專利名稱：一種利用微波堿熱水解改善污泥厭氧消化性能的方法
技術領域：
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 技術領域。
背景技術：
隨著我國城市化進程的加快和社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)污水產(chǎn)生量迅速增加。與此 同時，國家對環(huán)境治理投資力度的增加也極大的促進了污水處理行業(yè)的發(fā)展，污水處理過 程產(chǎn)生了大量的剩余污泥，據(jù)統(tǒng)計全國每年產(chǎn)生含水率80%的脫水污泥己經(jīng)超過1000萬 t。污泥中含有多種有害物質(zhì)，如重金屬、難降解有機物、持久性有機物和病源微生物等 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)境保護所關注的重要內(nèi)容。同時污 泥中還含有大量的有機物，通過厭氧消化可以產(chǎn)生沼氣，回收污泥中生物質(zhì)能，是污泥處 理的一項重要技術。然而，污泥常規(guī)厭氧消化是對濃縮后的污泥直接進行消化，由于污泥 中大量有機物被細胞璧包裹的特點，導致污泥厭氧消化普遍存在固體停留時間長、有機物 負荷和沼氣產(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，針對污泥 常規(guī)厭氧消化技術存在的不足和污泥自身的特性，通過將污泥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器中，在頻率為2450MHz的微波場中加熱， 微波加熱溫度為120—17(TC，加熱時間為5 — 10分鐘；
(3) 使上述微波加熱后的污泥冷卻至室溫，對冷卻后的污泥進行厭氧消化處理，處 理溫度為33—37。C，處理時間為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，其突出的特點是采用 微波加熱的方法實施污泥熱水解，借助微波穿透加熱的特點大幅度縮短熱水解時間，提高 了系統(tǒng)效率。同時，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，有助于污泥細胞的快速破碎和有機物的快速水解，在縮短污泥水解所需時間的 基礎上提高了有機物水解效率。本發(fā)明方法處理的污泥中有60%以上的有機物轉(zhuǎn)移至液 相，在進行厭氧消化時，污泥的有機物轉(zhuǎn)化效率提高，是實現(xiàn)污水處理全過程污染控制和 節(jié)能減排的有效手段。
具體實施例方式
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器中，在頻率為2450MHz的微波場中加熱， 微波加熱溫度為120—170。C，加熱時間為5 — 10分鐘；
(3) 使上述微波加熱后的污泥冷卻至室溫，對冷卻后的污泥進行厭氧消化處理，處 理溫度為33—37。C，處理時間為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到7%-10%，對于低濃度的污泥需要 進一步提高濃度，對于脫水泥餅則需要通過加入蒸汽來降低固體濃度。 以下介紹本發(fā)明實施例
實施例1:
城市污水處理廠的濃縮污泥經(jīng)過濃縮脫水一體機將固體濃度進一步提高到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的微波場中加熱到15(TC，保持溫度繼續(xù)加熱5min后結束。在微波 加熱過程發(fā)生污泥的水解反應，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，污泥中液相的化學需氧量(COD)占污泥總COD的40%，經(jīng)過熱水解后污泥的 pH值降低至10.5。將上述處理的污泥進行35'C中溫厭氧消化處理，污泥有機物的去除率 達到55%。
實施例2:
針對城市污水處理廠的含水率80%的脫水泥餅，首先經(jīng)過稀釋使污泥固體濃度達到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的微波場中加熱，將污泥加熱到170°C，保持溫度繼續(xù)加 熱10min后結束加熱。在微波加熱過程發(fā)生污泥的水解反應，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 物去除率達到60%。 實施例3:
針對城市污水處理廠的含水率80%的脫水泥餅，首先經(jīng)過稀釋使污泥固體濃度達到 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的微波場中加熱，將污泥加熱到160°C，保持溫度繼續(xù) 加熱10min后結束。在微波加熱過程發(fā)生污泥的水解反應，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，有機物去除率 達到53%。
權利要求
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器中，在頻率為2450MHz的微波場中加熱，微波加熱溫度為120-170℃，加熱時間為5-10分鐘；(3)使上述微波加熱后的污泥冷卻至室溫，對冷卻后的污泥進行厭氧消化處理，處理溫度為33-37℃，處理時間為15-120天。
2、 如權利要求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領域。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器中，在頻率為2450MHz的微波場中加熱；使微波加熱后的污泥冷卻至室溫，對冷卻后的污泥進行厭氧消化處理。本發(fā)明方法處理的污泥中有60％以上的有機物轉(zhuǎn)移至液相，在進行厭氧消化時，污泥的有機物轉(zhuǎn)化效率提高，是實現(xiàn)污水處理全過程污染控制和節(jié)能減排的有效手段。
文檔編號C02F11/04GK101524699SQ20091008215
公開日2009年9月9日 申請日期2009年4月17日 優(yōu)先權日2009年4月17日
發(fā)明者瑋 喬, 偉 王, 羅玉翔, 蕾 鄭, 高興保 申請人:清華大學