申请日2012.12.13
公开(公告)日2013.04.03
IPC分类号C02F11/18; C02F11/04
摘要
一种加热法预处理高含固率污泥厌氧消化装置及工艺，在污泥混合单元形成含固率为10%的污泥，经过蠕动泵打入加热罐中的加热管中，在70℃的情况下，加热预处理30～60分钟;最后将经过预处理之后的污泥加入到厌氧消化罐体内，进行搅拌厌氧消化，本发明解决污泥厌氧消化运输量大，成本高，污泥难以水解酸化的问题，实现污泥减量化，资源化及无害化。
权利要求书
1.一种加热法预处理高含固率污泥厌氧消化装置，其特征在于， 包括污泥混合单元(1)，污泥混合单元(1)包括固体配送输送带、 液体输送管和搅拌装置，污泥混合单元(1)通过蠕动泵与具有搅拌 功能的加热罐(2)相连通，加热罐(2)与厌氧消化罐体(5)一侧 相连通，厌氧消化罐体(5)顶部设置有水封装置(7)和pH在线监 测装置(4)，厌氧消化罐体(5)内设置有搅拌器(3)，厌氧消化罐 体(5)一侧设置有温度计(6)。
2.基于权1所述装置的一种加热法预处理高含固率污泥 厌氧消化 工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、在污泥混合单元(1)中，固体配送输送带输送含固率 为15-25%的污泥泥饼，液体输送管按同等重量输送污泥脱水上清液， 经过搅拌之后，形成含固率为10%的污泥，所述污泥脱水上清液为污 泥压滤脱水之后的液体;
步骤二、调节好污泥含固率之后，经过蠕动泵打入加热罐(2) 中的加热管中，在70℃的情况下，加热预处理30～60分钟;
步骤三、将经过预处理之后的污泥加入到厌氧消化罐体(5)内， 进行搅拌厌氧消化，为了保证厌氧消化罐体(5)内物料与污泥的完 全混合和充分接触，搅拌器(3)转速为90-150r/min，每小时搅拌 20-30min，并采用恒温水浴夹套为厌氧消化罐体(5)保温，温度计 (6)监测保证厌氧消化罐体(5)内的温度稳定在30-40℃，否则将 人工调节温度，pH在线监测装置(4)监测厌氧消化罐体(5)内pH 值，如果pH值不在7.0～8.0的范围内，要人工调节pH值，厌氧消化 罐体(5)运行过程中，由底部出料口经蠕动泵排出厌氧消化物，厌 氧消化罐体(5)气体采用湿式气体流量计进行计量后储存，之后可 以进行收集燃烧发电。
说明书
一种加热法预处理高含固率污泥厌氧消化装置及工艺
技术领域
本发明涉及一种污泥厌氧消化工艺，特别是涉及到一种加热法预 处理高含固率污泥厌氧消化装置及工艺。
背景技术
随着我国经济的发展，人民生活水平的提高，人们在生产生活中 产生的污废水也越来越多。目前我国新建污水处理厂数量迅速增多， 污水处理率也逐年提高，多数污水处理厂所采用的主要工艺形式是生 物处理法。
城市污水的生物处理(活性污泥法或生物膜法)的实质是微生物 以污水中胶体状和溶解态的有机污染物作为营养基质的新陈代谢过 程，这一过程的结果是污水得到净化，微生物获得能量合成新的细胞。 在稳定运行的生物系统中，为维持恒定的生物量，需将生成的多余污 泥排出，即剩余污泥的排放。我国污水处理正在以前所未有的速度发 展和扩大，随之产生的污泥量也越来越大，污泥处理费用占整个污水 处理厂运行费用的比例非常大，一般能够达到25%～40%，甚至高达 60%。污泥如果处理或处置不当，会对环境形成危害。为了能够更好 的处理污泥，为了防止污泥在环境中造成二次污染，寻找合理的污泥 处理处置方法就势在必行。
截止到2008年，我国已建成的污水处理厂达1519座，设计处理 能力9092.7万m3/d，污泥产量约1800万吨/年(80%含水率)。但是 与此形成鲜明对比的是，全国只有5%的污水处理厂使用厌氧消化技 术处理污泥，而更多污水处理厂多选择填埋、堆肥等方式对其污泥进 行处理，导致很大的环境问题。
在国外，污泥处置同样是一个非常重要的问题，国外污泥处置与 污水处置被人们放在同等重要的位置来讨论，按照欧洲污泥处置技术 路线分析，从1998年到2005年，欧洲污泥循环利用以及填埋的比例 减少，而焚烧的比例增加，但是大多数污泥处置均首先采用厌氧消化 技术对其中的有机物进行稳定化处理，并回收其中的有机能源。
厌氧消化工艺是一种能够使污泥稳定化，无害化，资源化的方法， 传统污泥厌氧消化工艺都是针对含固率为4%的污泥进行厌氧消化， 污泥厌氧消化含固率越低，污泥运输成本以及厌氧消化管理成本越 大。
污泥的组分是微生物，由于微生物细胞外有细胞膜及细胞壁包裹， 所以厌氧消化过程中水解酸化速率较慢，需要有效的预处理方法提高 水解酸化速率。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种加热法 预处理高含固率污泥厌氧消化装置及工艺，解决污泥厌氧消化运输量 大，成本高，污泥难以水解酸化的问题，实现污泥减量化，资源化及 无害化。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种加热法预处理高含固率污泥厌氧消化装置，包括污泥混合单 元1，污泥混合单元1包括固体配送输送带、液体输送管和搅拌装置， 污泥混合单元1通过蠕动泵与具有搅拌功能的加热罐2相连通，加热 罐2与厌氧消化罐体5一侧相连通，厌氧消化罐体5顶部设置有水封 装置7和pH在线监测装置4，厌氧消化罐体5内设置有搅拌器3， 厌氧消化罐体5一侧设置有温度计6。
基于上述装置的一种加热法预处理高含固率污泥厌氧消化工艺， 包括以下步骤：
步骤一、在污泥混合单元1中，固体配送输送带输送含固率为 15-25%的污泥泥饼，液体输送管按同等重量输送污泥脱水上清液，经 过搅拌之后，形成含固率为10%的污泥，所述污泥脱水上清液为污泥 压滤脱水之后的液体;
步骤二、调节好污泥含固率之后，经过蠕动泵打入加热罐2中的 加热管中，在70℃的情况下，加热预处理30～60分钟;
步骤三、将经过预处理之后的污泥加入到厌氧消化罐体5内，进 行搅拌厌氧消化，为了保证厌氧消化罐体5内物料与污泥的完全混合 和充分接触，搅拌器3转速为90-150r/min，每小时搅拌20-30min， 并采用恒温水浴夹套为厌氧消化罐体5保温，温度计6监测保证厌氧 消化罐体5内的温度稳定在30-40℃，否则将人工调节温度，pH在线 监测装置4监测厌氧消化罐体5内pH值，如果pH值不在7.0～8.0的 范围内，要人工调节pH值，厌氧消化罐体5运行过程中，由底部出 料口经蠕动泵排出厌氧消化物，厌氧消化罐体5气体采用湿式气体流 量计进行计量后储存，之后可以进行收集燃烧发电。
本发明是提供一种新型厌氧消化方法以及一种有效的预处理方 法。本发明中，污泥厌氧消化的原料是高含固率污泥，含固率为10%， 同时用加热方法对这部分污泥进行预处理，然后进行厌氧消化。经过 反复试验，综合经济性考虑，得到70℃加热污泥30～60分钟是最适 合条件。
本发明原理如下：
1)所述工艺主要用于污水处理厂污泥的处理处置，中国污泥年产 量大，不易处理，污泥的主要特征是成分复杂，不易降解，产量 大。传统填埋方法处理污泥，效率低下，污染环境。污泥主要成 分是微生物细胞，在厌氧消化过程中，细胞外面细胞壁，细胞膜 阻碍污泥水解酸化，降低了污泥厌氧消化速率。加热方法是一种 简单易行的预处理方法，经过实验表明，在70℃的情况下，对污 泥加热30～60分钟，可以有效地破除污泥微生物细胞膜，细胞壁， 显著增加污泥溶解性COD。
2)以往人们往往注意对含固率为4%污泥进行研究，但是缺乏对 于高含固率污泥的厌氧消化研究，该专利证实了含固率为10%的 污泥厌氧消化的可行性，同时配置以加热预处理方法，使得含固 率为10%的污泥能够得到有效的处理处置。
3)所述工艺通过联合三个装置共同完成高含固率污泥厌氧消化， 污泥混合单元能够将污泥的含固率搭配到10%，加热罐能够对含 固率为10%的污泥进行预处理，破除微生物细胞膜细胞壁，增加 污泥的溶解性COD，厌氧消化单元能够有效地回收污泥中的能源， 使得污泥减量化，资源化，稳定化，无害化。
本发明的有益效果是：
1)所述工艺通过对高含固率污泥进行加热预处理，有效地破除污 泥微生物的细胞壁，细胞膜，使得污泥厌氧消化过程中的水解酸 化速率显著提高，解决了污泥厌氧消化过程中的传质问题。
2)所述工艺针对含固率为10%的污泥进行研究，突破以往人们对 于污泥厌氧消化的认识，往常人们都关注在含固率为4%污泥的厌 氧消化上。高含固率(含固率为10%)污泥厌氧消化能够减少运 输成本，减少厌氧消化罐体积，节约建造成本以及管理成本，提 高污泥厌氧消化带来的收益。
3)加热预处理温度为70℃，温度容易控制，减少了实际工程中 的潜在危险。以往研究表明，高温厌氧消化的速率及产率均高于 中温厌氧消化速率产率，而实际工程中污泥厌氧硝化温度大多为 35℃，经过70℃温度预处理的污泥，在进入厌氧消化罐中的温度 高于35℃，从而能够提高体系中厌氧消化速率及甲烷产量。
4)污泥经过加热预处理之后进行厌氧消化，硝化后的污泥脱水性 能明显增加，这也在一定程度上解决了污泥脱水难的问题。
5)高含固率污泥厌氧消化，产生甲烷，回收了能源，甲烷可以发 电。同时产生的沼液中富含大量氮磷元素，可以充当化肥，实现 了资源再利用。