CN101524699A - 一种利用微波碱热水解改善污泥厌氧消化性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用微波碱热水解改善污泥厌氧消化性能的方法，属于固体废物处理技术领域。首先，在固体浓度为7％－10％的污泥中加入碱性溶液，控制污泥的pH值，加入碱液后混合；将碱化处理的污泥置于承压反应器中，在频率为2450MHz的微波场中加热；使微波加热后的污泥冷却至室温，对冷却后的污泥进行厌氧消化处理。本发明方法处理的污泥中有60％以上的有机物转移至液相，在进行厌氧消化时，污泥的有机物转化效率提高，是实现污水处理全过程污染控制和节能减排的有效手段。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用微波碱热水解改善污泥厌氧消化性能的方法，属于固体废物处理技术领域。
背景技术
随着我国城市化进程的加快和社会经济的快速发展，城镇污水产生量迅速增加。与此同时，国家对环境治理投资力度的增加也极大的促进了污水处理行业的发展，污水处理过程产生了大量的剩余污泥，据统计全国每年产生含水率80％的脱水污泥已经超过1000万t。污泥中含有多种有害物质，如重金属、难降解有机物、持久性有机物和病源微生物等有毒有害物质，其处理处置一直是城市环境卫生和水环境保护所关注的重要内容。同时污泥中还含有大量的有机物，通过厌氧消化可以产生沼气，回收污泥中生物质能，是污泥处理的一项重要技术。然而，污泥常规厌氧消化是对浓缩后的污泥直接进行消化，由于污泥中大量有机物被细胞璧包裹的特点，导致污泥厌氧消化普遍存在固体停留时间长、有机物负荷和沼气产率低等不足。
发明内容
本发明的目的是提出一种利用微波碱热水解改善污泥厌氧消化性能的方法，针对污泥常规厌氧消化技术存在的不足和污泥自身的特性，通过将污泥pH调解至碱性并在加热的条件下使污泥水解，从而提高水解效率，大大提高污泥厌氧消化性能，使污水处理厂剩余的污泥减量化、资源化。
本发明提出的利用微波碱热水解改善污泥厌氧消化性能的方法，包括以下步骤：
(1)在固体浓度为7％-10％的污泥中加入碱性溶液，控制污泥的pH值为11-13，加入碱液后混合5-10分钟；
(2)将上述碱化处理的污泥置于承压反应器中，在频率为2450MHz的微波场中加热，微波加热温度为120-170℃，加热时间为5-10分钟；
(3)使上述微波加热后的污泥冷却至室温，对冷却后的污泥进行厌氧消化处理，处理温度为33-37℃，处理时间为15-120天。
上述方法中，碱性溶液可以为NaOH、KOH和Ca(OH)2溶液中的任何一种。
本发明提出的利用微波碱热水解改善污泥厌氧消化性能的方法，其突出的特点是采用微波加热的方法实施污泥热水解，借助微波穿透加热的特点大幅度缩短热水解时间，提高了系统效率。同时，采用向污泥中加入碱液的方法提高污泥水解效率，在碱性环境及加热的条件下，有助于污泥细胞的快速破碎和有机物的快速水解，在缩短污泥水解所需时间的基础上提高了有机物水解效率。本发明方法处理的污泥中有60％以上的有机物转移至液相，在进行厌氧消化时，污泥的有机物转化效率提高，是实现污水处理全过程污染控制和节能减排的有效手段。
具体实施方式
本发明提出的利用微波碱热水解改善污泥厌氧消化性能的方法，包括以下步骤：
(1)在固体浓度为7％-10％的污泥中加入碱性溶液，控制污泥的pH值为11-13，加入碱液后混合5-10分钟；
(2)将上述碱化处理的污泥置于承压反应器中，在频率为2450MHz的微波场中加热，微波加热温度为120-170℃，加热时间为5-10分钟；
(3)使上述微波加热后的污泥冷却至室温，对冷却后的污泥进行厌氧消化处理，处理温度为33-37℃，处理时间为15-120天。
本发明方法中，碱性溶液可以为NaOH、KOH和Ca(OH)2溶液中的任何一种。
本发明的污泥微波碱热水解方法要求污泥浓度达到7％-10％，对于低浓度的污泥需要进一步提高浓度，对于脱水泥饼则需要通过加入蒸汽来降低固体浓度。
以下介绍本发明实施例：
实施例1：
城市污水处理厂的浓缩污泥经过浓缩脱水一体机将固体浓度进一步提高到8％。向污泥中加入摩尔浓度为1mo/L的NaOH溶液，调节pH值为13，搅拌混合5min。将碱化后的污泥置于2450MHz的微波场中加热到150℃，保持温度继续加热5min后结束。在微波加热过程发生污泥的水解反应，有55％的挥发性悬浮固体溶解至液相，40％的悬浮固体溶解至液相，污泥中液相的化学需氧量(COD)占污泥总COD的40％，经过热水解后污泥的pH值降低至10.5。将上述处理的污泥进行35℃中温厌氧消化处理，污泥有机物的去除率达到55％。
实施例2：
针对城市污水处理厂的含水率80％的脱水泥饼，首先经过稀释使污泥固体浓度达到10％。向污泥中加入摩尔浓度为1mo/L的KOH溶液至pH为12，搅拌混合10min。将加入碱液后的污泥置于2450MHz的微波场中加热，将污泥加热到170℃，保持温度继续加热10min后结束加热。在微波加热过程发生污泥的水解反应，有60％的挥发性悬浮固体溶解至液相，45％的悬浮固体溶解至液相，污泥中液相的化学需氧量(COD)占总COD的50％，处理后污泥的pH值降低至10.8。上述处理后的污泥在37℃的中温厌氧消化，有机物去除率达到60％。
实施例3：
针对城市污水处理厂的含水率80％的脱水泥饼，首先经过稀释使污泥固体浓度达到10％。向污泥中加入质量百分浓度为5％的Ca(OH)2溶液至pH为10，搅拌混合10min。将加入碱液后的污泥置于2450MHz的微波场中加热，将污泥加热到160℃，保持温度继续加热10min后结束。在微波加热过程发生污泥的水解反应，有50％的挥发性悬浮固体溶解至液相，35％的悬浮固体溶解至液相，污泥中液相的COD占总COD的40％，总经过热水解后污泥的pH值降低至9.0，上述处理后的污泥在37℃的中温厌氧消化，有机物去除率达到53％。
Claims (2)
1、一种利用微波碱热水解改善污泥厌氧消化性能的方法，其特征在于该方法包括以下各步骤：
(1)在固体浓度为7％-10％的污泥中加入碱性溶液，控制污泥的pH值为11-13，加入碱液后混合5-10分钟；
(2)将上述碱化处理的污泥置于承压反应器中，在频率为2450MHz的微波场中加热，微波加热温度为120-170℃，加热时间为5-10分钟；
(3)使上述微波加热后的污泥冷却至室温，对冷却后的污泥进行厌氧消化处理，处理温度为33-37℃，处理时间为15-120天。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的碱性溶液为NaOH、KOH和Ca(OH)2溶液中的任何一种。
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