申请日2017.07.04
公开(公告)日2017.09.15
IPC分类号C02F11/04; C02F101/16
摘要
本发明属于沼气生产技术领域，提供了一种利用自来水厂污泥生产沼气工艺，包括先制得酸化污泥水解液一，将凹凸棒加入到酸化污泥水解液中，控制反应温度后，调节反应pH值在6.0‑ 10.0之间，进行反应20‑30min，得酸化污泥水解液二，在厌氧复合床反应器中投加接种污泥1.5‑2.0L，并注入稀释后的酸化污泥水解液二生产沼气。本发明能够实现自来水厂污泥的资源化利用，提高沼气生产效率。
权利要求书
1.一种利用自来水厂污泥生产沼气工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将自来水厂污泥总固体浓度调节到50.0-65.0g TS/L，加入乙二胺四乙酸溶液，混匀，再加入中性蛋白酶，混匀，并调节反应温度在50.0-55.0℃之间，pH值在6.5-7.0之间，搅拌反应1-2h，获得酸化污泥水解液一;
(2)将凹凸棒加入到酸化污泥水解液一中，控制反应温度在25-27℃之间，调节反应pH值在6.0- 10.0之间，进行反应20-30min，得酸化污泥水解液二，其中，每升酸化污泥水解液一凹凸棒投加量为5.0-25g;
(3)在厌氧复合床反应器中投加接种污泥1.5-2.0L，并注入稀释后的酸化污泥水解液二，控制反应器内温度在25-26℃之间，开始进行内循环，循环两天后，启动顶部回流，当检测顶部水生化需氧量BOD为300mg/L时停止回流，开始连续注入酸化污泥水解液二，得到沼气;
(4)检测分析反应体系容积产气率、反应后气体中甲烷含量及进出水水质变化情况，得到厌氧复合床在常温条件下产沼气的运行工艺参数。
2.根据权利要求1所述的利用自来水厂污泥生产沼气工艺，其特征在于：所述步骤(1)中性蛋白酶的活力在85000-90000PU/g之间，投加量为1550-2010PU/gTS。
3.根据权利要求1所述的利用自来水厂污泥生产沼气工艺，其特征在于：所述步骤(1)中性蛋白酶投加量为1900PU/gTS。
4.根据权利要求1所述的利用自来水厂污泥生产沼气工艺，其特征在于：所述步骤(3)稀释后的酸化污泥水解液二的浓度为未稀释前酸化污泥水解液二的1/9-1/8倍。
5.根据权利要求1所述的利用自来水厂污泥生产沼气工艺，其特征在于：所述步骤(1)搅拌时电机转速为190r/min。
6.根据权利要求1所述的利用自来水厂污泥生产沼气工艺，其特征在于：所述步骤(2)反应温度为26℃。
7.根据权利要求1所述的利用自来水厂污泥生产沼气工艺，其特征在于：所述步骤(1)乙二胺四乙酸投加量为0.3g/gTS。
8.根据权利要求1所述的利用自来水厂污泥生产沼气工艺，其特征在于：所述步骤(1)将乙二胺四乙酸配制成浓度为3.1g/ml的溶液。
说明书
一种利用自来水厂污泥生产沼气工艺
技术领域
本发明属于沼气生产技术领域，具体地，涉及一种利用自来水厂污泥生产沼气工艺。
背景技术
在我国，绝大多数自来水厂几乎全部把泥水直接排放到就近的水体，大量的排泥水集中排入江河，不仅是对河道的污染，也是对水资源的巨大浪费。在可持续发展的大环境下，作为水源污染受害者之一的自来水厂更不应该将排泥水不经处理直接排入河道，自来水厂排泥水处理和污泥处置的重要意义越来越受到人们的重视。
将废物作资源化利用，是运用科学的发展观，建立和谐社会的重要举措。自来水厂污泥经机械脱水后是陆上堆砌或卫生填埋，这样不仅占用大量土地资源，增加自来水公司处理污泥的成本，也对周边环境甚至地下水及江河、湖水资源造成污染。 将自来水厂污泥作为一种资源加以有效利用，是实现无害化的有效形式，且城镇都有自来水厂，污泥量有保证，可实现规模化生产。
在众多的污泥处理方法中，厌氧消化由于其高效的能量回收和较低的环境影响是目前国际上应用最为广泛的污泥稳定化和资源化的处理方法。它可以使污泥中挥发性悬浮固体含量减少30%～50%，从而使污泥达到稳定，并有利于后续的脱水处理。经厌氧消化后的污泥中依然含有丰富的有机肥效成分，适用于土地利用，脱水后的消化污泥还可以作为发电厂或水泥厂的辅助燃料。在厌氧消化过程中产生的沼气可以用来发电以补充厌氧消化或污水厂内其他工艺用电需要。由此可见厌氧消化技术可以大大提高污泥综合利用的水平，在能源日益紧张匮乏，尤其是我国倡导节能减排的今天具有很强的现实意义和利用价值。传统的厌氧消化工艺中，产酸菌和产甲烷菌在单相反应器内完成厌氧消化的全过程，由于二菌种的特性有较大差异，对环境条件的要求不同，无法使二者都处于最佳的生理状态，影响了反应器的效率。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种利用自来水厂污泥生产沼气工艺，能够实现自来水厂污泥的资源化利用，提高沼气生产效率。
根据本发明提供的一种利用自来水厂污泥生产沼气工艺，包括如下步骤：
(1)将自来水厂污泥调节到50.0-65.0g TS/L，然后加入乙二胺四乙酸溶液，混匀，再加入中性蛋白酶，混匀，并调节反应温度在50.0-55.0℃之间，pH值在6.5-7.0之间，搅拌反应1-2h，获得酸化污泥水解液一;
(2)将凹凸棒加入到酸化污泥水解液一中，控制反应温度为25-27℃，调节反应pH值在6.0- 10.0之间，进行反应20-30min，得酸化污泥水解液二，其中，每升酸化污泥水解液一凹凸棒投加量为5.0-25g;
(3)在厌氧复合床反应器中投加接种污泥1.5-2.0L，并注入稀释后的酸化污泥水解液二，控制反应器内温度在25-26℃之间，开始进行内循环，循环两天后，采用顶部回流，当检测顶部水生化需氧量BOD为300mg/L时停止回流，开始连续注入酸化污泥水解液二，得到沼气;
(4)检测分析反应体系容积产气率、反应后气体中甲烷含量、及进出水水质变化，得到厌氧复合床在常温条件下产沼气的运行工艺参数。
优选地，所述步骤(1)中性蛋白酶的活力在85000-90000PU/g之间，投加量为1550-2010PU/gTS。
优选地，所述步骤(1)中性蛋白酶投加量为1900PU/gTS。
优选地，所述步骤(3)稀释后的酸化污泥水解液二的浓度为未稀释前酸化污泥水解液二的1/9-1/8倍。
优选地，所述步骤(1)搅拌时电机转速为190r/min。
优选地，所述步骤(2)反应温度为26℃。
优选地，所述步骤(1)乙二胺四乙酸投加量为0.3g/gTS。
优选地，所述步骤(1)将乙二胺四乙酸配制成3.1g/ml的溶液。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明以自来水厂污泥为原料，先获得酸化污泥水解液一，再以凹凸棒作为吸附剂对酸化污泥水解液一进行预处理得酸化污泥水解液二，最后启动厌氧复合床反应装置，以水解酸化液为外加碳源，产生沼气，这种方法不仅很好地解决了剩余污泥的处理和处置问题，而且提高厌氧发酵产沼气的效率，产生了可观的经济效益;
(2)本发明酸化污泥水解液一中可生物利用性有机酸的含量高，污泥中的溶解性BOD浓度提高了19.0倍，多糖浓度提高了12.0倍，蛋白质浓度提高了2.6倍;且酸化污泥水解液一预处理方法具有反应条件温和、效率高等特点;
(3)本发明以凹凸棒对酸化污泥水解液二进行吸附处理，不仅可以保证BOD损失率很低的情况下提高水解酸化液的比例，而且处理成本低廉;
(4)本发明基于两相厌氧消化理论，不仅可以创造出水解酸化阶段和沼气化阶段各自的优势条件，提出利用碱性发酵水解酸化液沼气化的工艺方法，而且从水解酸化液的组成去考察进水水质与产沼气的关系，以获得理想的产沼气率;
(5)采用本发明工艺技术，不仅容积产气率和BOD去除率高，而且对于总氮、氨氮和总磷都有一定的效果。