[发明专利]一种城市污泥厌氧消化与碳化综合利用的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境工程技术及生态农业领域，涉及城市污泥的处理与处置，具体是一种城市污泥厌氧消化与碳化综合利用的方法。

背景技术

近年来，在国家节能减排和积极的财政政策作用下，城镇污水处理得到迅速发展，城镇水环境治理取得显著成效，随着我国城镇污水处理率的不断提高，城镇污水处理厂污泥产量也急剧增加。2009年，全国投入运行的城镇污水处理厂1992座，处理污水量280亿m³，产生含水率80％的污泥约2005万t，随着城镇化水平和污水处理量的增加，污泥量将很快突破3000万t。据不完全统计，目前全国城镇污水处理厂污泥只有小部分进行不同程度的处理和处置，而大部分未进行规范化的处理处置。污泥含有病原体、重金属和持久性有机物等有毒有害物质，含水率很高，未经有效处理处置，极易对地下水、土壤等造成二次污染，直接威胁环境安全和公众健康，使污水处理设施的环境效益大大降低，影响国家节能减排战略实施的积极效果。

目前国内城市污泥的处理主要采用填埋、干化焚烧、用作农肥等方式处理及处置；填埋污泥需要占用大量农用耕地；污泥的干化焚烧，普遍存在工程投资大，运行费用高的问题，在经济上难以支撑。相比以上处理方法，采用厌氧消化技术不但可以实现污泥的减量化、无害化、稳定化及资源化；污泥经厌氧消化后，体积减小50％左右，可以实现减量化；经过中温发酵后，污泥中的有害细菌得到大量的消灭，可以实现无害化和稳定化；厌氧消化产生的沼气可以用于燃料和发电，补偿水厂的能耗，为企业节能30％，是目前最可行的污泥处理工艺之一，可以实现资源化及节能化。

但是目前的所使用的污泥厌氧处理工艺，存在技术水平低，污泥处理效果差，沼气利用率低等一系列问题。而且，污泥厌氧处理工艺除了产生沼气外，还会产生沼渣；现有的沼渣处置工艺大部分采用堆肥技术制备有机肥，但该工艺需要大量的土地资源，在发达地区应用受到限制。

国家《“十二五”节能环保产业发展规划》环保产业关键技术污泥处理处置技术重点是污泥厌氧消化或好氧发酵后用于农田、焚烧及生产建材产品等处理处置技术，污泥的厌氧效果工艺在《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策》的要求中，提出我国污泥处理处置应符合“安全环保、循环利用、节能降耗、因地制宜、稳妥可靠”的原则。其中循环利用和节能降耗分别重点提出了通过厌氧消化技术回收污泥中的能量以及鼓励利用污泥厌氧消化过程中产生的沼气热能、垃圾和污泥焚烧余热。因此，厌氧消化处理处置是当前污泥处理处置的重中之重，目前并没有一种适合污泥处理的综合利用方法。

发明内容

本发明的目的是对城市污泥厌氧消化和碳化处理，生产沼气和制备污泥碳化物，实现污泥的减量化、能源化、肥料化，最终达到污泥的资源化综合利用的城市污泥厌氧消化与碳化综合利用的方法。

所述一种城市污泥厌氧消化与碳化综合利用的方法，其特征在于，所述工艺的具体步骤依次如下：

(1)污泥调理：采用物理方法、或化学方法、或先采用物理方法再采用化学方法对污泥进行调理，使调理后的污泥含水率为90～92％、碳氮比值为10～20、pH为6.5～7.5；

(2)污泥的完全混合厌氧消化：将通过步骤(1)调理后符合要求的污泥输送到完全混合厌氧消化罐，这里的完全混合厌氧消化罐采用德国Lipp厌氧消化罐(简称德国利浦罐)，控制完全混合厌氧消化罐内的温度为35～37℃，并调控完全混合厌氧消化罐内局部温差在±0.5℃，然后通过气动搅拌、或间歇式机械搅拌、或同时进行气动搅拌和间歇式机械搅拌使罐内的污泥混合均匀，进行厌氧消化处理15-20天后，产生厌氧消化液和含甲烷60～70％的沼气，将生产的含甲烷60～70％的沼气经过现有的脱水、脱硫及脱碳处理后收集到沼气罐中备用，在厌氧消化过程中：所述气动搅拌是采用沼气回流搅拌方式，与现有的沼气池气动搅拌方式相同，先将罐内的产生的沼气抽出罐外，经压缩后通过气体扩散管从罐底部冲入罐内，产生较强的气体回流，从而达到搅拌料液的目的；所述间歇式机械搅拌是采用转速为10～60r/min的间歇式机械搅拌装置进行的搅拌方式；

(3)消化液固液分离：采用旋流反应器对步骤(2)中产生的厌氧消化液进行固液分离，分离出含水率50～70％的沼渣，分离后的沼液作为有机肥的原料，或经过生物氧化塘工艺处理后达标排放或综合利用；