一種利用造紙剩余污泥沼氣化的工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于固體廢棄物處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種造紙剩余污泥資源化處理技術(shù)， 尤其涉及一種利用造紙剩余污泥沼氣化的工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國城市化和工業(yè)化建設(shè)的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)污水和工業(yè)污水處理率逐年提 高，污水處理廠剩余污泥產(chǎn)量也急劇增加。造紙污泥主要來源于造紙企業(yè)的廠外廢水處理 廠，通常包括一級沉淀污泥、二級生化處理污泥，還有一些處理廠采用了三級處理，因此 還包括三級絮凝沉淀污泥。由于各級廢水處理設(shè)施進水水質(zhì)不同，污泥成分也各不相同。 根據(jù)目前我國的技術(shù)狀況，造紙行業(yè)能達到污水排放標準，但現(xiàn)在的問題是造紙污泥無論 采取填埋、焚燒、投海等何種處置方式，都存在二次污染、耗費能源、處置空間的問題。據(jù)統(tǒng) 計，制漿造紙工業(yè)廢水處理廠的污泥處置費用約占水處理裝置運行費用的50%以上。如果 改變造紙污泥的廢棄物性質(zhì)，使其作為資源加以利用，便可妥善解決上述問題。因此，資源 化利用是今后造紙污泥處置的研宄方向。
[0003] 國際上污泥處理以厭氧消化和堆肥為主，污泥處置以土地利用、焚燒、灰渣利用為 主。美國地區(qū)主要通過厭氧消化、堆肥、投堿穩(wěn)定污泥，穩(wěn)定化處理后的濃縮污泥可土地利 用。加拿大則采用三等級質(zhì)量系統(tǒng)，將污泥分門別類地應(yīng)用于綠化、農(nóng)業(yè)、林業(yè)。而歐洲法 國、德國和荷蘭等地，焚燒比例較高，英國、挪威、丹麥等則側(cè)重土地利用，但對重金屬的含 量有嚴格的要求，并規(guī)定不能施用污泥的作物類型。日本和韓國由污泥焚燒、熱干化、填海 轉(zhuǎn)向堆肥、灰渣利用，并將堆肥產(chǎn)品用于園林、綠地，或利用污泥發(fā)電、供熱。
[0004] 在我國，常見的污泥處理技術(shù)主要有衛(wèi)生填埋、焚燒、直接烘干等。據(jù)統(tǒng)計，污泥填 埋占20%，堆肥土地利用的比例為10%，焚燒占6%，仍有60%多的污泥未得到穩(wěn)定化、無 害化處理處置，大部分都是外運棄置或簡易堆放，嚴重影響周邊衛(wèi)生。另外，我國污泥處理 的投資比例僅占污水處理廠的20%?45%，而發(fā)達國家最高可達70%。因此，為促進我國 污水行業(yè)健康快速發(fā)展，妥善解決污泥的安全處置問題勢在必行。
[0005] 在眾多的污泥處理方法中，厭氧消化由于其高效的能量回收和較低的環(huán)境影響是 目前國際上應(yīng)用最為廣泛的污泥穩(wěn)定化和資源化的處理方法。它可以使污泥中揮發(fā)性懸浮 固體（VS)含量減少30%?50%，從而使污泥達到穩(wěn)定，并有利于后續(xù)的脫水處理。經(jīng)厭氧 消化后的污泥中依然含有豐富的有機肥效成分，適用于土地利用，脫水后的消化污泥還可 以作為發(fā)電廠或水泥廠的輔助燃料。在厭氧消化過程中產(chǎn)生的沼氣可以用來發(fā)電以補充厭 氧消化或污水廠內(nèi)其他工藝用電需要。由此可見厭氧消化技術(shù)可以大大提高污泥綜合利用 的水平，在能源日益緊張匱乏，尤其是我國倡導(dǎo)節(jié)能減排的今天具有很強的現(xiàn)實意義和利 用價值。傳統(tǒng)的厭氧消化工藝中，產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌在單相反應(yīng)器內(nèi)完成厭氧消化的全過 程，由于二菌種的特性有較大差異，對環(huán)境條件的要求不同，無法使二者都處于最佳的生理 狀態(tài)，影響了反應(yīng)器的效率。
[0006] 綜上國內(nèi)外的研宄，有關(guān)兩相厭氧的研宄一方面集中在為了獲得最優(yōu)的污染物去 除效果角度去獲得相關(guān)的工藝參數(shù)，另一方面研宄了水解酸化過程和后續(xù)產(chǎn)甲烷過程之間 的關(guān)系。但很少有報道研宄水解酸化液的性質(zhì)組成具體和產(chǎn)沼氣之間的關(guān)系以及水解酸 化液的預(yù)處理對后續(xù)產(chǎn)甲烷的影響，還有利用堿性條件下得到水解酸化液進行沼氣化的工 藝，而這些對揭示整個兩相厭氧消化產(chǎn)沼氣過程以及后續(xù)的如何高效產(chǎn)出沼氣有著十分重 要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對上述缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于提供一種利用造紙剩余污泥沼氣化的工 藝方法，能夠?qū)υ旒埵Ｓ辔勰嗟馁Y源化利用，并且提高厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的效率。
[0008] 為達到以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0009] 包括以下步驟：
[0010] 1)水解酸化液的制備：
[0011] 將獲取的污泥加入到水解酸化反應(yīng)罐中，控制反應(yīng)溫度后，進行攪拌并調(diào)節(jié)發(fā)酵 體系pH為8. 0?10. 0，其中，污泥投配率為5 %?20 %，獲取水解酸化罐中產(chǎn)出的水解酸化 液；
[0012] 2)水解酸化液預(yù)處理：
[0013] 將粉煤灰加入到水解酸化液中，控制反應(yīng)溫度后，調(diào)節(jié)反應(yīng)pH為6. 0?10. 0,進 行反應(yīng)IOmin?50min，得到水解酸化預(yù)處理液，其中，每升解酸化液中粉煤灰投加量為 5. Og ?25g ;
[0014] 3)沼氣化工藝：
[0015] 在厭氧復(fù)合床反應(yīng)器中投加 I. 5L?2. OL接種污泥，并注入稀釋后的水解酸化預(yù) 處理液，控制反應(yīng)器內(nèi)溫度為25±0.5°C，開始進行內(nèi)循環(huán)，循環(huán)兩天后，采用頂部回流，當 檢測頂部水化學(xué)需氧量COD為350mg/L時停止回流，開始連續(xù)注入稀釋后的水解酸化預(yù)處 理液，控制稀釋后的水解酸化預(yù)處理液力停留時間HRT為I. Od?3d，裝置進稀釋后的水解 酸化預(yù)處理液COD濃度為2000?5000mg/L，得到沼氣，檢測分析反應(yīng)體系容積產(chǎn)氣率、反應(yīng) 后氣體中甲烷含量、及進出水水質(zhì)變化，得到厭氧復(fù)合床在常溫條件下高效產(chǎn)沼氣的運行 工藝參數(shù)。
[0016] 所述步驟1)中控制反應(yīng)溫度為25±0. 5°C，進行攪拌時電機轉(zhuǎn)速為250r/min。
[0017] 所述步驟2)中控制反應(yīng)溫度為25±0. 5°C。
[0018] 所述接種污泥為厭氧消化污泥或與水解酸化污泥。
[0019] 所述步驟3)中的稀釋后的水解酸化預(yù)處理液的濃度為未稀釋前水解酸化預(yù)處理 液的1/8?1/10倍。。
[0020] 所述水解酸化反應(yīng)罐包括殼體，殼體的頂端設(shè)置有進料口和出氣口，殼體的側(cè)壁 上開設(shè)有出料口，殼體內(nèi)設(shè)置錐形沉降層，錐形沉降層的底部設(shè)置有排泥口。
[0021] 所述殼體的頂部設(shè)置有插入殼體內(nèi)部的攪拌裝置。
[0022] 與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的有益效果為：
[0023] 1.本發(fā)明提供了一種利用造紙剩余污泥沼氣化的工藝方法，以造紙剩余污泥為原 料，在水解酸化罐中接種培養(yǎng)生產(chǎn)出水解酸化液后，再以粉煤灰作為吸附劑對水解酸化液 進行預(yù)處理，最后啟動厭氧復(fù)合床反應(yīng)裝置，以水解酸化液為外加碳源，產(chǎn)生沼氣，不僅很 好地解決了剩余污泥的處理和處置問題，而且提高厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的效率，產(chǎn)生了可觀的 經(jīng)濟效益。
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