CN102531311A - 一种酸化发酵液回流处理污泥的方法及其应用 - Google Patents

一种酸化发酵液回流处理污泥的方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种酸化发酵液回流处理污泥的方法及其应用，将污泥进行水解酸化，然后将其酸性发酵液回流对污泥进行酸化预处理，再将预处理后的污泥进行水解酸化发酵，并利用产物进行甲烷生产。本发明利用污泥发酵液对污泥进行酸化预处理，缩短厌氧消化所需时间，提高产气量，降低运行成本。

Description

一种酸化发酵液回流处理污泥的方法及其应用
技术领域
本发明属于污泥处理处置领域，更具体地说，主要涉及一种污泥酸化发酵液回流预处理污泥的方法。
背景技术
污水厂污泥在填埋之前需要进行稳定化处理，厌氧消化是一种有效的方法，同时厌氧消化还因其能够产生能源而引起越来越多的重视。厌氧消化可以达到污泥减量化资源化的目的，但是剩余污泥的厌氧消化过程是一个缓慢困难的过程，这主要是细胞壁保护细胞免受渗透裂解，进而阻碍了细胞内物质的消化。酸预处理是一种有效的促进厌氧消化的手段，主要是对细胞壁的破解作用，表现在消化时间缩短，产气量增加。一般的预处理方法有：化学氧化(臭氧氧化等)，物理方法(热解等)、超声波等。但这些处理方法往往需要外加一定物质，并且会产生一定程序的污染，消耗一些能量。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，利用污泥发酵液对污泥进行酸化预处理，缩短厌氧消化所需时间，提高产气量，降低运行成本，提供一种污泥发酵液回流预处理污泥提高两相厌氧消化效率的方法(FRAD process，Fermentation liquid return anaerobicdigestion process)。
本发明的目的通过下述技术方案予以实现：
一种酸化发酵液回流处理污泥的方法，将污泥进行水解酸化，然后将其酸性发酵液回流对污泥进行酸化预处理(即酸解)，再将预处理后的污泥进行水解酸化发酵。
利用本发明方法处理的污泥进行甲烷的生产。
其中污泥选用污水处理厂生物处理系统中排出的剩余污泥。
本发明的技术方案利用污泥两相厌氧消化过程中水解酸化阶段产生的发酵液进行污泥破解预处理，所得的发酵液中含有大量挥发性脂肪酸(WFAs)，比如乙酸、丙酸、丁酸等有机酸。污泥水解酸化发酵液经污泥泵回流进入污泥预处理池，预处理池中污泥含固率(质量百分数)为2-4％，发酵液回流量比(发酵液流量与污泥流量的比值)为50-100％，对污泥进行搅拌使其混合均匀，预处理时间12-72h，优选25-60h；预处理后污泥液相中总化学需氧量(TCOD)增加3000-1000mg/L，且液相中蛋白质、多糖等物质显著增加。
预处理后污泥进入水解酸化池进行水解酸化发酵，经上一步预处理后，污泥水解酸化速度与效率大大加快，经水解酸化后，产生大量挥发性脂肪酸，使发酵液pH值降至2-5，此阶段水力停留时间约为20-75h，优选30-60h。
水解酸化后的污泥通过污泥泵进入产甲烷池，进入产甲烷阶段。此阶段水力停留时间为100-220小时，优选为150-200小时。
利用本发明的技术方案，可使甲烷产量提高40％-80％；提高厌氧消化产气量，减少厌氧产甲烷阶段所需时间，降低污泥预处理成本。
本发明的技术方案利用污泥两相厌氧消化过程中水解酸化阶段产生的发酵液进行污泥破解预处理，所得的发酵液中含有大量挥发性脂肪酸(VFAs)，比如乙酸、丙酸、丁酸等有机酸。与传统厌氧消化工艺相比，本发明的优点在于：充分利用水解酸化过程中产生的挥发性脂肪酸，对污泥进行酸化预处理，产生的甲烷量高于未处理污泥，消化时间也大大缩短，提高消化产气效率。与其他污泥预处理技术相比，本技术充分利用了污泥发酵过程中酸化发酵液，提高了厌氧消化产气量，缩短了厌氧消化停留时间，节省了运行与投资成本。本发明可以应用于污泥厌氧消化处理工艺的污水处理厂升级改造、新建污泥消化工艺等，经推广后可以提高消化产甲烷量，减少污泥消化时间，充分利用水解酸化阶段产生的有机酸，实现污泥资源化，产生显著的环境效益和经济效益。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
预处理池中污泥含固率2.6％，发酵液回流比为65％，对污泥进行搅拌使其混合均匀。预处理时间为18h，预处理后污泥液相中TCOD增加1564mg/L。酸化预处理后的污泥通过污泥泵进入水解酸化池，水力停留时间48h，发酵液pH值降至4.73。水解酸化后的污泥通过污泥泵进入产甲烷池，水力停留时间150h，甲烷产气量为334.2ml/g VS，产气量提高46.2％。
实施例2
预处理池中污泥含固率2.9％，发酵液回流比为80％，对污泥进行搅拌使其混合均匀。预处理时间为40h，预处理后污泥液相中TCOD增加2234mg/L。酸化预处理后的污泥通过污泥泵进入水解酸化池，水力停留时间20h，发酵液pH值降至3.96。水解酸化后的污泥通过污泥泵进入产甲烷池，水力停留时间190h，甲烷产气量为363.4ml/g VS，产气量提高58.9％。
实施例3
预处理池中污泥含固率3.5％，发酵液回流比为96％，对污泥进行搅拌使其混合均匀。预处理时间为72h，预处理后污泥液相中TCOD增加2765mg/L。酸化预处理后的污泥通过污泥泵进入水解酸化池，水力停留时间75h，发酵液pH值降至2.36。水解酸化后的污泥通过污泥泵进入产甲烷池，水力停留时间220h，甲烷产气量为403.8ml/g VS，产气量提高76.6％。
实施例4
预处理池中污泥含固率3.5％，发酵液回流比为96％，对污泥进行搅拌使其混合均匀。预处理时间为25h，预处理后污泥液相中TCOD增加2765mg/L。酸化预处理后的污泥通过污泥泵进入水解酸化池，水力停留时间30h，发酵液pH值降至2.36。水解酸化后的污泥通过污泥泵进入产甲烷池，水力停留时间100h，甲烷产气量为403.8ml/g VS，产气量提高76.6％。
实施例5
预处理池中污泥含固率2.8％，发酵液回流比为96％，对污泥进行搅拌使其混合均匀。预处理时间为12h，预处理后污泥液相中TCOD增加2650mg/L。酸化预处理后的污泥通过污泥泵进入水解酸化池，水力停留时间75h，发酵液pH值降至3.36。水解酸化后的污泥通过污泥泵进入产甲烷池，水力停留时间150h，甲烷产气量为393.8ml/g VS，产气量提高68.6％。
实施例6
预处理池中污泥含固率3.4％，发酵液回流比为90％，对污泥进行搅拌使其混合均匀。预处理时间为60h，预处理后污泥液相中TCOD增加2855mg/L。酸化预处理后的污泥通过污泥泵进入水解酸化池，水力停留时间60h，发酵液pH值降至2.16。水解酸化后的污泥通过污泥泵进入产甲烷池，水力停留时间200h，甲烷产气量为405.8ml/g VS，产气量提高78.6％。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种酸化发酵液回流处理污泥的方法，其特征在于，将污泥进行水解酸化，然后将其酸性发酵液回流对污泥进行酸化预处理(即酸解)，再将预处理后的污泥进行水解酸化发酵。
2.根据权利要求1所述的一种酸化发酵液回流处理污泥的方法，其特征在于，所述污泥选用污水处理厂生物处理系统中排出的剩余污泥。
3.根据权利要求1所述的一种酸化发酵液回流处理污泥的方法，其特征在于，污泥水解酸化发酵液经污泥泵回流进入污泥预处理池，预处理池中污泥含固率为2-4％，发酵液回流量比为50-100％，对污泥进行搅拌使其混合均匀，预处理时间12-72h，优选25-60h；预处理后污泥液相中总化学需氧量(TCOD)增加3000-1000mg/L，且液相中蛋白质、多糖等物质显著增加。
4.根据权利要求1所述的一种酸化发酵液回流处理污泥的方法，其特征在于，预处理后污泥进入水解酸化池进行水解酸化发酵，经上一步预处理后，污泥水解酸化速度与效率大大加快，经水解酸化后，产生大量挥发性脂肪酸，使发酵液pH值降至2-5，此阶段水力停留时间约为20-75h，优选30-60h。
5.一种利用如权利要求1所述的酸化发酵液回流处理污泥的方法生产甲烷的方法，其特征在于，将污泥进行水解酸化，然后将其酸性发酵液回流对污泥进行酸化预处理(即酸解)，再将预处理后的污泥进行水解酸化发酵，最后利用污泥进行甲烷生产。
6.根据权利要求5所述的甲烷生产方法，其特征在于，所述污泥选用污水处理厂生物处理系统中排出的剩余污泥。
7.根据权利要求5所述的甲烷生产方法，其特征在于，污泥水解酸化发酵液经污泥泵回流进入污泥预处理池，预处理池中污泥含固率为2-4％，发酵液回流量比为50-100％，对污泥进行搅拌使其混合均匀，预处理时间12-72h，优选25-60h；预处理后污泥液相中总化学需氧量(TCOD)增加3000-1000mg/L，且液相中蛋白质、多糖等物质显著增加。
8.根据权利要求5所述的甲烷生产方法，其特征在于，预处理后污泥进入水解酸化池进行水解酸化发酵，经上一步预处理后，污泥水解酸化速度与效率大大加快，经水解酸化后，产生大量挥发性脂肪酸，使发酵液pH值降至2-5，此阶段水力停留时间约为20-75h，优选30-60h。
9.根据权利要求5所述的甲烷生产方法，其特征在于，水解酸化后的污泥通过污泥泵进入产甲烷池，进入产甲烷阶段，此阶段水力停留时间为100-220小时，优选为150-200小时。
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