一種厭氧消化污泥的生物干化方法與流程

本發明涉及一種環境保護技術中的污泥處理方法，具體地，涉及一種厭氧消化污泥的生物干化方法。

背景技術：

隨著越來越多的污水處理廠投入建設與運行，污泥產量也日漸增加。據統計，目前我國城鎮污水處理廠污泥年產生量已經超過4000萬噸（含水率80%）。

厭氧消化作為一種低能耗、資源化的污泥處理技術，是目前國際上最常用的污泥處理方法，我國也積極鼓勵應用。2000年頒布的《城市污水處理及污染防治技術政策》建議規模在10萬噸/天以上的二級污水處理廠采用厭氧消化工藝進行污泥處理；2009年頒布的《城鎮污水處理廠污泥處理處置及污染防治技術政策（試行）》和2011年頒布的《城鎮污水處理廠污泥處理處置技術指南（試行）》又進一步鼓勵回收和利用污泥中的能源和資源，鼓勵城鎮污水處理廠采用污泥厭氧消化工藝。

但是，厭氧消化出泥含水率高，尚需經過污泥減量化或穩定化處理才能進行處置和資源化利用，這也是制約該技術推廣應用的因素之一。常用的后續處理方法包括脫水、熱干化、好氧堆肥等。脫水后的污泥含水率仍然高達80%左右，不利于運輸和后續處理處置；熱干化具有占地小、干化速率快的優點，但能耗和運行成本較高，運行管理難度較大；好氧堆肥工藝相對簡單，可實現污泥的穩定化和無害化，但發酵周期長，占地面積大。

污泥生物干化利用微生物高溫好氧發酵過程中有機物降解所產生的生物熱能，通過過程調控手段促進水分蒸發，實現快速去除水分。已公開的相關專利大多針對未經厭氧消化處理的污泥，且需要添加菌劑或酸堿藥劑。相比之下，厭氧消化污泥的有機物含量較低，且易降解有機物比例也較低，因此對溫度控制的要求較高，本專利包含的自動通風系統有利于堆體溫度的優化控制，同時本專利提供的生物干化方法也無需添加藥劑。

綜上，開發可以替代熱干化、好氧堆肥等技術的污泥減量化技術和設備，實現厭氧消化污泥的高效低耗處理，對于推廣厭氧消化技術應用和提升污泥處理處置行業水平具有重要意義。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種用于厭氧消化污泥處理的方法，以解決現有厭氧消化污泥處理技術所存在的減量化程度低、能耗高、運行周期長等問題，實現污泥的減量化、穩定化和無害化處理。

為了達到上述目的，本發明提供了一種厭氧消化污泥的生物干化方法，包括以下步驟：

a、厭氧消化污泥脫水處理；

b、將步驟a脫水處理后的污泥與返混料和輔料混合均勻；

c、將步驟b得到的混合料加入生物干化裝置，進行生物干化，所述生物干化裝置包含反應器主體，所述反應器主體通過多孔板分割成上下兩個部分，下部為布氣室，上部為污泥反應室，布氣室側壁設有進風管，所述污泥反應室上部設置引風管，混合后的污泥放在多孔板上，所述反應器主體內設置有溫度傳感器，通風自動控制系統接收所述溫度傳感器采集的溫度數據，根據所述溫度數據控制通風。

根據本發明的優選實施例，所述反應器主體為直立筒體，頂部設置裝置蓋，外部設置保溫層，以減少反應器內熱量散失。

根據本發明的優選實施例，所述多孔板上鋪設金屬網，混合后的污泥放在金屬網上，以阻隔上部污泥顆粒從曝氣孔中掉落。

根據本發明的優選實施例，所述通風自動控制系統由溫度傳感器、控制器、繼電器、空氣壓縮機和浮子流量計組成，所述控制器的輸入端與溫度傳感器連接，所述控制器的輸出端通過繼電器與空氣壓縮機連接，所述空氣壓縮機與布氣室側壁的進風管連接，由控制器根據采集的溫度數據調節通風策略，所述通風策略包括由空氣壓縮機實現連續通風或間歇通風。

根據本發明的優選實施例，所述反應器主體在不同層高均設置有溫度傳感器。

根據本發明的優選實施例，所述通風自動控制系統還包括浮子流量計，所述浮子流量計連接空氣壓縮機與進風管，用于控制通風量。

根據本發明的優選實施例，步驟C中通過自動控制系統控制通風；控制器接收到的溫度高于A℃時，采用連續通風策略，直至溫度降至B℃以下，采用間歇通風策略，70≥A≥B≥55。繼電器控制間歇通風階段空氣壓縮機的啟停，頻率為10~20min開，20~60min關；浮子流量計控制通風量在0.05~0.15 m³/(m³·min)。

上述的厭氧消化污泥的生物干化方法中，步驟a中所述厭氧消化污泥經脫水處理后，含水率為70%~80%；步驟b中所述返混料與脫水污泥的濕重比為1:4~1:2，所述輔料與脫水污泥的濕重比為1:8~1:4；混合均勻后混合料的含水率為55%~65%；步驟c中所述的生物干化一個周期翻堆1~2次；經15d生物干化處理后，含水率降至40%以下。

本發明提供的厭氧消化污泥的生物干化方法具有以下優點：

1、能耗低。充分利用微生物高溫好氧發酵過程中有機物降解產生的生物熱能，除通風所需的電耗外，無需外加熱源。

2、運行周期短。設置自動通風控制系統，利用設于堆體的溫度傳感器采集的溫度信號，并根據工藝要求控制通風策略，使污泥在最佳條件下迅速達到水分去除的目的。與好氧堆肥相比，運行周期較短，占地面積也較少。

3、減量化程度高。本發明通過過程調控手段實現污泥中水分的快速去除，含水率可降至40%以下，克服了厭氧消化污泥含水率高、沒有出路的問題。

附圖說明

圖1為本發明的厭氧消化污泥的生物干化方法使用的裝置結構示意圖。

圖2為本發明的厭氧消化污泥的生物干化方法的流程圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步地說明。

如圖1所示，本發明提供的厭氧消化污泥的生物干化方法，通過生物干化裝置對厭氧消化污泥進行處理。該生物干化裝置包含反應器主體1和通風自動控制系統；通風自動控制系統由溫度傳感器8、控制器9、繼電器10、空氣壓縮機11和浮子流量計12組成。

反應器主體1為直立筒體，總體積180L；頂部設置裝置蓋2；外部設置保溫層3，以減少反應器內熱量散失。反應器主體1底部通過多孔板5分隔布氣室，多孔板5距離底板15cm；多孔板5上鋪設金屬網4，以阻隔上部污泥顆粒從曝氣孔中掉落。反應器主體1側壁下部設置進風管6，空氣通過進風管6進入布氣室，并向上散逸進入堆體；側壁上部設置引風管7，濕熱空氣從引風管7排出。

反應器主體1在上、中、下層均設置有溫度傳感器8；該生物干化裝置設有控制器9，能夠接收溫度傳感器8采集的溫度數據，并根據工藝要求調節通風策略；通風策略包括連續通風和間歇通風。浮子流量計12控制通風量；浮子流量計12連接空氣壓縮機11與進風管6。

如圖2所示，該厭氧消化污泥的生物干化方法，包含以下步驟：

步驟1，厭氧消化污泥脫水處理。優選地，厭氧消化污泥經脫水處理后，含水率為70%~80%。

步驟2，將步驟1脫水處理后的污泥與返混料和輔料按一定比例混合均勻，返混料可采用上一批次生物干化處理后的污泥，輔料可采用秸稈、麩皮、木屑等。優選地，返混料與脫水污泥的濕重比為1:4~1:2；輔料與脫水污泥的濕重比為1:8~1:4；混合均勻后混合料的含水率為55%~65%。

步驟3，將步驟2得到的混合料加入生物干化裝置，進行生物干化。生物干化過程通過自動控制系統控制通風：控制器9接收到的溫度高于A℃時，采用連續通風策略，直至溫度降至B℃以下，采用間歇通風策略，優選地，70≥A≥B≥55；繼電器10控制間歇通風階段空氣壓縮機11的啟停，優選頻率為10~20min開，20~60min關；浮子流量計12控制通風量，優選通風量為0.05~0.15 m³/(m³·min)。生物干化過程優選的翻堆頻率為一個周期1~2次。經15d生物干化處理后，含水率降至40%以下。

具體來說，厭氧消化污泥經脫水處理后含水率為74.7%。脫水污泥與返混料和輔料按濕重比4:1:1混合均勻后，含水率為55.1%。生物干化前8d內，A取62，B取60；后7d內，A取57，B取55；混合料經15d生物干化處理后，含水率降至27.0%。與混合料相比，生物干化處理后減量52.3%；若不計返混料和輔料，即與厭氧消化污泥相比，生物干化處理后減量28.5%，減量化效果明顯。

本發明提供的厭氧消化污泥的生物干化方法，充分利用了生物熱能，并采用了自動通風控制系統，一方面使反應溫度維持在適宜的范圍內，使污泥迅速達到水分去除的目的，另一方面又可避免過量通風，降低運行能耗。該方法具有能耗低、運行周期短、占地面積少的特點，能夠高效低耗地實現厭氧消化污泥的減量化、穩定化和無害化處理，具有較高的環境效益和經濟效益，在污泥處理處置領域具有很大的市場潛力。

盡管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護范圍應由所附的權利要求來限定。