专利名称：一种市政污泥和垃圾混合发酵高效生产氢气和甲烷的方法
技术领域：
本发明涉及一种废物资源化技术，特别是一种市政污泥和垃圾混合 发酵高效生产氢气和甲烷的方法。
背景技术：
目前，对市政污泥和垃圾通常是采用填埋、农用或焚烧等方法进行
处理、处置。但由于我国大部分城市生活垃圾中水分占4 0 % 6 0 %, 其千固体中有机成分只占3 0% 5 5%;城市污水处理厂产生的污泥含 水率达8 5 % 9 9. 5%，其干固体中有机物含量4 0%-6 0 %，垃圾 和污泥热值普遍低于4 0 0 0kJ/kg，并不适宜于焚烧处理。当垃圾和 污泥中重金属含量较高时，也不适合农用。因此多数垃圾都采用填埋处 理，但对地下水和大气环境的二次污染问题不容忽视；而污泥要进行填 埋处理，还需进一步脱水，更是麻烦、成本髙。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述的技术问题，为市政污泥和垃圾的处 理提供一种更有价值的资源化方法，即市政污泥和垃圾混合发酵高效生 产氢气和甲烷的方法。
为实现上述发明目的，本发明采用的具体生产方法如下 1 、种泥准备产甲烷种泥采用污水厂厌氧消化活性污泥。产氢种泥是利用污水厂厌氧消化活性污泥经过加热处理并活化得到，即取厌氧
消化活性污泥风干、磨碎、过筛，在l 0 5"C下加热2h，杀灭非芽孢 菌产甲烷菌。将经加热处理过的厌氧活性污泥加入3 g/L葡萄糖营养溶 液中，调pH至6.5， 35'C下活化24h而制成产氢种泥。
2、 碱解将去除其中不可降解有机物后的垃圾进行粉碎、过筛， 取石灰，粉碎、过筛，采用污水厂的初沉污泥、剩余污泥、浓縮污泥或 脱水污泥，将上述污泥、垃圾和石灰装入碱解反应器并混合，使混合物 的碳氮比C/N保持在10-30,石灰和有机物比值CaO/VS保持在 0.05-0.2，含水率保持在85%-99%，碱解反应时间为0. 5-3d。
3、 产氢将碱解后的混合物泵入产氢反应器，按种泥与底物体积 比为0. 1-0. 5的比例加入产氢种泥，搅拌混合，启动产氢反应器，温 度30'C-60'C,反应时间3-8d。
4、 产甲烷将产氢后的剰余混合物泵入产甲烷反应器，按种泥与 底物体积比为O. 1-0. 5的比例加入产甲烷种泥，搅拌混合，启动产甲 垸反应器，温度30r-60lC，反应时向7-15d。
正常运行后，产氢反应器和产甲烷反应器在排出器内混合物时，均 可分别留出 一定比例的混合物作为下一批反应的产氢种泥和产甲烷种 泥。
龙发明由于采用以上工艺方法，利用市政污泥和垃圾作原料，采用 石灰碱解强化产氢和产甲烷过程，获取高热值、洁净能源氢气和甲烷， 实现废物资源化，解决市政污泥和垃圾对环境的污染问题。将含氮丰富 的市政污泥与含碳丰富的市政垃圾进行混合发酵，有利于厌氧微生物的生理代谢，同时通过加入石灰，可强化市政污泥和垃圾的碱解，有利于 提高市政污泥和垃圾中有机成分的降解率，强化产氢和产甲烷效应，氢
气产率最高可达52niL/gVS，甲垸产率最高可达103 mL/gVS，分别比不加 石灰时提髙2—4倍和2—3倍。在两相厌氧消化系统前端只需加设一台 小型碱解反应器，只需向其中加入廉价易得的石灰，而不必向产氢反应 器和产甲烷反应器另加酸碱等化学药剂，即可实现市政污泥和垃圾混合 发酵髙效生产氢气和甲垸，各反应器可序批式运行，也可连续运行，所 需设备简单，操作方便，成本低廉。
图1为本发明所采用的实验装置。
其中1.碱解反应器，2.产氢反应器，3.产甲垸反应器，4-8.泥 浆泵。
具体实施例方式
实施例l:碱解反应器中，C/N=30， CaO/VS=0. 1，含水率=95%，时 间ld。产氢反应器中，种泥与底物体积比为0. 1，温度55*€，时间8d。 产甲烷反应器中，种泥与底物体积比为0. 2,温度35"C,时间9 d。 得到的氢气产率为23 mL/gVS，甲垸产率为67 mL/gVS。
实施例2:碱解反应器中，C/N=10， CaO/VS=0.05，含水率=85%，时 间3d。产氢反应器中，种泥与底物体积比为0. 3，温度40"C，时间5d。 产甲烷反应器中，种泥与底物体积比为0. 4，温度40"，时间14d。 得到的氢气产率为40 mL/gVS，甲烷产率为84 mL/gVS。
实施例3:碱解反应器中，C/N=20， CaO/VS=0. 2,含水率=90%，时间2d。产氢反应器中，种泥与底物体积比为0. 3，温度35"C，时间8d。 产甲烷反应器中，种泥与底物体积比为O. 3,温度35'C,时间15 d。 得到的氢气产率为52 mL/gVS，甲垸产率为103 mL/gVS。
实施例4:碱解反应器中，C/N=15, CaO/VS=0. 15，含水率=95%， 时间0. 5d。产氢反应器中，种泥与底物体积比为0. 5，温度351C， 时间3d。产甲烷反应器中，种泥与底物体积比为O. 3，温度40'C，时 间10d。得到的氢气产率为44 mL/gVS，甲垸产率为93 mL/gVS。
权利要求
1、一种市政污泥和垃圾混合发酵高效生产氢气和甲烷的方法，其特征是采用如下处理、生产工艺(1)种泥准备产甲烷种泥采用污水厂厌氧消化活性污泥，产氢种泥是利用污水厂厌氧消化活性污泥经过加热处理并活化得到，即取厌氧消化活性污泥风干、磨碎、过筛，在105℃下加热2h，杀灭非芽孢菌产甲烷菌，将经加热处理过的厌氧活性污泥加入3g/L葡萄糖营养溶液中，调pH至6.5，35℃下活化24h而制成产氢种泥；(2)碱解将去除其中不可降解有机物后的垃圾进行粉碎、过筛，取石灰，粉碎、过筛，采用污水厂的初沉污泥、剩余污泥、浓缩污泥或脱水污泥，将上述污泥、垃圾和石灰装入碱解反应器并混合，使混合物的碳氮比C/N保持在10-30，石灰和有机物比值CaO/VS保持在0.05-0.2，含水率保持在85％-99％，碱解反应时间为0.5-3d；(3)产氢将碱解后的混合物泵入产氢反应器，按种泥与底物体积比为0.1-0.5的比例加入产氢种泥，搅拌混合，启动产氢反应器，温度30℃-60℃，反应时间3-8d；(4)产甲烷将产氢后的剩余混合物泵入产甲烷反应器，按种泥与底物体积比为0.1-0.5的比例加入产甲烷种泥，搅拌混合，启动产甲烷反应器，温度30℃-60℃，反应时间7-15d。
全文摘要
一种市政污泥和垃圾混合发酵高效生产氢气和甲烷的方法，其特征是采用污水厂的厌氧消化活性污泥和经过加热处理并活化的厌氧活性污泥分别作为产甲烷种泥、产氢种泥，将市政污泥和垃圾按一定比例混合，加入石灰，置于碱解反应器中进行碱解，将碱解后的混合物和产氢种泥泵入产氢反应器进行产氢反应，收集产生的含有氢气的生物气，将产氢后的剩余混合物和产甲烷种泥泵入产甲烷反应器混合反应生产甲烷。既能获取高热值、洁净能源氢气和甲烷，实现废物资源化，又解决了市政污泥和垃圾对环境的污染问题。各反应器可序批式运行，也可连续运行，所需设备简单，操作方便，成本低廉。
文档编号C12P3/00GK101492696SQ20081003055
公开日2009年7月29日 申请日期2008年1月26日 优先权日2008年1月26日
发明者李玉秀, 聂艳秋 申请人:聂艳秋