CN103172229A - 一种消除或减少沼气中硅氧烷以及色度物质的预处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及污水处理领域，具体为一种消除或减少沼气中硅氧烷以及色度物质的预处理方法。该方法首先使污泥进入浓度调节池，调整其浓度，调整浓度后的污泥分为两部分，其中一部分污泥直接进入厌氧消化罐，另一部分污泥先进行预处理，经过预处理后的污泥再进入厌氧消化罐，在厌氧消化罐中进行厌氧消化反应，所产的沼气通过沼气管进入沼气储存罐，随后沼气进行脱硅，去除其中的硅氧烷后再进入沼气利用设备。通过本技术方案，可消除或减少沼气中的硅氧烷和色度物质，保护沼气利用设备，可减少沼气净化处理成本和沼气利用设备的维护成本；可实现智能化分析和控制，扩大污泥厌氧消化工艺的技术优势和市场可接受性。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理领域，涉及一种通过物理或化学方法对污泥进行部分或全部预处理，实现有效降低污泥厌氧消化所产沼气中硅氧烷和色度物质的浓度预处理的方法。
背景技术
厌氧消化是生产实践中污泥处理的常见形式，其产品之一是可再生能源沼气，其主要成分是甲烷和二氧化碳，此外还有含有一氧化碳、氢气、氨、氧气、硅氧烷和各种色度物质。色度物质包括醇、烷、脂、苯、酚、酸类等物质，硅氧烷是烷类物质中重要的部分，就其对沼气品质的影响而言是最重要的烷类物质，因为硅氧烷燃烧时会生成二氧化硅结晶，二氧化硅结晶是玻璃和石英的主要成分，对发动机损害极大。除此以外，硅氧烷还会在管路系统沉积，堵塞管路。为保护发动机和管路，需要将硅氧烷去除。常用的去除硅氧烷的方法有冷却法、活性炭吸附法、化学洗涤法等。一般情况下，去除硅氧烷的成本与硅氧烷的浓度正相关，即硅氧烷浓度越高，处理成本就越高。硅氧烷按照分子结构特征分为环状硅氧烷和线状硅氧烷，分别用字母D和L表示，如D1~D12，L1~L12，其中字母后面的数字表示分子式里硅原子的个数。
硅氧烷来自污水，包括生活污水和工业废水净化过程所产生的污泥。部分硅氧烷在污水厂的处理流程中就逃逸到大气中，其余的部分进入污泥。污泥在厌氧消化过程中，部分硅氧烷挥发进入气相，成为沼气中的痕量物质，浓度从几毫克/升到几百毫克/升。
除此以外，一些色度物质也能损害管路系统，增加沼气系统的使用和维护成本，与硅氧烷类似，所以在生产利用的时候也需要去除。
发明内容
本发明正是基于以上技术问题，提供一种可节省后续脱硅工艺运行成本、有效降低污泥厌氧消化所产生的沼气中硅氧烷和色度物质的浓度的预处理方法。
本发明的技术方案为：
一种消除或减少沼气中硅氧烷以及色度物质的预处理方法，首先使污泥进入浓度调节池，其污泥包括本厂污泥或外厂污泥，如果是外厂的污泥，则需首先进入污泥收集池，以调节流量和泥质。如果仅为本厂的污泥，则直接进入浓度调节池调节其浓度，如果本厂的污泥浓度较高，则需要对污泥进行稀释，如果本厂的污泥浓度较低，则需要对污泥进行浓缩，调节后污泥的浓度为0.5%~10%。这里污泥的浓度是指其中的干物质的质量百分含量。
经调整浓度后的污泥分为两部分，污泥按比例分配的目的是为了确保气体中硅氧烷含量达标，并使处理成本最低。分配的比例为质量比，例如可以选用3:7，也可以选用4:6，等，其中的一部分污泥直接进入厌氧消化罐，另一部分污泥先进行预处理，经过预处理后的污泥再进入厌氧消化罐，这两部分的污泥均在厌氧消化罐中进行厌氧消化反应，然后形成的沼气通过沼气管进入沼气储存罐，从厌氧消化罐的底部排出污泥。进入沼气储存罐后沼气进行沼气脱硅，去除其中的硅氧烷后在进入沼气利用设备，沼气利用设备，其产生的热量有一部分可提供给厌氧消化罐，这里维持厌氧消化罐温度就不需要消耗额外的能源了。
污泥预处理的方法可以采用①40～300℃的高温蒸煮、②采用压力为0.1MPa以上的力压蒸煮、③污泥球磨机处理、④压力为0.1-20 MPa的高压均质器处理、⑤电压5000-100,000伏特的高压脉冲放电处理、⑥采用污泥离心机裂解机处理、⑦污泥撞靶处理、⑧超声波处理等方法中的任意一种。污泥预处理的目的是为了改变污泥的微观结构，使其影响污泥厌氧消化系统的产沼特性，理由如下：一是在预处理过程中即可对色度物质和硅氧烷进行去除，这部分可大概可消除20%的色度物质和30%的硅氧烷；另一个是经处理的污泥能够释放出生物酶，很大程度上阻止厌氧消化时色度物质和硅氧烷向气相的转化，从而降低色度物质和硅氧烷在沼气中的浓度。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
（一）消除或减少沼气中的硅氧烷和色度物质，保护沼气利用设备，可减少沼气净化处理成本和沼气利用设备的维护成本；
（二）可实现智能化分析和控制，扩大污泥厌氧消化工艺的技术优势和市场可接受性。
附图说明
图1为本发明的生产工艺流程图；
图2为本发明中的实施例1中的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。
如图1所示，来自外厂的污泥首先进入污泥收集池A，在污泥收集池A中污泥被整理后与本厂的污泥一起进入浓度调节池B，在浓度调节池B中可以对污泥进行浓缩，浓度调节池B中待消化的污泥被分成两个部分P1和P2，P1要经过污泥预处理C步骤后才进入厌氧消化罐E，而P2则在浓度调节之后直接进入厌氧消化罐E，由于对色度物质和硅氧烷的抑制主要来自P1，因此，对于给定的污泥，通过选择P1和P2之间的比例可以在一定范围内控制沼气中硅氧烷和色度物质的浓度。这个浓度取决于后续脱硅设备的运行成本曲线，调节P1和P2比例的目的就是使硅氧烷和色度物质的浓度处在脱硅设备的经济运行范围内。包括一种极端情况：P1=100%, P2=0%，即全部污泥均经过预处理才进入厌氧消化罐。厌氧消化罐的底部可以排出经过厌氧消化反应后的废弃熟污泥，这些熟污泥可以焚烧处置或另作它用。
由图可见，污泥进入污泥预处理环节前要进行浓度调节，以便于处理。一般情况下，污泥厌氧消化设施建在污水厂里，本厂的污泥可直接进入浓度调节池（污泥浓缩池或者浓缩机）将浓度调节至适当值，比如污泥含固率（即污泥中固体的质量百分含量）为0.5%-10%；外厂的污泥首先进入污泥收集池，随后在浓度调节池将含固率调节至上述数值。例如，外厂的污泥往往以脱水污泥的形式运达，这种污泥需要在浓度调节池加水稀释。
然后厌氧消化罐E中产生的沼气通过沼气管进行沼气储存罐F，然后再进行沼气脱硅步骤H，去除其中含有的硅氧烷，再将去除硅氧烷后的沼气接入沼气利用设备。
实施例1：
某城市污水厂的原水进入初沉池进行初沉，然后进入生物池中，通过生物工艺降解其中的污染物，然后进入二沉池再次沉淀，实现泥水分离。二次沉淀后的污泥一部分为回流污泥，返回与经过初沉的污泥一起再次进入生物池，二沉污泥中的另外一部分（微生物增值产生的污泥）进入浓缩机进行浓缩，浓缩至5%，然后将其30%二沉池污泥通过超声波破壁处理，如图2所示，超声波频率为20-60 kHz,处理能量输入为 3.5 Wh/L。处理污泥与其余污泥混合后进入厌氧消化罐进行厌氧消化反应，消化周期15天，温度37度，经气体色度仪和硅氧烷分析仪检测，所产沼气中色度物质和硅氧烷质量百分含量减少60%以上。
实施例2：
污泥同上，只是将其中质量百分含量约50%的二沉污泥通过污泥球磨机破壁处理，能量输入为 5 Wh/L。另外的质量百分含量约50%的污泥直接进入厌氧消化罐中，两部分污泥混合后在厌氧消化罐进行厌氧消化反应，消化周期20天，温度36度。经仪器分析，沼气中色度物质和硅氧烷质量百分含量降低约30%。
实施例3：
污泥同上，只是将其中70%的二沉污泥通过撞靶破壁预处理，能量输入为 8Wh/L，两部分污泥混合后进入厌氧消化罐进行厌氧消化反应，消化周期20天，温度37度。经仪器分析，沼气中硅氧烷的质量百分含量降低40%。
实施例4：
污泥同上，全部的污泥通过高温蒸煮预处理，温度270度（摄氏），能量输入为 10 Wh/L，污泥经过蒸煮后进入厌氧消化罐进行厌氧消化反应，消化周期20天，温度37度。经仪器分析，沼气中硅氧烷的质量百分含量约降低50%。
实施例5：
污泥同上，全部的污泥通过高压蒸煮处理，蒸煮器压力0.5 MPa，污泥随后进入厌氧消化罐进行厌氧消化反应，消化周期20天，温度37度。经仪器分析，沼气中硅氧烷的质量百分含量降低42%。
实施例6：
污泥同上，全部的污泥通过高压均质处理，工作压力5 MPa，污泥随后进入厌氧消化罐进行厌氧消化反应，消化周期24天，温度37度。经仪器分析，沼气中硅氧烷质量百分含量降低53%。
实施例7：
污泥同上，全部的污泥通过高压电脉冲处理，工作电压35000 伏特，污泥随后进入厌氧消化罐进行厌氧消化反应，消化周期20天，温度37度。经仪器分析，沼气中硅氧烷质量百分含量降低30%。
实施例8：
污泥同上，全部的污泥通过离心破壁机处理，能量输入10 Wh/L，污泥随后进入厌氧消化罐进行厌氧消化反应，消化周期24天，温度37度。经分析，沼气中硅氧烷浓度降低40%。
Claims (10)
1.一种消除或减少沼气中硅氧烷以及色度物质的预处理方法，其特征在于：
该方法首先使污泥进入浓度调节池，调整其浓度，调整浓度后的污泥分为两部分，其中一部分污泥直接进入厌氧消化罐，另一部分污泥先进行预处理，经过预处理后的污泥再进入厌氧消化罐，在厌氧消化罐中进行厌氧消化反应，所产的沼气通过沼气管进入沼气储存罐，随后沼气进行脱硅，去除其中的硅氧烷后再进入沼气利用设备。
2.根据权利要求1所述的消除或减少沼气中硅氧烷以及色度物质的预处理方法，其特征在于：所述的沼气利用设备，其产生的热量部分提供给厌氧消化罐。
3.根据权利要求1所述的消除或减少沼气中硅氧烷以及色度物质的预处理方法，其特征在于：所述的污泥预处理的方法为采用40～300℃的高温蒸煮。
4.根据权利要求1所述的消除或减少沼气中硅氧烷以及色度物质的预处理方法，其特征在于：所述的污泥预处理的方法采用压力为0.1MPa以上的压力蒸煮。
5.根据权利要求1所述的消除或减少沼气中硅氧烷以及色度物质的预处理方法，其特征在于：所述的污泥预处理的方法采用污泥球磨机处理。
6.根据权利要求1所述的消除或减少沼气中硅氧烷以及色度物质的预处理方法，其特征在于：所述的污泥预处理的方法采用压力为0.1MPa以上的高压均质处理。
7.根据权利要求1所述的消除或减少沼气中硅氧烷以及色度物质的预处理方法，其特征在于：所述的污泥预处理的方法采用电压5000伏特以上的高压脉冲放电处理。
8.根据权利要求1所述的消除或减少沼气中硅氧烷以及色度物质的预处理方法，其特征在于：所述的污泥预处理的方法采用污泥离心破壁机处理。
9.根据权利要求1所述的消除或减少沼气中硅氧烷以及色度物质的预处理方法，其特征在于：所述的将污泥进入浓度调节池，其污泥包括本厂污泥或外厂污泥，外厂污泥进入浓度调节池之前需先进入污泥收集池，以调节流量，使外厂污泥均匀分布。
10.根据权利要求1所述的消除或减少沼气中硅氧烷以及色度物质的预处理方法，其特征在于：所述的污泥预处理的方法采用超声波破壁。
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