CN102775037A - 一种城市污泥三步两段式厌氧发酵产沼气的方法 - Google Patents

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刘晓光
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Abstract

本发明涉及一种城市污泥三步两段式厌氧发酵产沼气的方法。具体为：对城市污泥进行厌氧消化处理，处理温度为33~37℃或53~57℃，处理时间为15~90天；将上步厌氧消化所剩沼渣置于承压反应装置中进行湿式氧化，依不同污泥性质将温度设定为120~320℃，通入氧化剂使气压为0.5~20MPa，反应时间为20-90min；将上述湿式氧化后沼渣冷却至室温，冷却后对其进行厌氧消化处理，处理温度为33~37℃或53~57℃，处理时间为15~90天；消化所产生沼气经过气体收集装置进行收集并测定甲烷含量。经本工艺厌氧消化后污泥的VS(VSS)去除率由40~50%提高到70%，COD去除率可达90%以上，经消化后污泥的脱水性能也得到明显改善，再经过脱水干化污泥体积可减少85%以上，且主要成分为无机物，有效地实现了污泥的减量化、稳定化和资源化，具有广阔的应用前景。

Description

一种城市污泥三步两段式厌氧发酵产沼气的方法
技术领域
本发明属固废资源化领域，具体涉及一种城市污泥三步两段式厌氧发酵产沼气的方法。
背景技术
随着污水处理技术的推广及经济社会的不断发展，污泥产量日益增加，直接导致污泥问题的日益紧迫，据统计中国城市剩余污泥产量达2.2×107吨，而且每年还以大约10%的速度增长。污泥成分复杂，含有大量的有机污染物，有毒有害的重金属，病原微生物、寄生虫卵，盐类以及放射性核素等难降解物质，如果处理不当，排放后会对环境造成严重的污染，污泥的处理与处置已经成为了亟待解决的问题。同时污泥中含有大量有机物，可以通过厌氧消化产生沼气，回收污泥中生物质能，实现污泥的减量化、无害化和资源化，是污泥的一种重要处理技术。
然而，现有的污泥厌氧消化有机物去除率仅为40%~50%，污泥厌氧消化的产物—沼渣仍然有较高的有机物含量，这部分有机物主要为难生物降解的惰性有机物，无法通过生化方法去除。目前，世界上能源危机及资源危机日益严重，沼渣作为厌氧消化的阶段产物，仍具有非常大的能源及资源价值，如何对沼渣进行处理以便更彻底地利用污泥中的有机物，并进一步做到污泥减量化，已经是非常重要的课题。
发明内容
本发明的目的是提出一种城市污泥三步两段式厌氧发酵产沼气的方法，针对现有单步污泥传统厌氧消化技术存在的不足，通过将第一步厌氧消化所产生的沼渣置于高温高压的反应装置中通入氧化剂进行湿式氧化，将沼渣中的大分子难降解有机物分解成小分子，改变沼渣的成分和结构，提高其生物降解性，从而更彻底地降解污泥中的有机物，达到污泥减量化、资源化的目的。
本发明提出的城市污泥三步两段式厌氧发酵产沼气的方法，包括以下步骤：
(1)对城市污泥进行厌氧消化处理，处理温度为33~37℃或53~57℃，处理时间为15~90天。
    (2)将步骤(1)厌氧消化所剩沼渣置于承压反应装置中进行湿式氧化，依不同污泥性质将温度设定为120~320℃，通入氧化剂使气压为0.5~20Mpa，反应时间为20-90min；
(3)将步骤(2)湿式氧化后沼渣冷却至室温，冷却后对其进行厌氧消化处理，处理温度为33~37℃或53~57℃，处理时间为15~90天。
本发明中，步骤(2)中氧化剂可以为氧气、空气或过氧化氢中的任意一种。
本发明中，所述承压反应装置采用高温高压反应釜。
本发明提出的利用湿式氧化改善污泥厌氧消化性能的方法，其突出特点是先对污泥进行一步厌氧消化处理，之后在高温高压的条件下利用氧化剂对厌氧消化所剩沼渣进行湿式氧化，将其中的大分子难降解有机物分解成小分子，改变沼渣的成分和结构，提高其可生化性，之后再进一步对沼渣进行厌氧消化。本发明方法能够有效减少污泥体积，提高总有机物降解率，是实现污泥减量化、资源化的有效手段。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明。
实施例1：
某污水处理厂城市污泥性质如下表所示。
Figure 2012102416351100002DEST_PATH_IMAGE002
先将污泥置于厌氧消化罐中在35±2℃条件下中温厌氧消化，停留时间30天。之后取厌氧消化罐沼渣送入高温高压反应釜中进行湿式氧化，温度设定为150- 200℃，充入空气使反应压力为2.0MPa，反应时间1h，再将经湿式氧化后沼渣冷却至室温送入厌氧消化罐中在35±2℃条件下中温厌氧消化，停留时间15天。经三步两段厌氧发酵后污泥VSS去除率(污泥消化率)达72.9%-81.3%，与传统单步中温厌氧消化工艺相比提升了约60%-110%，污泥体积减少85%以上，所形成的滤饼可直接填埋。     实施例2：
某污水处理厂城市污泥性质如下表所示。
Figure 2012102416351100002DEST_PATH_IMAGE004
先将污泥置于厌氧消化罐中在35±2℃条件下中温厌氧消化，停留时间20天。之后取厌氧消化罐沼渣送入高温高压反应釜中进行湿式氧化，温度设定为180- 200℃，充入空气使反应压力为2.0-3.0MPa，反应时间1h，再将经湿式氧化后沼渣冷却至室温送入厌氧消化罐中在35±2℃条件下中温厌氧消化，停留时间10天。经三步两段厌氧发酵后污泥COD去除率达87.6%-92.3%，VSS去除率(污泥消化率)达到67.4-71.5%，之后再经过离心脱水，污泥体积减少95%，所形成的滤饼可直接填埋。

Claims (3)

1.城市污泥三步两段式厌氧发酵产沼气的方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)对城市污泥进行厌氧消化处理，处理温度为33~37℃或53~57℃，处理时间为15~90天；
(2)将步骤(1)厌氧消化所剩沼渣置于承压反应装置中进行湿式氧化，依不同污泥性质将温度设定为120~320℃，通入氧化剂使气压为0.5~20Mpa，反应时间为20-90min；
(3)将步骤(2)湿式氧化后沼渣冷却至室温，冷却后对其进行厌氧消化处理，处理温度为33~37℃或53~57℃，处理时间为15~90天。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述氧化剂为氧气、空气或过氧化氢中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述承压反应装置采用高温高压反应釜。
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