申请日2007.10.19
公开(公告)日2009.04.22
IPC分类号C12P3/00
摘要
一种微波法预处理污水厂剩余污泥发酵产氢的方法及装置。其方法是利用微波预处理污水厂剩余污泥2～20min，然后取微波预处理后的污泥放于密封的发酵制氢反应器中，接种占剩余污泥体积5～15%的产氢种泥，控温25℃～45℃，发酵产氢，8～15小时后产生氢气。其装置包括微波发生器、发酵制氢反应器和氢气收集装置，发酵制氢反应器顶部设氢气出口，底部设污泥入口和排泥口，微波发生器与发酵制氢反应器的污泥入口相接，氢气收集装置与发酵制氢反应器的氢气出口相接，发酵制氢反应器装设有搅拌器和加热器。本发明产氢量大，延迟时间短，可提高污泥的生物再降解能力，并能释放污泥中的重金属，减少填埋处理对土壤的污染，且设备简单，成本低，耗能少。
权利要求书
1、一种微波法预处理污水厂剩余污泥发酵产氢的方法，其特征在于它是利用微波预处理 污水厂剩余污泥2～20min，以释放污泥中的营养物质;然后取微波预处理后的污泥放于密 封的发酵制氢反应器中，接种产氢种泥，加入的种泥体积为剩余污泥体积的5～15%，密封; 控制发酵温度25℃～45℃，进行发酵产氢，8～15小时后产生氢气。
2、根据权利要求1所述的微波法预处理污水厂剩余污泥发酵产氢的方法，其特征在于所 述微波发生器功率为400～1000W。
3、根据权利要求1或2所述的微波法预处理污水厂剩余污泥发酵产氢的方法，其特征在 于所述产氢种泥的制备是取厌氧颗粒污泥，80～100℃水浴加热1.5～4小时。
4、根据权利要求1或2所述的微波法预处理污水厂剩余污泥发酵产氢的方法，其特征在 于所述产氢结束后，大部分污泥排出，留部分污泥作为种泥。
5、根据权利要求1或2所述的微波法预处理污水厂剩余污泥发酵产氢的方法，其特征在 于接种产氢种泥后，向发酵制氢反应器中吹氮气1-15min。
6、一种实现权利要求1所述方法的装置，其特征在于它是一种厌氧发酵制氢反应装置， 该反应装置包括微波发生器、发酵制氢反应器和氢气收集装置，发酵制氢反应器的顶部设有 氢气出口，底部设有污泥入口和排泥口，所述微波发生器通过管道与发酵制氢反应器的污泥 入口相接，氢气收集装置通过管道与发酵制氢反应器的氢气出口相接，所述发酵制氢反应器 装设有搅拌器和加热器。
7、根据权利要求6所述的装置，其特征在于所述加热器包括加热管、感温探头和温度控 制盒，所述加热管和感温探头均伸入发酵制氢反应器内，并与温度控制盒相连。
说明书
微波法预处理污水厂剩余污泥发酵产氢的方法及其装置
技术领域
本发明属于一种利用污水厂剩余污泥发酵产氢的方法，特别涉及一种通过微波照射预处 理污泥，加产氢种泥发酵制氢的方法，属于环境保护中固体废弃物再利用和清洁能源生产领 域。本发明还包括实现上述方法的装置。
背景技术
由于煤，石油等不可再生资源的大量使用，人类不仅面临着资源的枯竭，而且还会对环 境造成污染，产生温室效应。未来，化石燃料必然将被无污染燃料所取代。氢气是一种清洁 能源，它燃烧时只产生水，而不是温室气体。而且，氢气燃烧时产生的热量是142.35KJ/g， 是碳氢化合物的2.75倍。因此，氢气是一种高能、清洁的环保能源。氢气的产生可以通过两 种途径：物理化学方法和生物方法。物理化学方法包括利用电解水产生氢气，这是一种很浪 费能源的方法，即消耗了电能，又消耗了水;水煤气法同样消耗了能源和水。而生物方法是 利用产氢微生物来降解有机物质产氢，因此，生物方法即环保又节约了能源。
随着中国城市化进程，越来越多的的污水处理厂已经投入使用或在建，同时污水厂所产 生的污泥将会带来很严重的环境问题，并且处理费用也将会大幅增加。2001年，在我国大约 有42.2亿吨的废水被处理，产生了大约55～106万吨干污泥。这些污泥首先要经过脱水，然 后采用土地填埋的方法处理。整个过程费用大，而且填埋要占大片土地，污泥中的重金属等 有毒物质对地下水和土壤环境都将产生污染。
如何变废为宝越来越受到人们的重视。污水厂剩余污泥里存在大量的微生物体，微生物 体细胞壁破裂后会释放丰富的碳水化合物和蛋白质，是一种理想的产氢原料。利用污泥产氢， 合理利用了废弃物，减少剩余污泥量，同时产生清洁能源。因此，应用此技术的发展前景很 好。
现有污泥产氢技术有：专利号为ZL200310116142.6的专利公开了“一种利用污水厂剩 余污泥厌氧发酵制氢的方法与装置”，它是应用碱预处理污泥产氢，pH调到12～13，并抑制 甲烷菌。但强碱性环境对污泥的后续生物处理十分不利，剩余污泥的填埋对土壤的损害比原 污泥更大，而且外加碱，增加生产运行成本。申请号为200510066428.7的专利申请公开了一 种“用污水处理厂剩余污泥制氢的热处理-发酵产氢方法”，它使用热处理污泥产氢，121℃， 压力1.5个标准大气压，处理0.5小时。这种方法延迟时间长(从开始发酵到产氢的这段时 间)，氢气纯度低，而且用电量大，对设备的制造要求高，增加生产成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷，提供一种产氢量大，延迟时间 短，可杀灭污泥中的致病菌，提高污泥的生物再降解能力，并能释放污泥中的重金属，减少 填埋处理对土壤的污染，并且设备简单，制造成本低，用电量小，耗能少的微波法预处理污 水厂剩余污泥发酵产氢的方法及其装置。
为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案。
本发明的微波法预处理污水厂剩余污泥发酵产氢的方法，其特征在于它是利用微波预处 理污水厂剩余污泥2～20min，以释放污泥中的营养物质;然后取微波预处理后的污泥放于 密封的发酵制氢反应器中，接种产氢种泥，加入的种泥体积为剩余污泥体积的5～15%，密封; 控制发酵温度25℃～45℃，进行发酵产氢，8～15小时后产生氢气。
所述微波发生器功率为400～1000W。
所述产氢种泥的制备是取厌氧颗粒污泥，80～100℃水浴加热1.5～4小时。
所述产氢结束后，大部分污泥排出，留部分污泥作为种泥。
接种产氢种泥后，可向发酵制氢反应器中吹氮气1-15min。
本发明实现上述方法的装置，它是一种厌氧发酵制氢反应装置，该反应装置包括微波发 生器、发酵制氢反应器和氢气收集装置，发酵制氢反应器的顶部设有氢气出口，底部设有污 泥入口和排泥口，所述微波发生器通过管道与发酵制氢反应器的污泥入口相接，氢气收集装 置通过管道与发酵制氢反应器的氢气出口相接，所述发酵制氢反应器装设有搅拌器和加热器。
所述加热器包括加热管、感温探头和温度控制盒，加热管和感温探头均伸入发酵制氢反 应器内，并与温度控制盒相连。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明利用微波预处理污泥并接种产氢种泥发酵产氢，氢气的产生量大，产氢的延迟 时间短。
2、接种产氢种泥，增加了生物气中氢气的含量及氢气纯度，增大产氢量。无甲烷气的产 生。
3、本发明不外加任何化学物质，只利用污泥来产氢，节约成本，降低对环境的危害。
4、采用微波处理后的污泥，可以释放污泥中的重金属于水相中，并可杀死污泥中的致病 菌，减少污泥填埋处理对土壤和地下水环境的污染以及对人类的潜在危害。
5、本发明易于操作及控制，设备简单，制造成本低，用电量小，投资小，耗能少。
6、微波预处理方法可提高污泥中有机物的释放，发酵后更可提高污泥的可生化性，提高 污泥的生物再降解能力，提高污泥的脱水性能。产氢结束后，排出的污泥更可用于其它厌氧 或好氧处理，进一步利用污泥中的剩余有机物，使污泥减量。
7、本发明可以利用各种类型的污水厂剩余污泥，能实现剩余污泥的再次利用以及清洁能 源的产生，极大的降低了污水厂剩余污泥的处理费用，节约资源，变废为宝。
本发明具有工业产氢的实用性，是一种适用于各种污水厂剩余污泥的生物制氢方法。