专利名称：一种污泥厌氧消化的改善方法
技术领域：
本发明属于固体废物处理、处置技术领域，具体涉及ー种污泥厌氧消化的改善方法。
背景技术：
随着我国城镇化水平不断提高，污水处理设施高速发展，污水处理量和处理率都在稳步增加。然而，作为污水处理副产物的剩余污泥也在大量増加。以含水率80%计，全国毎年脱水污泥(指剰余污泥经过初步脱水后形成的含水率为75-85%的污泥)产量已达到3000万吨。由于污泥含有多种有害物质，可能对生态环境造成危害，必须妥善处理处置，污·泥常用的处置方法包括填埋、堆肥、焚烧、制建材等。由于污泥产生量大，运输和处理费用高，在污泥处置前，首先要实现减量化，即减少污泥的体积和质量。常用的污泥减量化方法包括浓缩脱水、厌氧消化等。厌氧消化是污水厂实现污泥减量化的重要手段，它不仅可以使污泥中的有机质降解30飞0%，而且产生的沼气还可以作为清洁能源，从而实现污泥的资源化利用。在美国、欧洲等地，厌氧消化是大多数污水处理厂，尤其是大型污水厂的主要污泥处理设施。在我国，也有数十座污水厂采用了厌氧消化エ艺。然而，由于我国污泥有机质偏低、含砂量高、消化技术积累不足等问题，部分消化设施不能正常运行，部分消化设施有机质降解率和产气量达不到设计指标。由于污泥产气和沼气的回收利用，是影响厌氧消化经济性的关键因素，因此，污泥厌氧消化在我国的应用受到了一定限制。在厌氧消化过程中，对进泥而言，污泥有机质的降解速率是逐渐降低的，即污泥有机质在刚投入消化罐时，由于很多有机质是溶解状态或易溶出状态，降级速率最快，产气效率最高；随着时间的推移，有机质逐渐消耗，降解速率也开始降低，累积产气量虽然在增长，但单位时间的产气量开始降低；随着大部分溶解性易降解有机物的耗尽，溶解性有机物很少，大部分有机物存留在活性厌氧菌、死亡微生物和厌氧污泥絮体(颗粒)中，由于细胞壁和胶体结构难以破坏降解，这部分有机质难以被其它厌氧微生物利用，产气也更加缓慢，趋于停止。受制于污泥有机质的降解规律，很多厌氧消化设施的污泥有机质降解率仅有30 35%，沼气产生量也较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的不足，提出一种污泥厌氧消化的改善方法，可以增加污泥有机质降解率，提高厌氧消化的沼气产气量。本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决
ー种污泥厌氧消化的改善方法，包括如下步骤在污泥的半连续厌氧消化过程中，在进泥后的ー个周期内，当该周期的累积产气体积量达到该周期总产气体积量的70、0%吋，从消化罐中抽取部分消化液，向其中加入可溶性的氢氧化物进行破解处理，若破解处理后的消化液的pH>8，则调节其pH为7 8后回流入消化罐，若破解处理后的消化液的pH ^ 8，则直接回流入消化罐。
对于半连续式污泥厌氧消化，污泥停留时间一般为2(T30天，发明人通过研究发现，在进泥后ー个周期内，进泥中有机质的降解和产气在开始阶段效率最高，经过快速产气阶段，产气量逐渐降低，说明大部分易降解的溶解态有机质已降解完成，因此，在快速产气阶段结束后，当该周期内的累积产气量约占该周期总产气量的70、0%时，可以抽取部分消化液进行碱破解处理并回流到消化罐，从而释放污泥颗粒内部的有机质，使得污泥有机质进ー步降解，沼气产气量明显回升。当可溶性的氢氧化物的用量较低，而消化液抽取比例较高时，处理完成后的消化液PH值有可能在8以下，此时可不必调节pH值直接回流入消化罐，如处理完成后的消化混合液PH值在8以上，需要用酸调节pH在7 8范围内。优选地，抽取的消化液占消化罐内消化液总体积的5 15%。研究发现，为了保证消化罐中厌氧微生物的总体活性，消化混合液的抽取比例不宜过大，抽取5 15%较佳。优选地，加入可溶性的氢氧化物后，所述可溶性的氢氧化物在抽取的消化液中的浓度为I. 2 2. 4 g/L。 实验证明，控制碱在抽取的消化液中的浓度，可以促使少量活性厌氧菌、死亡菌及部分絮体的破解，而且破解效果随着浓度的提高而提高，但当它们浓度超过2. 4g/L时，破解效果提高的程度减小，而当碱浓度低于I. 2g/L，破解效果有限，难以明显改善污泥厌氧消化。优选地，所述破解处理的时间为3(Tl20 min。破解效果随处理时间的增加而提高，但当处理时间超过120 min，破解效果提高的程度减小，研究发现在3(T120 min内进行破解处理，效率较佳。优选地，所述可溶性的氢氧化物选自Na0H、K0H和Ca(OH)2中的至少ー种。进ー步优选地，所述可溶性的氢氧化物选自NaOH和KOH中的至少ー种。对于消化液，NaOH和KOH的破解效果要优于Ca(OH)2，所以适宜采用NaOH或KOH或其混合物并使NaOH或KOH或其混合物在抽取的消化液中的浓度为I. 2 2. 4g/L进行破解处理，实验证明这样可以使污泥有机质降解率可以提高至4(T45%，沼气的日产气量可以提高20 40%。本发明还具有如下优点1、不影响原有的污泥厌氧消化エ艺，不需要对原设施进行大的改动，从消化罐中抽取消化混合液可以利用原排泥设施，或者污泥循环搅拌系统、污泥循环加热设施的污泥流出管道；2、加入无机的可溶性的氢氧化物对部分消化液进行破解处理，操作简单，成本低；3、污泥厌氧消化改善效果显著，产气量一般可提高2(T40%。
图I是本发明一种实施方式中的污泥半连续厌氧消化过程中在ー个周期内进行破解处理的示意 图2是本发明的一个优选实施例中的碱破解处理后的污泥与未经碱破解处理的污泥的相对累积产气量对比示意图。
具体实施方式
下面对照附图和结合优选具体实施方式
对本发明进行详细的阐述。本发明提供ー种污泥厌氧消化的改善方法，在一种实施方式中，如图I所示，包括如下步骤在污泥的半连续厌氧消化过程中，在进泥后的ー个周期内，当该周期的累积产气体积量达到该周期总产气体积量的70、0%时，从消化罐中抽取部分消化液，向其中加入可溶性的氢氧化物进行破解处理，若破解处理后的消化液的pH>8，则调节其pH为7 8后回流入消化罐，若破解处理后的消化液的pH ^ 8，则直接回流入消化罐。在一些优选的实施方式中，可溶性的氢氧化物选自Na0H、K0H和Ca(OH)2中的至少ー种。在一个优选实施例中，采用NaOH或KOH或其混合物并使NaOH或KOH或其混合物在抽取的消化液中的浓度为I. 2 2. 4g/L进行破解处理，如图2所示，污泥有机质降解率可以提高至40 45%，沼气的日产气量可以提高20 40%。对于半连续式污泥厌氧消化，污泥停留时间一般为2(T30天，本发明适用于污水 处理厂初沉污泥、剩余污泥、混合污泥、生物膜污泥等多种污泥的半连续厌氧消化，以下通过更优选的实施例对本发明进行详细说明。实施例一
某城镇污水处理厂产生污泥(初沉污泥和生物膜污泥的混合污泥，初沉污泥为主，占85wt%)，浓缩后含水率为98%(含水率是指污泥中所含水分的重量与污泥总重量之比的百分数，下同)，有机质含量为56% (指有机质占污泥干固体的质量分数，下同)，采用半连续式厌氧消化，污泥停留时间为20天，进排泥周期为24 h，有机质降解率约35% (指处理后污泥中有机质的质量与处理前污泥中有机质的质量之比，下同)，当ー个周期为24h时，在进泥之后的第l(Tl2h时，该周期的累积产气体积量可以达到该周期总产气体积量的70、0%，本实施例在进泥之后的IOh时，抽取15%的消化液，加入NaOH，并使NaOH在抽取的消化液中的浓度为I. 2 g/L，破解处理120 min，然后调节pH为8，回流至消化罐。经本实施例处理的污泥的有机质降解率可以提闻至40%,甸日广气量可以提闻20%o实施例ニ
某城镇污水处理厂产生污泥(初沉污泥与剩余污泥的混合污泥，剰余污泥为主)，浓缩后含水率为98%，有机质含量为68%，采用半连续厌氧消化，污泥停留时间为20天，进排泥周期为24 h，有机质降解率约33%，在进泥之后的12小时，抽取10%的消化液，加入K0H，并使KOH在抽取的消化液中的浓度为2. 4 g/L,破解处理60 min,然后调节pH为8，回流至消化罐。经本实施例处理的污泥的有机质降解率可以提高至45%，毎日产气量可以提高40%。实施例三
某城镇污水处理厂产生污泥(初沉污泥与剩余污泥的混合污泥，剰余污泥为主)，浓缩后含水率为98%，有机质含量为68%，采用半连续厌氧消化，污泥停留时间为20天，进排泥周期为8 h，有机质降解率约35%，ー个周期为8h时，在进泥之后的约4h时，该周期的累积产气体积量可以达到该周期总产气体积量的70、0%，本实施例在进泥之后的4小时，抽取5%的消化液，加入NaOH，并使NaOH在抽取的消化液中的浓度为I. 8g/L，破解处理30 min，然后调节PH为7，回流至消化罐。经本实施例处理的污泥的有机质降解率提高至42%，毎日产气量提闻31%。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进ー步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本 发明构思的前提下，做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.ー种污泥厌氧消化的改善方法，其特征在于包括如下步骤在污泥的半连续厌氧消化过程中，在进泥后的ー个周期内，当该周期的累积产气体积量达到该周期总产气体积量的70、0%时，从消化罐中抽取部分消化液，向其中加入可溶性的氢氧化物进行破解处理，若破解处理后的消化液的pH>8，则调节其pH为7 8后回流入消化罐，若破解处理后的消化液的PH≤8，则直接回流入消化罐。
2.如权利要求I所述的污泥厌氧消化的改善方法，其特征在于抽取的消化液占消化罐内消化液总体积的5 15%。
3.如权利要求I或2所述的污泥厌氧消化的改善方法，其特征在于加入可溶性的氢氧化物后，所述可溶性的氢氧化物在抽取的消化液中的浓度为I. 2 2. 4 g/L。
4.如权利要求I或2所述的污泥厌氧消化的改善方法，其特征在于所述破解处理的时间为30 120 min。
5.如权利要求3所述的污泥厌氧消化的改善方法，其特征在于所述可溶性的氢氧化物选自NaOH、KOH和Ca (OH) 2中的至少ー种。
6.如权利要求5所述的污泥厌氧消化的改善方法，其特征在于所述可溶性的氢氧化物选自NaOH和KOH中的至少ー种。
全文摘要
本发明公开了一种污泥厌氧消化的改善方法，包括如下步骤在污泥的半连续厌氧消化过程中，在进泥后的一个周期内，当该周期的累积产气体积量达到该周期总产气体积量的70~90%时，从消化罐中抽取部分消化液，向其中加入可溶性的氢氧化物进行破解处理，若破解处理后的消化液的pH>8，则调节使其pH为7~8后回流入消化罐，若破解处理后的消化液的pH≤8，则直接回流入消化罐。通过本发明的方法可以增加污泥有机质降解率，提高厌氧消化的沼气产气量。
文档编号C02F11/04GK102863134SQ20121034017
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月14日 优先权日2012年9月14日
发明者李欢, 邹舒鑫, 李忱忱 申请人:清华大学深圳研究生院