申请日2010.08.30
公开(公告)日2010.12.08
IPC分类号C02F11/04
摘要
三段剩余污泥制沼气的装置及方法，涉及一种沼气制备装置及方法，解决了目前大部分污泥未经妥善处理造成的环境污染问题。三段剩余污泥制沼气的装置主要由电化学氧化池、水解酸化池和沼气池组成;三段剩余污泥制沼气的方法基于上述装置实现，依次包括三个阶段：污泥电化学溶胞水解段，采用电化学氧化技术破坏活性污泥絮体，溶解微生物细胞，释放微生物中的大分子有机物，实现对污泥的水解;污泥厌氧酸化段，控制生物菌群以产酸菌为主，使水解后的污泥发酵酸化，当压力大于1atm时，进入下阶段;污泥厌氧发酵制沼气段，采用升流式厌氧发酵制沼气，通过控制pH值选择优势甲烷菌群，实现沼气制备。本发明可用于污泥制备沼气领域。
权利要求书
1.三段剩余污泥制沼气的装置，其特征在于它主要由电化学氧化池(1)、水解酸化池(2)和沼气池(3)组成;电化学氧化池(1)的污泥出口与水解酸化池(2)的污泥入口相连通，水解酸化池(2)的污泥出口与沼气池(3)的污泥入口相连通，沼气池(3)设有沼气出口、排水口和排渣口。
2.根据权利要求1所述的三段剩余污泥制沼气的装置，其特征在于电化学氧化池(1)的污泥出口与水解酸化池(2)的污泥入口通过一个闸阀相连通。
3.根据权利要求1所述的三段剩余污泥制沼气的装置，其特征在于水解酸化池(2)的污泥出口与沼气池(3)的污泥入口通过一个阀门相连通。
4.根据权利要求1所述的三段剩余污泥制沼气的装置，其特征在于电化学氧化池(1)由电化学氧化池身(1-1)、多个网状电极板(1-2)、支持电解质(1-3)、第一泥浆提升泵(1-4)、污泥进料管(1-5)和污泥出料管(1-6)组成;电化学氧化池身(1-1)为一个中空、封闭腔体，电化学氧化池身(1-1)的左侧顶部开有第一孔洞，污泥进料管(1-5)穿入第一孔洞与电化学氧化池身(1-1)内的腔体相连通;多个网状电极板(1-2)平行、等间距地设置在所述腔体内、且位于污泥进料管(1-5)与电化学氧化池身(1-1)的底部之间，每个网状电极板(1-2)的板面均与所述腔体的底面垂直，每个网状电极板(1-2)的顶端均外接直流电源的一个电极，每个网状电极板(1-2)的底端均外接直流电源的另一个电极;第一泥浆提升泵(1-4)设置在电化学氧化池身(1-1)的右侧底部、且位于所述腔体内，第一泥浆提升泵(1-4)的出料端与污泥出料管(1-6)相连通，电化学氧化池身(1-1)的顶部还开有第二孔洞，所述污泥出料管(1-6)穿过第二孔洞、并探至电化学氧化池身(1-1)外;支持电解质(1-3)充满于电化学氧化池身(1-1)内。
5.根据权利要求4所述的三段剩余污泥制沼气的装置，其特征在于所述网状电极板(1-2)的材料为Ti/RuO2，即网状电极板(1-2)的基础材料为Ti，Ti的表面涂覆RuO2，支持电解质(1-3)选取浓度为50mg/L的NaOH溶液。
6.根据权利要求4所述的三段剩余污泥制沼气的装置，其特征在于所述网状电极板(1-2)的顶端边缘至底端边缘的距离为20mm，网状电极板(1-2)的单个网格的形状为圆形、方形或三角形，且：
当单个网格的形状为圆形时，该单个网格的直径为2mm;
当单个网格的形状为方形时，该单个网格的边长为2mm;
当单个网格的形状为三角形时，该单个网格的每个边长为2mm。
7.根据权利要求1所述的三段剩余污泥制沼气的装置，其特征在于水解酸化池(2)由水解酸化池身(2-1)、多个第一潜水搅拌器(2-2)、气压测量及显示设备(2-3)和放气阀门(2-4)组成;水解酸化池身(2-1)为一个中空、封闭腔体，且水解酸化池身(2-1)的侧周壁上设有一个污泥进料端，水解酸化池身(2-1)的底部中心设有一个污泥出料端，多个第一潜水搅拌器(2-2)设置在所述腔体内、水解酸化池身(2-1)的底部，气压测量及显示设备(2-3)的测量端置于水解酸化池身(2-1)的腔体内，气压测量及显示设备(2-3)的显示端露于水解酸化池身(2-1)外，水解酸化池身(2-1)顶端开有放气孔，所述放气阀门(2-4)设置在该放气孔处。
8.根据权利要求1所述的三段剩余污泥制沼气的装置，其特征在于沼气池(3)由沼气池身(3-1)、污水溢流堰(3-2)、气体分离器(3-3)、污泥分离挡板(3-4)、沼气管(3-5)、排水管(3-6)、排渣及放空管(3-7)、污泥中心下降管(3-8)、第二潜水搅拌器(3-9)和多个第二闸阀(3-10)组成;
沼气池身(3-1)为一个中空、封闭腔体，该腔体从上至下分为腔体上部(3-1-1)、腔体中部(3-1-2)和腔体下部(3-1-3)三部分，腔体上部(3-1-1)和腔体中部(3-1-2)均为圆柱形腔体，腔体上部(3-1-1)的内径为D1，腔体中部(3-1-2)的内径为D2，D1>D2，腔体下部(3-1-3)的形状为圆锥体截去锥顶后的部分;
污泥中心下降管(3-8)的一端从腔体上部(3-1-1)的顶部穿入、伸至腔体下部(3-1-3)，腔体下部(3-1-3)的底面内固定有第二潜水搅拌器(3-9)，所述污泥中心下降管(3-8)位于第二潜水搅拌器(3-9)的搅拌端上方;污泥中心下降管(3-8)的另一端作为沼气池(3)的污泥入口;
腔体中部(3-1-2)的上部内设置有一圈污泥分离挡板(3-4)，所述污泥分离挡板(3-4)的外圈边缘与腔体中部(3-1-2)的内表面固定连接，污泥分离挡板(3-4)的板面与向下倾斜，且污泥分离挡板(3-4)的内圈边缘置于腔体中部(3-1-2)内，并保证所述内圈边缘与污泥中心下降管(3-8)的外壁之间的距离为D3，D3>0;
气体分离器(3-3)设置在腔体中部(3-1-2)与腔体上部(3-1-1)的交接处，所述气体分离器(3-3)呈喇叭口形，且所述气体分离器(3-3)的小口固定套接在污泥中心下降管(3-8)外壁上，气体分离器(3-3)的大口位于小口下方、污泥分离挡板(3-4)上方;气体分离器(3-3)的顶部开孔作为排气端与沼气管(3-5)连通，沼气管(3-5)穿过腔体上部(3-1-1)侧壁、延伸至沼气池身(3-1)外;
腔体上部(3-1-1)侧周壁内圈设置有一圈污水溢流堰(3-2)，该污水溢流堰(3-2)的底圈边缘与腔体上部(3-1-1)内的底面密封连接，污水溢流堰(3-2)的顶圈边缘设置在腔体上部(3-1-1)内的顶面下方，其所述顶圈边缘与所属顶面之间存在缝隙;腔体上部(3-1-1)的侧壁开孔与排水管(3-6)相连通;
腔体下部(3-1-3)的底部开孔与排渣及放空管(3-7)相连通;
沼气管(3-5)、排水管(3-6)和排渣及放空管(3-7)上分别设置一个第二闸阀(3-1O)。
9.三段剩余污泥制沼气的方法，其特征在于它包括三个阶段：污泥电化学溶胞水解段、污泥厌氧酸化段以及沼气制备阶段;
所述污泥电化学溶胞水解段的过程为：采用电化学氧化技术破坏活性污泥絮体，使活性污泥中的微生物细胞溶解，将微生物中的大分子有机物释放出来，实现对污泥的水解;
所述污泥厌氧酸化段的过程为：控制生物菌群，令菌群中成分以产酸菌为主，使水解后的污泥进行发酵酸化，当压力大于1atm时，该阶段完成;
所述污泥厌氧发酵制沼气段的过程为：采用升流式厌氧发酵制沼气，通过控制PH值控制优势甲烷菌群为主，实现沼气制备。
10.根据权利要求9所述的三段剩余污泥制沼气的方法，其特征在于：
所述污泥电化学溶胞水解段在电化学氧化池(1)中进行，该电化学氧化池(1)采用三维电极结构，所述三维电极结构由多对平行设置的网状电极板组成，该电极板的材料为Ti/RuO2，该电化学氧化池(1)的支持电解质采用浓度为50mg/L的NaOH溶液;
所述污泥厌氧酸化段在水解酸化池(2)中进行;
所述污泥厌氧发酵制沼气段在沼气池(3)中进行。
说明书
三段剩余污泥制沼气的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种沼气制备装置及制备方法。
背景技术
污泥是污水处理工艺过程的副产品，进入“十一五”以来，我国的污水处理产业得到了快速发展，污水处理能力及处理率迅速增长，带来了大量的剩余污泥。根据住建部资料显示，截止到2009年年底，全国城镇污水处理量达到280亿立方米，湿污泥(含水率80%)产生量突破2000万吨。调查结果显示，我国污水处理厂所产生的污泥，有80%没有得到妥善处理，污泥随意堆放及所造成的污染与再污染问题越来越严重。
发明内容
本发明的目的是解决目前污水处理厂所产生的大部分污泥未经妥善处理及随意堆放所造成的环境污染问题，提供了一种三段剩余污泥制沼气的装置及方法。
三段剩余污泥制沼气的装置，它主要由电化学氧化池、水解酸化池和沼气池组成;电化学氧化池的污泥出口与水解酸化池的污泥入口相连通，水解酸化池的污泥出口与沼气池的污泥入口相连通，沼气池设有沼气出口、排水口和排渣口。
三段剩余污泥制沼气的方法，它基于上述装置实现，它包括三个阶段：污泥电化学溶胞水解段、污泥厌氧酸化段以及沼气制备阶段;
所述污泥电化学溶胞水解段的过程为：采用电化学氧化技术破坏活性污泥絮体，使活性污泥中的微生物细胞溶解，将微生物中的大分子有机物释放出来，实现对污泥的水解;
所述污泥厌氧酸化段的过程为：控制生物菌群，令菌群中成分以产酸菌为主，使水解后的污泥进行发酵酸化，当压力大于1atm时，该阶段完成;
所述污泥厌氧发酵制沼气段的过程为：采用升流式厌氧发酵制沼气，通过控制PH值控制优势甲烷菌群为主，实现沼气制备。
本发明的积极效果：本发明利用剩余污泥进行厌氧发酵制沼气，解决了目前污水处理厂所产生的大部分污泥未经妥善处理及随意堆放所造成的环境污染问题，且利用污泥发酵制沼气的效率高，成本低，利用本发明的装置和方法，可以使污泥制沼气的发酵时间由原来传统的一段式发酵工艺的30-40天缩短为20天，且本发明的发酵产气量能够达到1.0m3/kgCOD，与现有沼气池产气率0.35-0.45m3/kgCOD相比得到大幅提高，可实现污泥的资源化利用。