專(zhuān)利名稱(chēng)：一種利用微波堿熱水解改善污泥厭氧消化性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用微波堿熱水解改善污泥厭氧消化性能的方法，屬于固體廢物處理 技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)污水產(chǎn)生量迅速增加。與此 同時(shí)，國(guó)家對(duì)環(huán)境治理投資力度的增加也極大的促進(jìn)了污水處理行業(yè)的發(fā)展，污水處理過(guò) 程產(chǎn)生了大量的剩余污泥，據(jù)統(tǒng)計(jì)全國(guó)每年產(chǎn)生含水率80%的脫水污泥己經(jīng)超過(guò)1000萬(wàn) t。污泥中含有多種有害物質(zhì)，如重金屬、難降解有機(jī)物、持久性有機(jī)物和病源微生物等 有毒有害物質(zhì)，其處理處置一直是城市環(huán)境衛(wèi)生和水環(huán)境保護(hù)所關(guān)注的重要內(nèi)容。同時(shí)污 泥中還含有大量的有機(jī)物，通過(guò)厭氧消化可以產(chǎn)生沼氣，回收污泥中生物質(zhì)能，是污泥處 理的一項(xiàng)重要技術(shù)。然而，污泥常規(guī)厭氧消化是對(duì)濃縮后的污泥直接進(jìn)行消化，由于污泥 中大量有機(jī)物被細(xì)胞璧包裹的特點(diǎn)，導(dǎo)致污泥厭氧消化普遍存在固體停留時(shí)間長(zhǎng)、有機(jī)物 負(fù)荷和沼氣產(chǎn)率低等不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種利用微波堿熱水解改善污泥厭氧消化性能的方法，針對(duì)污泥 常規(guī)厭氧消化技術(shù)存在的不足和污泥自身的特性，通過(guò)將污泥pH調(diào)解至堿性并在加熱的 條件下使污泥水解，從而提高水解效率，大大提高污泥厭氧消化性能，使污水處理廠(chǎng)剩余 的污泥減量化、資源化。
本發(fā)明提出的利用微波堿熱水解改善污泥厭氧消化性能的方法，包括以下步驟
(1) 在固體濃度為7%—10%的污泥中加入堿性溶液，控制污泥的pH值為11 — 13， 加入堿液后混合5 — 10分鐘；
(2) 將上述堿化處理的污泥置于承壓反應(yīng)器中，在頻率為2450MHz的微波場(chǎng)中加熱， 微波加熱溫度為120—17(TC，加熱時(shí)間為5 — 10分鐘；
(3) 使上述微波加熱后的污泥冷卻至室溫，對(duì)冷卻后的污泥進(jìn)行厭氧消化處理，處 理溫度為33—37。C，處理時(shí)間為15 — 120天。
上述方法中，堿性溶液可以為NaOH、 KOH和Ca(0H)2溶液中的任何一種。本發(fā)明提出的利用微波堿熱水解改善污泥厭氧消化性能的方法，其突出的特點(diǎn)是采用 微波加熱的方法實(shí)施污泥熱水解，借助微波穿透加熱的特點(diǎn)大幅度縮短熱水解時(shí)間，提高 了系統(tǒng)效率。同時(shí)，采用向污泥中加入堿液的方法提高污泥水解效率，在堿性環(huán)境及加熱 的條件下，有助于污泥細(xì)胞的快速破碎和有機(jī)物的快速水解，在縮短污泥水解所需時(shí)間的 基礎(chǔ)上提高了有機(jī)物水解效率。本發(fā)明方法處理的污泥中有60%以上的有機(jī)物轉(zhuǎn)移至液 相，在進(jìn)行厭氧消化時(shí)，污泥的有機(jī)物轉(zhuǎn)化效率提高，是實(shí)現(xiàn)污水處理全過(guò)程污染控制和 節(jié)能減排的有效手段。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出的利用微波堿熱水解改善污泥厭氧消化性能的方法，包括以下步驟
(1) 在固體濃度為7%—10%的污泥中加入堿性溶液，控制污泥的pH值為11一13，
加入堿液后混合5 — 10分鐘；
(2) 將上述堿化處理的污泥置于承壓反應(yīng)器中，在頻率為2450MHz的微波場(chǎng)中加熱， 微波加熱溫度為120—170。C，加熱時(shí)間為5 — 10分鐘；
(3) 使上述微波加熱后的污泥冷卻至室溫，對(duì)冷卻后的污泥進(jìn)行厭氧消化處理，處 理溫度為33—37。C，處理時(shí)間為15 — 120天。
本發(fā)明方法中，堿性溶液可以為NaOH、 KOH和Ca(0H)2溶液中的任何一種。 本發(fā)明的污泥微波堿熱水解方法要求污泥濃度達(dá)到7%-10%，對(duì)于低濃度的污泥需要 進(jìn)一步提高濃度，對(duì)于脫水泥餅則需要通過(guò)加入蒸汽來(lái)降低固體濃度。 以下介紹本發(fā)明實(shí)施例
實(shí)施例1:
城市污水處理廠(chǎng)的濃縮污泥經(jīng)過(guò)濃縮脫水一體機(jī)將固體濃度進(jìn)一步提高到8%。向污 泥中加入摩爾濃度為lmo/L的NaOH溶液，調(diào)節(jié)pH值為13，攪拌混合5min。將堿化后 的污泥置于2450MHz的微波場(chǎng)中加熱到15(TC，保持溫度繼續(xù)加熱5min后結(jié)束。在微波 加熱過(guò)程發(fā)生污泥的水解反應(yīng)，有55%的揮發(fā)性懸浮固體溶解至液相，40%的懸浮固體溶 解至液相，污泥中液相的化學(xué)需氧量(COD)占污泥總COD的40%，經(jīng)過(guò)熱水解后污泥的 pH值降低至10.5。將上述處理的污泥進(jìn)行35'C中溫厭氧消化處理，污泥有機(jī)物的去除率 達(dá)到55%。
實(shí)施例2:
針對(duì)城市污水處理廠(chǎng)的含水率80%的脫水泥餅，首先經(jīng)過(guò)稀釋使污泥固體濃度達(dá)到10%。向污泥中加入摩爾濃度為lmo/L的KOH溶液至pH為12，攪拌混合10min。將加 入堿液后的污泥置于2450MHz的微波場(chǎng)中加熱，將污泥加熱到170°C，保持溫度繼續(xù)加 熱10min后結(jié)束加熱。在微波加熱過(guò)程發(fā)生污泥的水解反應(yīng)，有60%的揮發(fā)性懸浮固體溶 解至液相，45%的懸浮固體溶解至液相，污泥中液相的化學(xué)需氧量(COD)占總'COD的 50%，處理后污泥的pH值降低至10.8。上述處理后的污泥在37'C的中溫厭氧消化，有機(jī) 物去除率達(dá)到60%。 實(shí)施例3:
針對(duì)城市污水處理廠(chǎng)的含水率80%的脫水泥餅，首先經(jīng)過(guò)稀釋使污泥固體濃度達(dá)到 10%。向污泥中加入質(zhì)量百分濃度為5。/。的Ca(OH)2溶液至pH為10，攪拌混合10min。將 加入堿液后的污泥置于2450MHz的微波場(chǎng)中加熱，將污泥加熱到160°C，保持溫度繼續(xù) 加熱10min后結(jié)束。在微波加熱過(guò)程發(fā)生污泥的水解反應(yīng)，有50%的揮發(fā)性懸浮固體溶解 至液相，35%的懸浮固體溶解至液相，污泥中液相的COD占總COD的40%，總經(jīng)過(guò)熱水 解后污泥的pH值降低至9.0，上述處理后的污泥在37'C的中溫厭氧消化，有機(jī)物去除率 達(dá)到53%。
權(quán)利要求
1、一種利用微波堿熱水解改善污泥厭氧消化性能的方法，其特征在于該方法包括以下各步驟(1)在固體濃度為7％-10％的污泥中加入堿性溶液，控制污泥的pH值為11-13，加入堿液后混合5-10分鐘；(2)將上述堿化處理的污泥置于承壓反應(yīng)器中，在頻率為2450MHz的微波場(chǎng)中加熱，微波加熱溫度為120-170℃，加熱時(shí)間為5-10分鐘；(3)使上述微波加熱后的污泥冷卻至室溫，對(duì)冷卻后的污泥進(jìn)行厭氧消化處理，處理溫度為33-37℃，處理時(shí)間為15-120天。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的堿性溶液為NaOH、 KOH和 Ca(OH)2溶液中的任何一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用微波堿熱水解改善污泥厭氧消化性能的方法，屬于固體廢物處理技術(shù)領(lǐng)域。首先，在固體濃度為7％-10％的污泥中加入堿性溶液，控制污泥的pH值，加入堿液后混合；將堿化處理的污泥置于承壓反應(yīng)器中，在頻率為2450MHz的微波場(chǎng)中加熱；使微波加熱后的污泥冷卻至室溫，對(duì)冷卻后的污泥進(jìn)行厭氧消化處理。本發(fā)明方法處理的污泥中有60％以上的有機(jī)物轉(zhuǎn)移至液相，在進(jìn)行厭氧消化時(shí)，污泥的有機(jī)物轉(zhuǎn)化效率提高，是實(shí)現(xiàn)污水處理全過(guò)程污染控制和節(jié)能減排的有效手段。
文檔編號(hào)C02F11/04GK101524699SQ20091008215
公開(kāi)日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日
發(fā)明者瑋 喬, 偉 王, 羅玉翔, 蕾 鄭, 高興保 申請(qǐng)人:清華大學(xué)