[发明专利]一种通过污泥改性改善城市污泥干法发酵性能的方法

说明书

技术领域

本发明属于固废资源化领域，涉及一种通过污泥改性改善城市污泥干法发酵性能的方法。

背景技术

伴随着我国污水处理能力的迅速提升，污泥产生量大幅增长。据估计，我国湿污泥年产量将很快突破3000万吨。而据我国最新调研数据显示，当前污泥的实际处理处置率甚至不到30％。这必将严重影响我国建设城市污水处理厂削减水体污染物的效果，这些污泥将可能对地下水、土壤等造成二次污染，成为环境安全和公众健康的威胁。我国能源结构长期以煤炭和石油为主，能源供需矛盾日益突出，能源不足已经成为制约国民经济发展的瓶颈。以污泥厌氧发酵回收生物质能源-沼气，是符合低碳循环可持续发展的路线，不仅达到减量化、稳定化和安全化目标，同时达到能源最大化和资源最佳化。

根据厌氧发酵罐中物料的固体含量(TS)，厌氧发酵技术可分为湿式发酵(TS≤12％)和干式发酵(TS≥20％)两种，湿式发酵已在城市污泥(TS为2-3％)消化产沼，并已经得到应用。与污泥湿法厌氧发酵相比，污泥干法厌氧发酵的难点在于：(1)脱水污泥含水率低、粘滞系数高、TS浓度高，呈非流动状态，造成反应的基质粘度大；(2)脱水污泥含固率高，污泥中大量的有机质包裹在微生物体内，不利于水解酸化过程的发生，因此，造成反应底物、中间产物与厌氧微生物之间接触不良，难以启动或产沼能力低。上述问题是阻碍污泥的干法厌氧发酵的主要技术瓶颈。

为了提高污泥的沼气产量，可采用的预处理方法有：机械破解、化学预处理(酸、碱处理)、超声波处理、微波处理、臭氧氧化等。但由于单一的预处理，其效果并不明显。因此目前的研究往往是针对多种预处理方法进行组合，来明显提高沼气产量。如：碱+超声波(CN101565262A)、微波+碱热水解(CN 101524699A)等预处理手段。而这些预处理方法主要适用于含固率较低的污泥。对于粘滞性大，流动性差的脱水污泥，可采用热水解预处理(CN101948228A)，存在着投资建设运行费用较高，处理效果不显著等特点。关于采用热处理+过氧化氢组合预处理方法，用于提高城市污泥干法厌氧发酵性能的方法，国内外未见报道。

过氧化氢是一种较强氧化剂，它能够破坏微生物的细胞壁，释放细胞中有机质，过氧化氢发生氧化的过程中，产生羟基自由基降解污泥中溶出的大量的难生物降解有机质，提高污泥中有机质可生化性。过氧化氢酶是一种末端呼吸酶，存在于所有的活性的好氧微生物中，它能够将过氧化氢分解为水和氧分子，这种酶可以对细胞起到一定的保护作用。过氧化氢酶可在较宽的pH范围(3.0-9.0)内保持活性，但对于温度相对敏感，超过40℃逐渐丧失活性，因此，先将污泥加热至过氧化氢酶失活的温度，有效发挥过氧化氢的氧化作用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷而提供了一种通过污泥改性改善城市污泥干法发酵性能的方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种通过污泥改性改善城市污泥干法发酵性能的方法，包含以下步骤：

(1)加热处理：将脱水污泥加热；

(2)过氧化氢氧化处理：将过氧化氢加入到加热后的脱水污泥中，并混合均匀，进行氧化处理，保持步骤(1)的加热温度；

(3)厌氧发酵：调节步骤(2)中处理过的污泥的温度，然后将其加入至厌氧发酵罐中，与厌氧发酵污泥混合均匀后在发酵罐中进行发酵处理。

所述的步骤(1)中脱水污泥的含固率为15-20％，优选20％。

所述的步骤(1)中的加热温度为45-90℃，优选60℃。

所述的步骤(2)中过氧化氢的浓度为10-30％，优选30％。

所述的步骤(2)中的过氧化氢的加入量为H₂O₂/TCOD(TCOD是化学需氧量)的比值为0.3-2.0，优选1-2.0。

所述的步骤(2)中的温度保持时间为10-30min。

所述的步骤(3)中的厌氧发酵温度是50-60℃，每次发酵的温度波动范围为±2℃之间。

所述的步骤(3)中，每日连续进出料，步骤(2)处理过的污泥的进料量为发酵罐中厌氧发酵污泥体积的1/10-1/20。

所述的步骤(3)中将污泥的温度调节为55-60℃。

所述的步骤(3)中，发酵罐中污泥混合物的停留时间为10-20天。

本发明具有以下优点：

1.不产生的有害的氧化副产物。

2.与其他氧化剂对污泥的预处理方法相比，如臭氧，过氧化氢需要设备简单、操作维护方便、节省投资。