本發(fā)明涉及一種采用臥式厭氧反應(yīng)器處理剩余污泥的運(yùn)行方法，屬于有機(jī)固體廢物處理處置技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

剩余污泥是指從二次沉淀池和沉淀區(qū)等排出系統(tǒng)外的活性污泥。剩余污泥主要成份是蛋白質(zhì)和多糖等有機(jī)物，并含有對人體健康有害的病原微生物。隨著我國城市化水平的不斷提高，由于在市政工程中存在“重水輕泥”的現(xiàn)象，對污泥處理處置的重視和投入跟不上污水處理的發(fā)展趨勢。2011年到2015年期間，每年平均產(chǎn)80％含水率的濕污泥約為4800萬噸。預(yù)計(jì)到2020年這一數(shù)值會達(dá)到6000萬噸，污泥產(chǎn)量的不斷增加對環(huán)境造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。

剩余污泥的處理處置方法包括焚燒，填埋，好氧干化和厭氧消化等，相對于其它技術(shù)，厭氧消化技術(shù)在污泥處理處置方面具有優(yōu)勢，厭氧消化不但可以實(shí)現(xiàn)污泥的減量化，而且還能殺滅污泥中的病原微生物，穩(wěn)定污泥性質(zhì)，改善污泥的衛(wèi)生質(zhì)量。傳統(tǒng)的污泥厭氧消化底物為濃縮池污泥，污泥含水率達(dá)到95％，消化系統(tǒng)存在大量的沼液，大量沼液的存在需要增溫系統(tǒng)提供大量的熱能。污泥高固態(tài)消化能提高消化底物的含固率，減少消化體系中水分含量。高固態(tài)厭氧消化克服了傳統(tǒng)厭氧處置的不足，提高了單位有機(jī)物的處理量，提升了消化效率，同時大大降低了沼液的產(chǎn)生量。對剩余污泥進(jìn)行高固態(tài)發(fā)酵時，如采用傳統(tǒng)的立式消化裝置，存在一定的不足，由于剩余污泥的粘度和密度較大，厭氧處理時污泥容易堆積在底部，造成局部酸化，傳質(zhì)傳熱受阻，發(fā)酵速率較慢等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種處理剩余污泥的方法，利用帶有推流式攪拌裝置的臥式反應(yīng)器，厭氧消化含固率18-20％的剩余污泥。

本發(fā)明的第一個目的是提供一種剩余污泥的處理方法，所述方法是采用連續(xù)進(jìn)料的方式，每天向含有厭氧污泥的臥式反應(yīng)器中進(jìn)料好氧剩余污泥進(jìn)行處理，污泥停留時間32～38d。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述進(jìn)料是按容積計(jì)，每40～50t厭氧污泥中以1～1.2t/d的方式進(jìn)料，以0.8～0.9t/d出料。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述臥式厭氧反應(yīng)器已于公開號為106477842a的發(fā)明專利申請中公開。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述剩余污泥的含固率為18～20％。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述剩余污泥的ph為7.2～8.0、ts18～20％、vs/ts55～60％、氨氮20～26mg/kg、總碳135～160g/kg、總氮25～30g/kg、碳氮比5.0～5.5。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述剩余污泥的ph為7.6、ts20％、vs/ts55～60％、氨氮23.15mg/kg、總碳148.63g/kg、總氮27.84g/kg、碳氮比5.3。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述方法是在臥式厭氧反應(yīng)器中先進(jìn)行厭氧消化。

本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述方法具體是：(1)向臥式厭氧反應(yīng)器中一次性進(jìn)料剩余污泥40t，厭氧消化60～75d；(2)采用連續(xù)進(jìn)料的方法，每天進(jìn)料1～1.2t好氧污泥，連續(xù)進(jìn)料118d；每日攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為5r/min。

本發(fā)明還提供所述方法在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用。

有益效果：本發(fā)明針對含固率18-20％的剩余污泥，采用配備太陽能保溫系統(tǒng)的臥式反應(yīng)器進(jìn)行厭氧消化處理。每日進(jìn)料1～1.2噸，出料800-900kg，污泥產(chǎn)沼氣率達(dá)到294ml/gvs，蛋白質(zhì)和多糖降解率分別為39.5％和37.4％，相比非連續(xù)進(jìn)料提高了3.4～7.3％，消化過程中氨氮含量不斷累積，最大值達(dá)到795mg/kg，污泥脫氫酶活性最大值為312tfμg/(ml·h)。通過高固態(tài)臥式厭氧消化反應(yīng)器的穩(wěn)定運(yùn)行，產(chǎn)氣效率顯著提高，每日污泥進(jìn)料負(fù)荷最高達(dá)到10gts/l.d，比傳統(tǒng)的濕式厭氧消化高出2～3倍。

附圖說明

圖1為反應(yīng)器裝置示意圖；r1，r2，r3和r4分別表示四個取樣口。

圖2為消化過程中ph的變化；

圖3為消化過程中產(chǎn)氣和溫度的變化；

圖4為消化過程中vfa的變化；

圖5為厭氧消化中氨氮的變化情況；

圖6為厭氧消化過程中vs的變化；

圖7為厭氧消化中蛋白質(zhì)的變化；

圖8為厭氧消化過程中多糖的變化。

具體實(shí)施方式

剩余污泥為污水處理廠帶式壓濾機(jī)出泥，污泥性質(zhì)見表1。

表1好氧剩余污泥性質(zhì)

實(shí)施例1

采用連續(xù)進(jìn)料的方式，每天向含有厭氧污泥的臥式污泥反應(yīng)器中進(jìn)料好氧剩余污泥進(jìn)行處理(圖1)。每天進(jìn)料1-1.2t，出料0.8-0.9t。每日污泥進(jìn)料負(fù)荷最高達(dá)到10gts/l.d，比傳統(tǒng)的濕式厭氧消化高出2～3倍。

ph是評價(jià)厭氧發(fā)酵體系穩(wěn)定性最重要的指標(biāo)之一，ph會影響到產(chǎn)甲烷微生物的活性，進(jìn)而影響甲烷產(chǎn)量。厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷微生物最適合的ph范圍為6.5-8.2，超出此范圍，產(chǎn)甲烷微生物就會受到抑制。

采用5r/min的攪拌速率對反應(yīng)器中的污泥進(jìn)行攪拌，對反應(yīng)器運(yùn)行過程進(jìn)行監(jiān)測。反應(yīng)器連續(xù)運(yùn)行下四個取樣口污泥ph的變化情況如圖2所示，從圖中可以看出，r1取樣口污泥前30天ph由7.96降低到7.26，30天后ph值逐漸上升，到118天ph值增加到7.68，。r2，r3和r4組取樣口污泥的變化趨勢與r1組污泥變化趨勢基本一致，但變化幅度較小，最終穩(wěn)定在7.6～8.1之間。第118天r1組ph達(dá)到7.66，r2組為7.86，r3組為7.95，r4組為8.09。

圖3為反應(yīng)器產(chǎn)氣量和溫度的變化情況，從圖可知，反應(yīng)器內(nèi)溫度在32.8℃到43.5℃范圍內(nèi)波動，產(chǎn)沼氣量在12.5m³至24m³范圍內(nèi)變化，運(yùn)行前10天反應(yīng)器產(chǎn)氣量由15.5m³增加到22m³，并在前30天穩(wěn)定在22m³，運(yùn)行30到65天由于梅雨季節(jié)的影響，反應(yīng)器溫度由38℃降低到32℃，產(chǎn)氣量也隨之發(fā)生波動。反應(yīng)器運(yùn)行的第60天到第70天梅雨季節(jié)結(jié)束，反應(yīng)器溫度回升至37℃，沼氣產(chǎn)量也在10天內(nèi)迅速回升至22m³，可見反應(yīng)器溫度波動8-10℃不會對反應(yīng)器的運(yùn)行造成不可逆的影響，當(dāng)溫度回升時反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)甲烷菌也迅速恢復(fù)到原來的活性。反應(yīng)器從70天運(yùn)行到118天時，溫度達(dá)到38℃并持續(xù)上升，在第105天達(dá)到最高溫度43.5℃，產(chǎn)沼氣量維持在21-23m³，在此期間，產(chǎn)氣量始終維持穩(wěn)定狀態(tài)。最終污泥的產(chǎn)沼氣率達(dá)到294ml/gvs。

厭氧發(fā)酵過程中，有機(jī)物逐步被微生物轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性脂肪酸(vfa)，vfa可作為產(chǎn)甲烷菌的底物，通過自身代謝作用生成甲烷。如圖4所示，反應(yīng)器的vfa由12700mg/kg降低至2000mg/kg，可見，vfa利用率顯著提高。

圖5為反應(yīng)器運(yùn)行過程中氨氮濃度的變化情況，r2組污泥氨氮濃度最高上升到710mg/kg，r3組污泥氨氮濃度上升到740mg/kg，r4組污泥氨氮濃度上升到770mg/kg，r1組污泥氨氮濃度略有降低。

運(yùn)行過程中vs的變化情況如圖6，反應(yīng)前期4個取樣口污泥vs都在6.2％～6.5％，此時四個取樣口污泥vs/ts約為34.8％，運(yùn)行前30天4組污泥vs均有上升的趨勢，r1組污泥vs增幅最大，從6.7％增加到10.7％，r2組污泥vs增幅第二，從6.4％提高到9.3％，r3組污泥vs增幅第三，從6.2％增至7.9％，r4組污泥vs增幅最小，從6.4％提高到7.1％。當(dāng)消化時間達(dá)到30天后4組污泥vs值保持相對穩(wěn)定，每日定量的進(jìn)泥不會使反應(yīng)器內(nèi)污泥性質(zhì)有較大改變，反應(yīng)器運(yùn)行中污泥的停留時間約為35天，vs降解率達(dá)到49.7％。

圖7為污泥中蛋白質(zhì)濃度的變化趨勢，由于新進(jìn)入的污泥使反應(yīng)器內(nèi)的未降解的有機(jī)物增加，蛋白質(zhì)含量隨之提高，經(jīng)過反應(yīng)器的處理，蛋白質(zhì)濃度由420mg/kg降低至260～280mg/kg，蛋白質(zhì)降解率為39.5％。

圖8為消化過程中污泥中多糖含量的變化，通過20到30天的進(jìn)料后，多糖的量保持相對穩(wěn)定，r1組污泥多糖含量穩(wěn)定在310mg/kg左右，r2組污泥多糖含量穩(wěn)定在280mg/kg左右，r3組污泥多糖含量穩(wěn)定在約255mg/kg，r4組幾乎沒有變化，多糖含量維持在195mg/kg左右。整個消化過程來看，多糖含量由300～320mg/kg降低至180～200mg/kg，降解率為37.4％。

對照例1

不采用連續(xù)進(jìn)料的方式，直接以剩余污泥進(jìn)行發(fā)酵，結(jié)果顯示，消化反應(yīng)經(jīng)過3個月的運(yùn)行，污泥產(chǎn)沼氣率達(dá)到274ml/gvs，甲烷含量為58％，vs轉(zhuǎn)化率達(dá)到46％，蛋白質(zhì)和多糖降解率分別為36.7％和30.1％，消化過程中vfa含量最大值為2395mg/kg，消化過程中氨氮濃度一直緩慢增加，最大值約124.3mg/kg。

雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例公開如上，但其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術(shù)的人，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可做各種的改動與修飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。