液壓脫水與厭氧發(fā)酵處理城市生活污水處理廠污泥的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種城市生活污水處理廠污泥的資源化處理方法，污泥液壓深度脫水 后得到的一種性質(zhì)區(qū)別于進水的壓濾液，將壓濾液作為厭氧發(fā)酵的底物進行制氫。通過加 入零價鐵優(yōu)化厭氧發(fā)酵過程，促進有機物的降解并提高產(chǎn)氫量。屬于污泥處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，城市生活污水處理廠主要應(yīng)用的廢水處理方法是活性污泥法，此法會產(chǎn)生 大量的剩余污泥。隨著污水處理量的增加和排放標準的提高，污泥處理方法也在不斷改進 以滿足減量化、穩(wěn)定化、無害化和資源化的要求。
[0003] 城市生活污水處理廠的污泥處理和管理費用占整個污水處理廠的50~60%，因此 尋找一種安全的、可行的、資源化的處理方法顯得尤為重要。一般污水處理廠經(jīng)過機械脫 水后的污泥含水率為70~80%。傳統(tǒng)的污泥處理方法主要有填埋、堆肥、焚燒等，在50年 代主要的污泥處置方法就是填埋，但是隨著人口激增、土地資源的銳減和含水率較高污泥 填埋產(chǎn)生的污染，現(xiàn)在對填埋污泥的標準要求越來越嚴格?！渡罾盥裎廴究刂茦藴?(GB16889-2008)》中要求生活污泥含水率小于60%才可以進入填埋場。經(jīng)過深度脫水處理 后的污泥成為易處理的固態(tài)，不但可以大大減少填埋用地還可降低運輸成本。
[0004] 目前，污泥水解預(yù)處理技術(shù)主要有機械破碎、微波破碎、超聲波破碎、熱水解、酶處 理及酸堿處理等。采用機械破碎技術(shù)中的高壓法不僅能夠降低污泥含水率便于其后續(xù)處 理，而且能夠使胞內(nèi)有機質(zhì)釋放出來為后續(xù)厭氧發(fā)酵反應(yīng)提高更多的營養(yǎng)物質(zhì)。液壓技術(shù) 是通過將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能進行直線往復(fù)運動或擺動運動進行擠壓的，與其他加壓方式 相比，具有裝置結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、運動平穩(wěn)等優(yōu)點。1995年，美國專利US005386768中報 道采用液壓作為驅(qū)動力對污泥進行脫水能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)運行，但并未提到裝置的脫水效果。 采用液壓技術(shù)對城市污水處理廠的生活污泥進行深度脫水，污泥細胞破碎后得到的壓濾液 不僅含有豐富的蛋白質(zhì)、糖類等易發(fā)酵物質(zhì)，還有氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素，及微生物生長所需 要的微量元素（Fe、Mg、Zn、Ca、Co等)。由于壓濾液的性質(zhì)與污水處理廠的濃縮池或機械脫 水處理單元的回水性質(zhì)不同，把它作為厭氧發(fā)酵的底物進行單獨處理不僅能夠避免其對進 水水質(zhì)的影響而且能夠回收能源。厭氧消化工藝是實現(xiàn)污泥穩(wěn)定化和資源化的重要手段， 能夠?qū)⒂袡C質(zhì)轉(zhuǎn)化為生物氣體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明是結(jié)合污泥深度脫水和厭氧消化法的優(yōu)勢，提出一種低成本、資源化的污 泥處理系統(tǒng)。污泥深度脫水主要是通過對污泥進行調(diào)理，進行細胞壁破除，釋放出結(jié)合水、 吸附水和細胞內(nèi)水，改善污泥的脫水性能，使處理后的污泥含水率低于60%。污水處理廠現(xiàn) 有的工藝是將污泥深度脫水后得到的濾液回送至污水處理系統(tǒng)中進行處理。但由于壓濾液 性質(zhì)的不同易造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定和低效運行。本發(fā)明提出對污泥深度脫水壓濾液進行單獨 處理，作為厭氧發(fā)酵的底物進行資源化處理。選擇全混流反應(yīng)器（CSTR)，其優(yōu)點是反應(yīng)器設(shè) 計簡單、對懸浮固體含量沒有要求，抗沖擊負荷能力較強等。
[0006] 采用某污水處理廠的機械脫水污泥作為實驗材料，經(jīng)過脫水后的污泥含水率為 75~85%，并沒有達到填埋要求，需要對其進行深度脫水。污泥燃燒熱值較高，富有蛋白質(zhì)、 糖等易被微生物利用的碳源，產(chǎn)氫微生物可以利用這些有機物進行厭氧發(fā)酵制氫。
[0007] 某污水處理廠的機械脫水污泥的特性指標
【主權(quán)項】
1. 液壓脫水與厭氧發(fā)酵處理城市生活污水處理廠污泥的方法，即一種液壓深度脫水與 厭氧發(fā)酵制氫聯(lián)合處理城市生活污水處理廠污泥的方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 稱取機械脫水污泥，加入CaO,加入去離子水，混合均勻，用80~100目的尼龍濾布 包裹； (2) 將1~5個包裹污泥的濾布放入液壓缸中，進行加壓脫水處理，得到深度脫水污泥， 并在裝置底部收集壓濾液； (3) 污泥脫水結(jié)束后，在收集的壓濾液中加入鐵粉； (4) 再加入甲烷菌抑制劑C2H4BrO3SNa(BESA)，放置18~24h ; (5) 采用計量泵進料至全混流反應(yīng)器中，水浴溫度設(shè)為37土TC,水力停留時間（HRT) 為1~3d,處理壓濾液。
2. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：液壓深度脫水階段，步驟（1)所述的調(diào)節(jié) 劑CaO的投加量為污泥質(zhì)量的1. 5~2. 5%，去離子水的加入量為污泥質(zhì)量的15~25%。
3. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：液壓深度脫水階段，步驟（2)所述的液壓 加壓的管壓為4. 5~5. 5MPa。
4. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：以壓濾液為底物的厭氧發(fā)酵制氫階段，步 驟（3)所投加的鐵粉為300~400目，投加量為壓濾液質(zhì)量的0. 1~0. 2%。
5. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：以壓濾液為底物的厭氧發(fā)酵制氫階段，步 驟（4)投加的甲烷菌抑制劑濃度較低，為0. 1~0. 3g/L-壓濾液。
6. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：以壓濾液為底物的厭氧發(fā)酵制氫階段，步 驟（5)的進料速率為0. 2~0. 6L/d，針對高有機物濃度的壓濾液采用較長的水力停留時間。
7. 按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：液壓深度脫水階段，步驟（2)所述的加壓 脫水處理時間為0. 5~Ih。
8. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：液壓深度脫水階段，步驟（1)所用的機械 脫水污泥的含水率為75~85%。
9. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：以壓濾液為底物的厭氧發(fā)酵制氫階段，采 用排水法收集氣體，用氣相色譜分析氣體組成，定期分析液體樣品。
【專利摘要】本發(fā)明是將液壓深度脫水與厭氧發(fā)酵制氫法相結(jié)合，對城市生活污水處理廠中的傳統(tǒng)機械脫水污泥進行資源化處理。第一階段，通過加入調(diào)節(jié)劑CaO協(xié)助液壓法對污泥進行深度脫水，污泥含水率能夠降低至60%以下。第二階段，以第一階段得到的壓濾液為底物進行厭氧發(fā)酵制氫，通過加入零價鐵粉對反應(yīng)體系進行優(yōu)化，能夠降低體系的氧化還原電位、維持pH為中性，提供產(chǎn)氫微生物中氫化酶所需的鐵元素，從而提高厭氧發(fā)酵反應(yīng)體系的產(chǎn)氫速率、COD的降解率。
【IPC分類】C12P3-00, C02F11-12, C02F11-00, C02F11-04
【公開號】CN104803566
【申請?zhí)枴緾N201410040759
【發(fā)明人】孫承林, 余麗, 于楊, 蔣文天, 衛(wèi)皇曌, 于永輝
【申請人】中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2014年1月27日