污泥、生物膜污泥等多種污泥的半連續(xù)厭氧消化，以下通過更優(yōu)選的實施例對本發(fā)明進行詳細說明。實施例一
某城鎮(zhèn)污水處理廠產(chǎn)生污泥(初沉污泥和生物膜污泥的混合污泥，初沉污泥為主，占85wt%)，濃縮后含水率為98%(含水率是指污泥中所含水分的重量與污泥總重量之比的百分數(shù)，下同)，有機質(zhì)含量為56% (指有機質(zhì)占污泥干固體的質(zhì)量分數(shù)，下同)，采用半連續(xù)式厭氧消化，污泥停留時間為20天，進排泥周期為24 h，有機質(zhì)降解率約35% (指處理后污泥中有機質(zhì)的質(zhì)量與處理前污泥中有機質(zhì)的質(zhì)量之比，下同)，當ー個周期為24h時，在進泥之后的第l(Tl2h時，該周期的累積產(chǎn)氣體積量可以達到該周期總產(chǎn)氣體積量的70、0%，本實施例在進泥之后的IOh時，抽取15%的消化液，加入NaOH，并使NaOH在抽取的消化液中的濃度為I. 2 g/L，破解處理120 min，然后調(diào)節(jié)pH為8，回流至消化罐。經(jīng)本實施例處理的污泥的有機質(zhì)降解率可以提聞至40%,甸日廣氣量可以提聞20%o實施例ニ
某城鎮(zhèn)污水處理廠產(chǎn)生污泥(初沉污泥與剩余污泥的混合污泥，剰余污泥為主)，濃縮后含水率為98%，有機質(zhì)含量為68%，采用半連續(xù)厭氧消化，污泥停留時間為20天，進排泥周期為24 h，有機質(zhì)降解率約33%，在進泥之后的12小時，抽取10%的消化液，加入K0H，并使KOH在抽取的消化液中的濃度為2. 4 g/L,破解處理60 min,然后調(diào)節(jié)pH為8，回流至消化罐。經(jīng)本實施例處理的污泥的有機質(zhì)降解率可以提高至45%，毎日產(chǎn)氣量可以提高40%。實施例三
某城鎮(zhèn)污水處理廠產(chǎn)生污泥(初沉污泥與剩余污泥的混合污泥，剰余污泥為主)，濃縮后含水率為98%，有機質(zhì)含量為68%，采用半連續(xù)厭氧消化，污泥停留時間為20天，進排泥周期為8 h，有機質(zhì)降解率約35%，ー個周期為8h時，在進泥之后的約4h時，該周期的累積產(chǎn)氣體積量可以達到該周期總產(chǎn)氣體積量的70、0%，本實施例在進泥之后的4小時，抽取5%的消化液，加入NaOH，并使NaOH在抽取的消化液中的濃度為I. 8g/L，破解處理30 min，然后調(diào)節(jié)PH為7，回流至消化罐。經(jīng)本實施例處理的污泥的有機質(zhì)降解率提高至42%，毎日產(chǎn)氣量提聞31%。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進ー步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本 發(fā)明構(gòu)思的前提下，做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.ー種污泥厭氧消化的改善方法，其特征在于包括如下步驟在污泥的半連續(xù)厭氧消化過程中，在進泥后的ー個周期內(nèi)，當該周期的累積產(chǎn)氣體積量達到該周期總產(chǎn)氣體積量的70、0%時，從消化罐中抽取部分消化液，向其中加入可溶性的氫氧化物進行破解處理，若破解處理后的消化液的pH>8，則調(diào)節(jié)其pH為7 8后回流入消化罐，若破解處理后的消化液的PH≤8，則直接回流入消化罐。
2.如權(quán)利要求I所述的污泥厭氧消化的改善方法，其特征在于抽取的消化液占消化罐內(nèi)消化液總體積的5 15%。
3.如權(quán)利要求I或2所述的污泥厭氧消化的改善方法，其特征在于加入可溶性的氫氧化物后，所述可溶性的氫氧化物在抽取的消化液中的濃度為I. 2 2. 4 g/L。
4.如權(quán)利要求I或2所述的污泥厭氧消化的改善方法，其特征在于所述破解處理的時間為30 120 min。
5.如權(quán)利要求3所述的污泥厭氧消化的改善方法，其特征在于所述可溶性的氫氧化物選自NaOH、KOH和Ca (OH) 2中的至少ー種。
6.如權(quán)利要求5所述的污泥厭氧消化的改善方法，其特征在于所述可溶性的氫氧化物選自NaOH和KOH中的至少ー種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種污泥厭氧消化的改善方法，包括如下步驟在污泥的半連續(xù)厭氧消化過程中，在進泥后的一個周期內(nèi)，當該周期的累積產(chǎn)氣體積量達到該周期總產(chǎn)氣體積量的70~90%時，從消化罐中抽取部分消化液，向其中加入可溶性的氫氧化物進行破解處理，若破解處理后的消化液的pH>8，則調(diào)節(jié)使其pH為7~8后回流入消化罐，若破解處理后的消化液的pH≤8，則直接回流入消化罐。通過本發(fā)明的方法可以增加污泥有機質(zhì)降解率，提高厭氧消化的沼氣產(chǎn)氣量。
文檔編號C02F11/04GK102863134SQ20121034017
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者李歡, 鄒舒鑫, 李忱忱 申請人:清華大學深圳研究生院