一種提高剩余污泥電化學產(chǎn)氫效率的裝置和方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及剩余污泥資源化利用技術領域，具體涉及一種提高剩余污泥電化學產(chǎn) 氫的裝置和方法。
【背景技術】
[0002] 剩余污泥的厭氧消化過程極為復雜，大體而言，主要經(jīng)歷四個過程：水解階段、產(chǎn) 酸階段、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段。
[0003] 利用電化學系統(tǒng)可以極大的提高剩余污泥厭氧消化產(chǎn)氫的效率，但同時不可避免 的產(chǎn)生副產(chǎn)物甲烷，降低產(chǎn)氫效率。因此有必要對剩余污泥中的甲烷微生物進行定時的殺 滅。同時，在殺滅甲烷微生物時會產(chǎn)生大量的有機物，也有利于產(chǎn)氫作用。
[0004] 因此為了提高產(chǎn)氫效率，必須同時降低產(chǎn)氣率，即抑制產(chǎn)甲烷菌，以減少酸的損 耗。其中，通過控制污泥泥齡（即SRT，固體停留時間）是一種較為常見的方式，利用產(chǎn)酸菌 和產(chǎn)甲烷菌不同的倍增時間，設置不同的固體停留時間，以達到剔除產(chǎn)甲烷菌的目的。
[0005] 例如，公開號為CN1850582A的中國發(fā)明專利申請文獻公開了一種利用污水處理 廠剩余污泥產(chǎn)氫的熱處理-發(fā)酵集成工藝與操作方法。該集成工藝主要由污泥調(diào)理、預熱 處理和厭氧發(fā)酵三部分組成，操作方法是將剩余污泥先進行濃度/pH調(diào)節(jié)，然后進行熱預 處理，最后通過厭氧發(fā)酵產(chǎn)生氫氣。采用適當?shù)臒崽幚砟軌蚴刮勰嘀杏袡C質(zhì)釋放和有效地 抑制污泥厭氧消化過程中的甲烷化，從而穩(wěn)定產(chǎn)生氫氣。
[0006][0007] 傳統(tǒng)的使用連續(xù)流和半連續(xù)流反應器控制SRT的方法，一般都會存在兩個問題， 其一，運行/實驗時間一長，難免會存在空氣漏進的情況，不能保證嚴格的厭氧環(huán)境，難免 對污泥厭氧消化產(chǎn)氫造成影響；其二，因為是不斷排出舊泥注入新泥的過程，不能保證進 入的新泥的內(nèi)部組分和反應器內(nèi)部污泥的組分相同，那么污泥停留時間的設置則會存在偏 差，極端一點講，假如進入的新泥所含產(chǎn)甲烷菌的量比排出舊泥的要多，那么設置SRT沒什 么意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明提供了一種提高剩余污泥電化學產(chǎn)氫效率的裝置和方法，通過殺滅產(chǎn)甲烷 菌來控制污泥泥齡，可以保證過程完全封閉，克服以上所說的兩個缺點。
[0009] 一種提高剩余污泥電化學產(chǎn)氫效率的方法，包括：將剩余污泥連續(xù)導入電化反應 器中進行電化學厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫，電化學厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫過程中定期抽取所述電化學反應器中 的污泥進行滅菌處理，再將滅菌處理后的污泥返回至電化學反應器中。
[0010] 固體停留時間（SRT)，solid retention time，是剩余污泥在處理構(gòu)筑物內(nèi)的平均 駐留時間，即污泥齡。其單位一般為天（d)。可通過控制污泥齡選擇活性污泥系統(tǒng)中微生物 的種類：如果某種微生物的世代期比活性污泥系統(tǒng)長，則該類微生物在繁殖出下一代微生 物之前，就被以剩余活性污泥的方式排走，該類微生物就不能在系統(tǒng)內(nèi)繁殖后代。反之如果 某種微生物的世代期比活性污泥系統(tǒng)的泥齡短，則該種微生物在被以剩余活性污泥的形式 排走之前，可繁殖出下一代。
[0011] 電化學反應器內(nèi)剩余污泥采用連續(xù)進樣，污泥區(qū)內(nèi)采用全混流控制，在電化學厭 氧發(fā)酵產(chǎn)氫過程中，通過污泥抽取管道定時從厭氧發(fā)酵反應器內(nèi)抽取定量污泥進入滅菌裝 置，在滅菌裝置內(nèi)通過物理手段單獨對抽取的部分污泥進行處理，將處理完的污泥通過污 泥抽取管道打回單室電化學反應器，從而完成對污泥泥齡的控制。
[0012] 作為優(yōu)選，污泥的抽取頻率為12~24h -次。
[0013] 作為優(yōu)選，每次抽取污泥的量通過如下公式計算：
【主權(quán)項】
1. 一種提高剩余污泥電化學產(chǎn)氫效率的方法，包括：將剩余污泥連續(xù)導入電化反應器 中進行電化學厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫，其特征在于，電化學厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫過程中定期抽取所述電化 學反應器中的污泥進行滅菌處理，再將滅菌處理后的污泥返回至電化學反應器中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述提高剩余污泥電化學產(chǎn)氫效率的方法，其特征在于，污泥的抽 取頻率為12~24h -次。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述提高剩余污泥電化學產(chǎn)氫效率的方法，其特征在于，每次抽取 污泥的量通過如下公式計算：
其中，乂&為電化學反應器體積，f為抽取頻率，T為污泥泥齡。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述提高剩余污泥電化學產(chǎn)氫效率的方法，其特征在于，滅菌的方 法為紫外線滅菌，高溫滅菌，高壓滅菌或微波滅菌。
5. -種提高剩余污泥電化學產(chǎn)氫效率的裝置，其特征在于，包括： 電化學反應器；滅菌裝置；連接所述電化學反應器與滅菌裝置的污泥抽取管道；以及 設置在所述污泥抽取管道上的蠕動泵。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述提高剩余污泥電化學產(chǎn)氫效率的裝置，其特征在于，所述電化 學反應器為單室電化學反應器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述提高剩余污泥電化學產(chǎn)氫效率的裝置，其特征在于，所述單室 電化學反應器包括： 反應器殼體； 位于所述反應器殼體上的進水口、出水口、氣體收集口和污泥抽取口； 以及設置在所述反應器殼體內(nèi)部的電極、攪拌裝置和三相分離器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述提高剩余污泥電化學產(chǎn)氫效率的裝置，其特征在于，所述進水 口位于反應器殼體的底部，所述出水口位于反應器殼體的上部，所述氣體收集口位于反應 器殼體的頂部，所述污泥收集口位于反應器殼體的中部。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述提高剩余污泥電化學產(chǎn)氫效率的裝置，其特征在于，所述滅菌 裝置容納污泥的體積為VT~V，其中V為電化學反應器體積，T為污泥泥齡。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高剩余污泥電化學產(chǎn)氫效率的裝置和方法，方法包括：將剩余污泥連續(xù)導入電化反應器中進行電化學厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫，電化學厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫過程中定期抽取所述電化學反應器中的污泥進行滅菌處理，再將滅菌處理后的污泥返回至電化學反應器中。裝置包括：電化學反應器；滅菌裝置；連接所述電化學反應器與滅菌裝置的污泥抽取管道；以及設置在所述污泥抽取管道上的蠕動泵。本發(fā)明通過殺滅產(chǎn)甲烷菌來控制污泥泥齡，提高產(chǎn)氫效能。
【IPC分類】C12M1-107, C12P3-00, C12M1-12
【公開號】CN104762330
【申請?zhí)枴緾N201510180996
【發(fā)明人】厲炯慧, 陳群華, 劉文輝, 郭茂新, 張再平, 陳英, 喻濤
【申請人】浙江工商大學
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年4月16日