城市污泥处理方法及其设备

　　申请日2011.06.01

　　公开(公告)日2011.11.16

　　IPC分类号C02F11/00; C10L3/10; C02F11/12; C02F11/04

　　摘要

　　本发明提供了一种城市污泥处理方法，包括如下步骤：加热浓缩污泥至45～55℃后进入高温水解酸化反应器中在pH为6.5-7.5、温度为40～55℃条件下进行温水解厌氧消化反应2～5天，得水解酸化产物;将水解酸化产物的温度降为35-40℃后，进入中温产甲烷消化反应器在温度为35～38℃条件下进行中温水解厌氧消化反应10～17天，得沼气和消化污泥;将沼气进行脱硫处理;将消化污泥进行脱水，产生脱水污泥和消化液。本发明的方法充分实现了城市污泥处理的资源化、减量化和无害化。本发明还公开了一种城市污泥处理设备，包括中温产甲烷消化反应器、脱水机、脱硫塔以及高温水解酸化反应器和热交换器，高温水解酸化反应器上设有加热器。设备整体结构简单，易于实现。

　　权利要求书 [支持框选翻译]

　　1.一种城市污泥处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

　　第一步：浓缩待处理的污泥成为浓缩污泥，将浓缩污泥加热至45～55 ℃后进入高温水解酸化反应器中进行水解酸化反应;高温水解酸化反应器内的pH控制在6.5-7.5，温度维持在40～55℃，污泥在高温水解酸化反应器内停留2～5天，获得水解酸化产物;

　　第二步：将第一步获得的水解酸化产物的温度降为35-40℃后，进入中温产甲烷消化反应器进行厌氧消化反应，中温产甲烷消化反应器内温度维持在35～38℃，水解酸化产物在中温产甲烷消化反应器内停留10～17天，产生沼气和消化污泥;

　　第三步：将第二步产生的沼气进行脱硫处理;

　　第四步：将第二步产生的消化污泥进行脱水至含水率60%以下，产生脱水污泥和消化液。

　　2.根据权利要求1所述的城市污泥处理方法，其特征在于，所述第一步骤中，污泥在高温水解酸化反应器中进行水解酸化反应时，pH控制在7。

　　3.根据权利要求1所述的城市污泥处理方法，其特征在于，所述第一步骤中，污泥在高温水解酸化反应器中进行水解酸化时，高温水解酸化反应器内温度维持在45～50℃。

　　4.根据权利要求1所述的城市污泥处理方法，其特征在于，所述第三步骤中，用生物脱硫工艺对沼气进行脱硫处理。

　　5.根据权利要求1所述的城市污泥处理方法，其特征在于，所述第四步骤中，用隔膜压滤机对消化污泥进行脱水。

　　6.一种用于上述权利要求1-5之任一项所述的城市污泥处理方法的城市污泥处理设备，包括用于使污泥在其中进行产生沼气和消化污泥反应的中温产甲烷消化反应器(1)、用于使消化污泥在其中脱水的脱水机(2) 以及用于使沼气在其中脱硫的脱硫塔，其中所述中温产甲烷消化反应器 (1)上设有保温器(4)，其特征在于，所述城市污泥处理设备还包括：

　　高温水解酸化反应器(5)，用于使污泥在其中进行水解酸化反应，该高温水解酸化反应器(5)上设有加热器(6);

　　热交换器(7)，用于加热待处理的污泥，以及使由所述高温水解酸化反应器(5)输出的水解酸化产物降温。

　　7.根据权利要求6所述的城市污泥处理设备，其特征在于，所述城市污泥处理设备还包括：

　　沼气柜(8)，与所述脱硫塔之间连通有气管，用于储存经所述脱硫塔处理后的沼气;

　　发电机(9)，与所述沼气柜(8)之间连通有气管，利用沼气发电并外输;

　　锅炉(11)，与所述沼气柜(8)之间连通有气管，利用沼气加热产生蒸汽和热水;

　　火炬(10)，与所述沼气柜(8)之间连通有气管，燃烧掉过剩的沼气。

　　8.根据权利要求7所述的城市污泥处理设备，其特征在于，还包括热平衡罐(12)，所述发电机(9)的冷却系统出水管连通于所述热平衡罐(12);所述加热器(6)与所述热平衡罐(12)和所述高温水解酸化反应器(5)之间分别连通有循环回路;所述保温器(4)与所述热平衡罐 (12)和所述中温产甲烷消化反应器(1)之间分别连通有循环回路。

　　9.根据权利要求6所述的城市污泥处理设备，其特征在于，所述脱硫塔是生物脱硫塔(3)。

　　说明书 [支持框选翻译]

　　城市污泥处理方法及其设备

　　技术领域

　　本发明涉及一种城市污泥处理方法及其设备，特别涉及城市污水处理厂的初沉污泥、剩余污泥以及化学污泥的资源化、减量化、无害化处理方法。

　　背景技术

　　随着我国城市污水处理厂建设力度加大，城市污水处理率快速提高，城市污泥的产生量激增，污泥的处理、处置问题日益突出。目前我国多数城市污水处理厂对污泥的处理多采用浓缩、脱水后外运填埋或用作农肥。城市污泥中的生物质能没得到充分利用，造成了资源、能源的浪费。相比较其他污泥处理技术，采用厌氧消化技术不但可以实现污泥的减量化、稳定化，而且产生的沼气通过发电、带动鼓风机等途径还可以用于补偿污水厂的能耗。

　　污泥的厌氧消化工艺是目前最可行的污泥处理工艺之一，污泥经厌氧消化后，体积大幅度减小，脱水性能大大提高，可实现污泥的减量化和稳定化。欧洲的城市污水处理厂80%以上均采用厌氧消化工艺处理污泥，产生的沼气全部用于发电，一般可以满足污水处理厂50%以上的自用电量需求，有的可以达到完全的能源自给。

　　我国目前仅有不到5%的城市污水厂采用了污泥厌氧消化工艺，而在这为数不多的污泥厌氧消化工艺又存在技术水平低，污泥处理效果差，处理效能低下，沼气利用率低等一系列问题。

　　因此，改善污泥的厌氧消化潜能，开发新型高效厌氧消化工艺技术路线，提高污泥处理效率及处理效果，是我国污水污泥处理领域面临的急迫问题。

　　发明内容

　　本发明要解决城市污泥处理方法的污泥处理效率低、效果差的技术问题，并同时提供一种城市污泥处理设备。

　　为解决上述技术问题，本发明提出如下技术方案：

　　本发明的城市污泥处理方法，包括如下步骤：第一步：浓缩待处理的污泥成为浓缩污泥，将浓缩污泥加热至45～55℃后进入高温水解酸化反应器中进行水解酸化反应;高温水解酸化反应器内的pH控制在6.5-7.5，温度维持在40～55℃，污泥在高温水解酸化反应器内停留2～5天，获得水解酸化产物;第二步：将第一步获得的水解酸化产物的温度降为35-40℃后，进入中温产甲烷消化反应器进行水解酸化反应，中温产甲烷消化反应器内温度维持在35～38℃，水解酸化产物在中温产甲烷消化反应器内停留 10～17天，产生沼气和消化污泥;第三步：将第二步产生的沼气进行脱硫处理;第四步：将第二步产生的消化污泥进行脱水至含水率60%以下，产生脱水污泥和消化液。

　　本发明的城市污泥处理设备，包括用于使污泥在其中进行产生沼气和消化污泥反应的中温产甲烷消化反应器、用于使消化污泥在其中脱水的脱水机以及用于使沼气在其中脱硫的脱硫塔，其中所述中温产甲烷消化反应器上设有保温器，所述城市污泥处理设备还包括：高温水解酸化反应器和热交换器，高温水解酸化反应器用于使污泥在其中进行水解酸化反应，该高温水解酸化反应器上设有加热器;热交换器用于加热待处理的污泥，以及使由所述高温水解酸化反应器输出的水解酸化产物降温。

　　由上述技术方案知，本发明的城市污泥处理方法具有如下优点和积极效果：

　　1.本发明的方法中将浓缩污泥的厌氧消化过程分为两个阶段，第一个阶段为高温水解酸化，第二个阶段是中温产甲烷消化。在实现温度分级的同时，优化了不同微生物的代谢条件，实现了生物分相。经高温水解酸化后，污泥中微生物细胞壁的破壁率大为提高，从而能充分地将细胞内的有机物释放出来，有利于接下来的中温产甲烷消化反应，保证了甲烷化微生物的优化，从而大幅度提高了浓缩污泥中有机物的降解率和甲烷的产量，经实验验证有机物降解率大于50%，沼气产率提高30%。实现了污泥的高能量回收率。

　　2.经高温水解酸化和中温产甲烷消化两个阶段的消化反应所产生的消化污泥的脱水性能大为提高，从而简化了后续的脱水工艺，并且脱水后的污泥含水率可达到60%以下。

　　3.本发明的方法中，在40～55℃的高温水解厌氧消化反应过程中，可杀灭致病菌，保证了泥饼达到土地利用的卫生无害化要求;同时可缩短消化时间，经实验验证相比于传统的处理方法消化时间缩短25%。