[发明专利]一种提升高含固污泥厌氧消化性能方法

说明书

本发明涉及一种提升高含固污泥厌氧消化性能方法，包括：将高含固污泥进行热水解预处理，对高含固污泥进行传质改善和有机物强化溶出；将预处理后得到的产物作为底物，进行产酸发酵，产酸过程耦合第一级微生物电解池，构成一级耦合增强模组；将发酵产酸后得到的液相与气相产物再次作为底物，进行厌氧消化产甲烷，产甲烷过程耦合第二级微生物电解池，构成二级耦合增强模组。与现有技术相比，本发明将热水解预处理耦合两级微生物电解池技术引入到高含固污泥厌氧消化系统中，达到分级分相反应的目的；在改善高含固污泥传质效率和促进有机物溶出的同时进一步加强了有机物的定向转化；在速度与效率上都实现了高含固污泥厌氧消化技术的优化。

技术领域

本发明涉及污泥厌氧消化技术领域，尤其是涉及一种提升高含固污泥厌氧消化性能方法。

背景技术

污泥处理处置是污水处理厂转向未来资源与能源工厂的关键环节。污泥中富集了污水中30～50％的污染物，一方面，其含有易腐物质、重金属、致病菌、寄生虫、POPs、微塑料等有毒有害物质，这些污染物若重回环境，将造成严重的“二次污染”，因此必须对其进行减量化、稳定化、无害化处理处置；另一方面，污泥中含有丰富的有机物与氮、磷等营养元素，是重要的资源“仓库”。厌氧消化技术能促使污泥中有机物减量、稳定，在降低污泥对环境污染的同时回收能源(生物沼气)，是现代污水处理厂的重要组成部分。

传统的污泥厌氧消化工艺底物的含固率通常为2～5％，低含固率污泥所含的大量水分导致反应体系大且耗能高，这也使得厌氧消化技术在工艺上的发展受到限制。近年来，利用高含固率污泥进行厌氧消化的技术得到了一定发展。与传统低含固率污泥厌氧消化技术相比，高含固率污泥厌氧消化呈现出反应器体积小、单位容积产气率高等特点、耗能低等优势。然而，高含固污泥较高的粘度也使得后续的厌氧消化出现了一系列问题，如由于水分缺乏导致的有机物传质受阻、微生物与有机物比例失衡导致的水解及产甲烷效率降低、氨氮的大量积累导致的微生物活性受到抑制等。因此，采取一定的技术手段进一步加强高含固污泥的厌氧消化性能十分有必要。

高温高压热水解预处理技术能够使得污泥细胞破碎，胞内有机物溶出，快速水解有机物，可大幅度提高高含固污泥厌氧消化系统中生物质能的转化效率并降低整体工艺的能耗。如中国专利文献CN103011542A公开了一种加热法预处理高含固率污泥厌氧消化装置及工艺，在70℃的情况下，加热预处理30～60分钟后将经过预处理之后的污泥加入到厌氧消化罐体内，进行搅拌厌氧消化；中国专利文献CN106430887A公开了一种高含固率污泥厌氧消化产甲烷的方法，调节碳氮比之后进行中温预处理，控制温度为34～38℃，进行厌氧消化，污泥内部传质效率在厌氧消化过程中得到提高。

然而在以上的厌氧消化系统中，热水解预处理手段的引入也只能是达到改善高含固污泥传质效率，强化其水解的目的，对于提高有机物尤其是难降解有机物的转化率以及系统的产甲烷性能没有发挥过多的作用，限制了热水解和厌氧消化技术的发展与应用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提升高含固污泥厌氧消化性能方法，解决了现有技术中高含固污泥在厌氧消化系统中传质性能差，有机物降解性能和产气效率低等问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本技术方案中提供一种提升高含固污泥厌氧消化性能的方法，基于热水解预处理耦合两级微生物电解池进行分级强化，可以有效改善高含固污泥的传质性能，在促进有机物溶出的同时分相强化有机物定向转化，有效提高产甲烷效率。

本技术方案中的一种提升高含固污泥厌氧消化性能方法，包括以下步骤：

S1：将高含固污泥在热水解反应器中进行热水解预处理，以此对高含固污泥进行传质改善和有机物强化溶出；

S2：将步骤S1预处理后得到的产物作为底物，进行产酸发酵，产酸过程耦合第一级微生物电解池，构成一级耦合增强模组；