液压脱水与厌氧发酵处理城市生活污水处理厂污泥的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种城市生活污水处理厂污泥的资源化处理方法，污泥液压深度脱水 后得到的一种性质区别于进水的压滤液，将压滤液作为厌氧发酵的底物进行制氢。通过加 入零价铁优化厌氧发酵过程，促进有机物的降解并提高产氢量。属于污泥处理技术领域。
【背景技术】
[0002] 目前，城市生活污水处理厂主要应用的废水处理方法是活性污泥法，此法会产生 大量的剩余污泥。随着污水处理量的增加和排放标准的提高，污泥处理方法也在不断改进 以满足减量化、稳定化、无害化和资源化的要求。
[0003] 城市生活污水处理厂的污泥处理和管理费用占整个污水处理厂的50~60%，因此 寻找一种安全的、可行的、资源化的处理方法显得尤为重要。一般污水处理厂经过机械脱 水后的污泥含水率为70~80%。传统的污泥处理方法主要有填埋、堆肥、焚烧等，在50年 代主要的污泥处置方法就是填埋，但是随着人口激增、土地资源的锐减和含水率较高污泥 填埋产生的污染，现在对填埋污泥的标准要求越来越严格。《生活垃圾填埋污染控制标准 (GB16889-2008)》中要求生活污泥含水率小于60%才可以进入填埋场。经过深度脱水处理 后的污泥成为易处理的固态，不但可以大大减少填埋用地还可降低运输成本。
[0004] 目前，污泥水解预处理技术主要有机械破碎、微波破碎、超声波破碎、热水解、酶处 理及酸碱处理等。采用机械破碎技术中的高压法不仅能够降低污泥含水率便于其后续处 理，而且能够使胞内有机质释放出来为后续厌氧发酵反应提高更多的营养物质。液压技术 是通过将液压能转变为机械能进行直线往复运动或摆动运动进行挤压的，与其他加压方式 相比，具有装置结构简单、工作可靠、运动平稳等优点。1995年，美国专利US005386768中报 道采用液压作为驱动力对污泥进行脱水能够实现连续运行，但并未提到装置的脱水效果。 采用液压技术对城市污水处理厂的生活污泥进行深度脱水，污泥细胞破碎后得到的压滤液 不仅含有丰富的蛋白质、糖类等易发酵物质，还有氮、磷、钾等营养元素，及微生物生长所需 要的微量元素（Fe、Mg、Zn、Ca、Co等)。由于压滤液的性质与污水处理厂的浓缩池或机械脱 水处理单元的回水性质不同，把它作为厌氧发酵的底物进行单独处理不仅能够避免其对进 水水质的影响而且能够回收能源。厌氧消化工艺是实现污泥稳定化和资源化的重要手段， 能够将有机质转化为生物气体。
【发明内容】
[0005] 本发明是结合污泥深度脱水和厌氧消化法的优势，提出一种低成本、资源化的污 泥处理系统。污泥深度脱水主要是通过对污泥进行调理，进行细胞壁破除，释放出结合水、 吸附水和细胞内水，改善污泥的脱水性能，使处理后的污泥含水率低于60%。污水处理厂现 有的工艺是将污泥深度脱水后得到的滤液回送至污水处理系统中进行处理。但由于压滤液 性质的不同易造成系统的不稳定和低效运行。本发明提出对污泥深度脱水压滤液进行单独 处理，作为厌氧发酵的底物进行资源化处理。选择全混流反应器（CSTR)，其优点是反应器设 计简单、对悬浮固体含量没有要求，抗冲击负荷能力较强等。
[0006] 采用某污水处理厂的机械脱水污泥作为实验材料，经过脱水后的污泥含水率为 75~85%，并没有达到填埋要求，需要对其进行深度脱水。污泥燃烧热值较高，富有蛋白质、 糖等易被微生物利用的碳源，产氢微生物可以利用这些有机物进行厌氧发酵制氢。
[0007] 某污水处理厂的机械脱水污泥的特性指标
【主权项】
1. 液压脱水与厌氧发酵处理城市生活污水处理厂污泥的方法，即一种液压深度脱水与 厌氧发酵制氢联合处理城市生活污水处理厂污泥的方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 称取机械脱水污泥，加入CaO,加入去离子水，混合均匀，用80~100目的尼龙滤布 包裹； (2) 将1~5个包裹污泥的滤布放入液压缸中，进行加压脱水处理，得到深度脱水污泥， 并在装置底部收集压滤液； (3) 污泥脱水结束后，在收集的压滤液中加入铁粉； (4) 再加入甲烷菌抑制剂C2H4BrO3SNa(BESA)，放置18~24h ; (5) 采用计量泵进料至全混流反应器中，水浴温度设为37土TC,水力停留时间（HRT) 为1~3d,处理压滤液。
2. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于：液压深度脱水阶段，步骤（1)所述的调节 剂CaO的投加量为污泥质量的1. 5~2. 5%，去离子水的加入量为污泥质量的15~25%。
3. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于：液压深度脱水阶段，步骤（2)所述的液压 加压的管压为4. 5~5. 5MPa。
4. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于：以压滤液为底物的厌氧发酵制氢阶段，步 骤（3)所投加的铁粉为300~400目，投加量为压滤液质量的0. 1~0. 2%。
5. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于：以压滤液为底物的厌氧发酵制氢阶段，步 骤（4)投加的甲烷菌抑制剂浓度较低，为0. 1~0. 3g/L-压滤液。
6. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于：以压滤液为底物的厌氧发酵制氢阶段，步 骤（5)的进料速率为0. 2~0. 6L/d，针对高有机物浓度的压滤液采用较长的水力停留时间。
7. 按照权利要求3所述的方法，其特征在于：液压深度脱水阶段，步骤（2)所述的加压 脱水处理时间为0. 5~Ih。
8. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于：液压深度脱水阶段，步骤（1)所用的机械 脱水污泥的含水率为75~85%。
9. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于：以压滤液为底物的厌氧发酵制氢阶段，采 用排水法收集气体，用气相色谱分析气体组成，定期分析液体样品。
【专利摘要】本发明是将液压深度脱水与厌氧发酵制氢法相结合，对城市生活污水处理厂中的传统机械脱水污泥进行资源化处理。第一阶段，通过加入调节剂CaO协助液压法对污泥进行深度脱水，污泥含水率能够降低至60%以下。第二阶段，以第一阶段得到的压滤液为底物进行厌氧发酵制氢，通过加入零价铁粉对反应体系进行优化，能够降低体系的氧化还原电位、维持pH为中性，提供产氢微生物中氢化酶所需的铁元素，从而提高厌氧发酵反应体系的产氢速率、COD的降解率。
【IPC分类】C12P3-00, C02F11-12, C02F11-00, C02F11-04
【公开号】CN104803566
【申请号】CN201410040759
【发明人】孙承林, 余丽, 于杨, 蒋文天, 卫皇曌, 于永辉
【申请人】中国科学院大连化学物理研究所
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2014年1月27日