[发明专利]一种污泥自热高温好氧消化方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及环境保护和资源综合利用领域，特别涉及一种污泥自热高温好 氧消化方法及其装置。

背景技术

我国城市污水厂每年排放湿污泥达千万吨，目前，上海、深圳已经完成 了污泥处置规划编制工作，北京、天津等城市污泥处置规划正在编制过程之中。 目前污泥处理方法有3种：焚烧、填埋和资源化利用。焚烧和填埋都有巨大的 缺陷，焚烧工艺投资巨大，易造成大气污染；国内多采用填埋，但需要占用大 量的土地，同时会造成环境的二次污染。由于污水处理厂脱水污泥含水量高， 大大增加了填埋渗滤液产生量，若不及时疏通，势必加重垃圾坝承载负荷，存 在垮坝的危险，另一方面脱水污泥颗粒细小，极易堵塞渗滤液收集和排水管道。 大量污泥进入后，由于污泥的流变性，使得场内垃圾填埋体容易变形、滑坡， 成为人为“沼泽地”，给场区内带来极大安全隐患。填埋场为了自身的运行安 全，拒绝接收污泥，此外，国内像广州这种土地再生资源很少的城市，难以长 期采用垃圾填埋方式。

对污泥的资源化利用关键在于污泥的减量化、稳定化、无害化，国内现 有污水处理中有污泥无害化处置设施的还不到1/4，大部分的污泥，由于没有 经过这步处理，造成后续污泥脱水和处理成本很高，带来一系列环境问题。城 市生活污水处理厂的设计和操作也回避了这个问题，直接用机械脱水，这造成 大量的污泥、使用大量的化学药品(如絮凝剂)、需要大功率的脱水设备和很 高的处理成本。这样工艺产生的污泥，给污泥后续处置带来的一系列环境问题。 国内目前对污泥处理处置的问题非常关注，法规和政策等正日益与国际接轨。 污泥的减量化、稳定化、无害化必然是国内未来的发展方向。自动升温好氧消 化或高温好氧消化(ATAD)作为一种新型的污泥处理技术基本实现了污泥的 资源化利用，在国外越来越受到广泛重视。

ATAD工艺因其较高的灭菌能力而成为美国国家联邦环保局USEPA推荐 生产A级生物固体技术，USEPA在1993年发布了生物固体使用和排放的技 术标准(40 CFR Part 503)，其中推荐应用A级生物固体，A级生物固体必须 是不含病原体和其它一些金属元素含量合格的产品，并可以用于草地和花园或 包装销售。如：佛罗里达州年产25.3万吨的生物固体，其中75％被资源化利 用(66％被用于农业土壤使用，9％通过市场销售到达用户手里)，另外有9.5 万吨颗粒状的生物固体从其他州进口，用于农用市场。欧盟可持续发展政策也 鼓励生物固体用于农田(Environment DG，2001)。

USEPA的生物固体使用和排放的技术标准(40 CFR Part 503)，也优先 推荐使用污泥热消化技术以达到A级生物固体的要求，其中最为引人关注的 一项尖端技术为污泥的自热好氧消化(ATAD)。ATAD污泥处理系统在 USEPA Part 503技术标准颁布以来开始规模性地投入应用，工艺日益成熟， 到2000年6月，有大约35个ATAD系统应用在北美(美国25个，加拿大10 个)，有大约40个用在欧洲。在加拿大不列颠哥伦比亚省，ATAD污泥处理 技术的科研和应用早在1976年就开始了，1981年在省的镇建立了第一个中试 系统，在80年代末建立了三个生产型的ATAD系统，并在UBC大学开展了 更多的开发工作。

现有的ATAD工艺的曝气设备一般是在反应器底部铺设曝气管道，但是 这样的曝气方式存在氧气传递效率较低，并且曝气孔容易堵塞，影响整个工艺 的稳定运行的缺点。有的ATAD工艺选择纯氧曝气以提高氧气传递效率，但 是纯氧曝气成本极高，难以工业化推广。

本发明涉及改进的空气曝气污泥自热高温好氧消化，克服了传统曝气系 统的缺点，在提高氧的传质效率的同时大大降低了曝气成本。在ATAD工艺 中，耐热微生物分散在污泥中，氧化其中的有机物，这是个放热的过程，释 放的热维持ATAD生物反应器中的热平衡，污泥消化过程产生的热可以维持 系统在恒定的温度下工作而不需要外部供热，该系统是个自供热体系。经高 温处理的好氧生物固体，不含病原菌，在林地土壤施肥应用上是安全和有益 的。ATAD工艺同传统好氧消化工艺比较，ATAD不仅产生巴氏杀菌生物固体， 并提供有益而又稳定的最终产品，具有系统投资少，运行过程能耗少，可以 减少污泥有机物含量40％以上，消化时间短(ATAD 3～6天，传统消化工艺 15～20天)，和更小的消化池体积。由于ATAD工艺具有许多的实施优点， ATAD系统在世界上的应用数量快速增加，我国同样需要研究和发展该工艺 来填补和满足工业上的需求。