[发明专利]一种污泥高效资源化的方法

说明书

本发明属于污水处理领域，具体为一种污泥高效资源化的方法。该方法主要由污泥浓缩、预处理、固液分离、厌氧消化和制备污泥吸附剂等部分组成。操作方法是先将污水处理厂污泥浓缩到合适浓度，然后进行混合钙碱剂结合其它方法的预处理，再进行固液分离，液体部分进行厌氧消化产甲烷，固体部分通过干化或热解制备污泥生物炭。采用包含混合钙碱处理过程的预处理可以将污泥中的有机物质进行释放，这些有机物质可能通过高效厌氧反应器进行厌氧消化产甲烷。混合钙碱一方面可以将污泥中的大部磷保存在污泥固体中，减少预处理过程中磷的释放，所制备污泥生物炭磷含量较高，另一方面可以对污泥固形物进行活化和改性，制备的污泥生物炭具有很好的吸附特性。

技术领域：

本发明属于污水处理技术领域，特别涉及一种通过混合碱剂结合其它处理方法强化污水处理厂污泥资源化的方法。

背景技术：

污泥是污水生物处理过程的副产物，污泥中含有大量的有机废弃物，不经处理会造成严重的环境问题。随着我国城市化和工业化进程的加快，城市污水的处理量也随之大幅增加，随之而来的是污水处理过程中产生的污泥也大量增加。据统计2015年我国全年城镇污水处理厂污泥产量(以含水率80％计)达3359万吨，且仍在不断增加，预计至2020年污泥产量将突破6000万吨。传统的“重水轻泥”观念抑制了污泥处理的投入和发展，导致在面对污泥处理要求“资源化、减量化、稳定化和无害化”的目标和要求时，目前我国污泥处理的能力不足、手段落后。由于污泥处理成本较高，可占到污水处理厂总投资的30％～60％，污泥的处理处置已成为污水处理厂面临的重要问题。同时，污泥中资源化丰富，是一种有机废弃物，面对目前资源短缺的现状，污泥资源化是污泥处理处置的首选。目前，污泥资源化的方法有土地利用、能源回收(如厌氧发酵制氢、产甲烷与产电)、用作替代燃料来源、用作建筑材料(如水泥、砖)、利用新兴技术从污泥中回收资源(如气化、裂解制油)和用作吸附材料(如生物炭、陶粒)等等。其中，厌氧消化产甲烷是目前应用较多的污泥资源化方法。另外，目前大部分污泥资源化都只采用一种方法，缺乏两种或多种资源化方法的耦合。

由于污泥组成复杂且污泥中大部分有机物都处于微生物细胞内。污泥的独特结构影响了污泥资源化的效率。因此，常常采用预处理来提高污泥资源化效率，例如，预处理强化污泥厌氧消化，污泥预处理释放有机物做反硝化的内碳源等。在污泥预处理过程中，一部分有机物会从不溶态转化为溶解态，从而使污泥的固形物减少。然而，目前大部分预处理只能使污泥的固形物减少10-50％，污泥中仍存在大量固形物。而固形物的存在会影响污泥资源化方法的选择。例如，由于固形物的存在，污泥厌氧消化通常都采用简单的全混式厌氧发酵罐，而难以采用第二代高效厌氧反应器(如上流式污泥床反应器，内循环式厌氧反应器)。另一方面，在污泥吸附剂的制备过程中，常常可以采用碱性氢氧化物(如氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙)对污泥进行活化、改性，提高污泥吸附剂的吸附性能。含碱处理过程的方法(如碱处理，热碱处理、碱－超声处理、碱－均质处理、碱-微波等)是一类重要的污泥预处理方法。在此类方法中，常用的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙等，其中前两者的预处理效果明显高于后者。然而，钙离子能够通过压缩污泥胶体双电层、在带负电荷的絮体间架桥等方式改善污泥的脱水性能，因此有利于污泥的固液分离。同时，钙离子可以与污泥预处理过程中释放的磷反应，从而将这部分磷固定在污泥固体中，减少预处理过程中磷的释放。因此，如果将预处理强化污泥厌氧、碱性氢氧化物提高污泥吸附剂的吸附特性和钙离子提高污泥的固液分离效果与固磷作用结合起来，则可以提高污泥资源化效率。然而目前并无这方面的研究。

发明内容：

为了克服传统污泥资源化的方法存在的不足，本发明提供了一种工艺简单、操作和控制简便和运行费用低的污泥高效资源化方法，通过将污泥进行合适的预处理，然后进行固液分离，液体部分作为高浓度有机废水采用高效厌氧反应器进行厌氧消化，而固体部分通过直接干化或高温热解制备污泥吸附剂，从而提高污泥资源化效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：