一種厭氧消化污泥調(diào)質(zhì)系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于固體廢棄物處理領域，具體地涉及一種對厭氧消化污泥調(diào)質(zhì)系統(tǒng)及方 法。
【背景技術】
[0002] 隨著國家對生態(tài)建設的重視程度不斷加大，污泥的處理處置成為了新的熱點。針 對污泥這類固態(tài)廢棄物，遵循三化原則，即無害化、減量化、資源化。在現(xiàn)今的處理技術中， 厭氧消化技術是比較符合三化原則的技術之一。
[0003] 然而，傳統(tǒng)下水污泥厭氧消化存在反應速度慢、能耗高、停留時間長（30~40天）、 產(chǎn)氣中甲烷含量低等缺點，限制了厭氧消化技術優(yōu)勢的發(fā)揮。
[0004] 國內(nèi)外對污泥預處理技術展開多項研宄，目前，研宄較多的預處理技術包括超聲 波、臭氧、熱處理、酸堿處理以及高級氧化技術等。但這些污泥預處理技術存在能耗高或者 效率低等缺陷，限制了這些技術的廣泛應用。
[0005] 熱水解技術，具有效果好、時間短的技術、運行操作相對簡單的等點，是現(xiàn)在 最常用預處理技術之一，經(jīng)常與其他預處理工藝組成聯(lián)合處理方法。如中國專利文獻 CN102627384A公開的《一種提高沼氣產(chǎn)量的污泥處理方法》，是將污水處理過程中產(chǎn)生的污 泥首先經(jīng)過脫水預處理，使污泥含水率為87~93%，對脫水預處理后的污泥加熱加壓，加 熱溫度為160~190°C，加壓壓力為5~10個大氣壓，持續(xù)25分鐘~50分鐘，然后降至常 壓，并降溫，污泥降溫至30~36°C后進入中溫厭氧消化處理過程，產(chǎn)生沼氣，該方法通過加 熱加壓使污泥內(nèi)的細胞破裂，細胞內(nèi)含物流出，釋放有機物，使得厭氧消化效率提高。但是 該方法操作條件要求高、能耗大、處理周期長。CN102826730A公布的《一種厭氧消化污泥熱 水解和超聲波聯(lián)合預處理方法》，是將經(jīng)濃縮后的污泥進行預處理，使污泥溫度升高到50~ 60°C，通過污泥泵泵入熱水解反應罐，并向反應罐內(nèi)通入蒸汽，使溫度控制在118~122°C， 保持30分鐘，熱水解預處理后的污泥經(jīng)熱交換器使溫度降低至50°C后進入超聲波反應器 內(nèi)，用頻率為20~28KHz、聲能密度為0. 33W/mL的超聲波進行處理，處理時間為30到60 分鐘。該方法不但可以提高污泥的水解速率，還可以縮短超聲破解的時間，降低預處理的能 耗。但是該方法同樣也存在操作條件要求高、能耗高的問題，難以實現(xiàn)能量收益。
[0006] 目前國內(nèi)外的研宄主要集中在預處理技術的研宄上，對于整個厭氧消化工藝的研 宄較少。常規(guī)的前置熱水解工藝在運行時，會將污泥中易生物降解和難降解的部分一起升 高溫度，消耗大量能量，尤其是在處理的對象為混合污泥時，其中的初沉污泥大多數(shù)都是易 降解的有機質(zhì)。污泥的熱水解溫度越高越有利于污泥的厭氧消化反應（最高溫度不超過 170°C )，但是實際工程中無法滿足大量的能耗，因此若能在處理時將原本消耗在易生物降 解部分的能量轉(zhuǎn)移到難降解的部分，一方面，可節(jié)省大量能耗，降低實際工程的運行成本， 配合熱電聯(lián)產(chǎn)可獲得能量盈余，從而產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益；另一方面，節(jié)省下的能量可用于 提高熱水解時的污泥溫度，強化難降解部分的熱水解的效能，從而提高產(chǎn)氣效率和工程效 益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 發(fā)明目的：針對現(xiàn)有的污泥厭氧消化熱水解預處理系統(tǒng)的不足，本發(fā)明提供一種 厭氧消化污泥調(diào)質(zhì)系統(tǒng)，通過將預處理工藝設置在厭氧消化系統(tǒng)之后，減少了熱水解過程 中對易生物降解的成分消耗的能量，將節(jié)省的能量集中處理污泥中難降解的部分，從而減 少能量消耗，提高污泥厭氧消化性能，更好的實現(xiàn)污泥的減量化、資源化。
[0008] 本發(fā)明還要解決的技術問題在于提供一種厭氧消化污泥調(diào)質(zhì)方法。
[0009] 技術方案：為實現(xiàn)上述技術目的，本發(fā)明提出了一種厭氧消化污泥調(diào)質(zhì)系統(tǒng)，其特 征在于，包括儲泥罐、加熱罐、厭氧消化系統(tǒng)、沼氣凈化裝置、沼氣利用裝置、污泥濃縮脫水 裝置和熱水解反應罐，其中，所述的儲泥罐、加熱罐和厭氧消化系統(tǒng)依次相連通；所述的厭 氧消化系統(tǒng)分別與所述沼氣凈化裝置和所述污泥濃縮脫水裝置相連通；所述污泥濃縮裝置 分別與所述加熱罐和所述熱水解罐相連通；所述的沼氣凈化裝置與所述沼氣利用裝置相連 通；所述沼氣利用裝置分別與所述厭氧消化系統(tǒng)和熱水解罐相連通；所述熱水解罐與所述 加熱罐相連通。
[0010] 其中，所述的儲泥罐與加熱管之間、加熱管與厭氧消化系統(tǒng)之間、污泥濃縮脫水裝 置與加熱罐之間以及污泥濃縮脫水裝置與熱水解罐之間均設置有污泥泵。
[0011] 本發(fā)明同時提出了一種厭氧消化污泥調(diào)質(zhì)方法，包括如下步驟：
[0012] 將儲泥罐中的污泥與水混合稀釋經(jīng)污泥泵進入加熱罐，與回流的水熱污泥和上清 液充分混合，控制含固率為4~10 %，然后通過污泥泵進入?yún)捬跸到y(tǒng)進行厭氧消化反 應，產(chǎn)生的沼氣凈化后使用沼氣利用裝置進行發(fā)電，厭氧消化系統(tǒng)定期向外排出沼渣，產(chǎn) 生的剩余消化液與高分子絮凝劑混合進入污泥濃縮脫水裝置，經(jīng)污泥濃縮脫水裝置離心分 離，后上清液回流至加熱罐，濃縮的消化液進入熱水解反應罐攪拌升溫，再通過污泥泵回流 入加熱罐。
[0013] 優(yōu)選地，所述厭氧消化系統(tǒng)采用50~60°C高溫厭氧消化反應或30~40°C中溫厭 氧消化反應，停留時間10~40天。
[0014] 具體地，所述的厭氧消化系統(tǒng)為柱形厭氧消化罐、卵形厭氧消化罐、兩相厭氧消化 系統(tǒng)或其他厭氧消化系統(tǒng)中的任何一種。
[0015] 優(yōu)選地，所述熱水解罐中熱水解溫度設置為90~170°C，停留時間在30分鐘到5 天。更優(yōu)選地，所述熱水解罐中熱水解溫度設置為90~130°C。
[0016] 為進一步增加處理效果，在反應過程中可以向所述熱水解反應罐中投加酸、堿或 氧化劑中的任意一種用于增強處理效果。
[0017] 其中，所述的酸為有機酸或無機酸，如鹽酸、硫酸、乙酸等；所述的堿為NaOH、Κ0Η、 Ca(OH)2、Na20、CaO、K2O和尿素中的任何一種；所述的氧化劑為過氧化氫、次氯酸鈉、氧化氯 或臭氧中的任意一種。由于污泥中包含大量的微生物，通過向熱水解反應罐中投加酸、堿或 氧化劑，可以污泥內(nèi)的細胞破裂，從而使細胞內(nèi)含物流出，釋放有機物，從而進一步提高厭 氧消化效率。優(yōu)選地，可用堿或氧化劑調(diào)節(jié)體系的pH調(diào)節(jié)至9~14的范圍內(nèi)，用酸將體系 的pH調(diào)節(jié)至4~8的范圍內(nèi)。
[0018] 優(yōu)選地，在調(diào)制過程中，離心的轉(zhuǎn)速為2500~5000r/min
[0019] 為進一步合理利用能源，所述加熱罐、熱水解反應罐和厭氧消化系統(tǒng)的熱量來源 于沼氣發(fā)電的余熱。
[0020] 該系統(tǒng)包括儲泥罐、厭氧消化系統(tǒng)、熱水解反應罐、沼氣凈化裝置、沼氣利用裝置、 離心分離裝置，從儲泥罐至厭氧消化系統(tǒng)至離心分離裝置至熱水解反應罐均使用污泥泵連 接，沼氣凈化裝置通過設有閥門的管道與厭氧消化系統(tǒng)連接，沼氣利用裝置與加熱罐、厭氧 消化系統(tǒng)和熱水解反應罐均有回熱管相連。
[0021] 上述系統(tǒng)運行時，儲泥罐中的污泥與水混合稀釋經(jīng)污泥泵進入加熱罐，與回流的 水熱污泥和上清液充分混合，通過污泥泵進入?yún)捬跸到y(tǒng)進行厭氧消化反應，產(chǎn)生的沼 氣經(jīng)過凈化后使用沼氣利用裝置進行發(fā)電，厭氧消化系統(tǒng)定期向外排出沼渣，產(chǎn)生的剩余 消化液與高分子絮凝劑混合進入污泥濃縮/脫水裝置，離心分離后上清液回流加熱罐，濃 縮的消化液中加堿后進入熱水解反應罐加熱攪拌，利用熱水解或熱堿聯(lián)合處理可以很好的 改變污泥中難降解部分的理化性質(zhì)，使污泥破壁，從而更易被生物降解，最后通過污泥泵回 流入加熱罐。
[0022] 有益效果：本發(fā)明通過將預處理工藝設置在厭氧消化系統(tǒng)之后，針對混合污泥中 含有大量易生物降解的成分，減少了熱水解過程中對易生物降解的成分消耗的能量，將節(jié) 省的能量集中處理污泥中難降解的部分，從而減少能量消耗，提高污泥厭氧消化性能，更好 的實現(xiàn)污泥的減量化、資源化。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意框圖。
【具體實施方式】
[0024] 本發(fā)明提出了一種厭氧消化污泥調(diào)質(zhì)系統(tǒng)，如圖1所示，包括儲泥罐、加熱罐、厭 氧消化系統(tǒng)、沼氣凈化裝置、沼氣利用裝置、污泥濃縮脫水裝置和熱水解反應罐，其中，儲泥 罐、加熱罐和厭氧消化系統(tǒng)依次相連通；厭氧消化系統(tǒng)分別與沼氣凈化裝置和污泥濃縮脫 水裝