[发明专利]一种市政污泥减量化并同步制氢的方法以及一种市政污泥处理装置

说明书

本发明公开了一种市政污泥减量化并同步制氢的方法以及一种污泥处理装置，所述方法包括：将市政污泥与多金属含氧酸混合，得到含有多金属含氧酸的污泥浆液；将含有多金属含氧酸的污泥浆液送入电解池中，施加直流电进行电解，得到挥发性固体含量降低的污泥以及氢气。本发明的方法利用多金属含氧酸对微生物细胞的氧化和水解作用分解污泥中的微生物细胞，实现大幅减量并同步制氢。与基于MFC或者MEC技术处理市政污泥的方法相比，本发明的方法摆脱了预处理阶段的温度、pH值等参数变化对常规生化处理法的限制；无需微生物的驯化和培养，可直接启动；并且能获得更高的污泥消解和制氢效率，且能耗更低。

技术领域

本发明涉及一种市政污泥减量化并同步制氢的方法，本发明还涉及一种市政污泥处理装置。

背景技术

生化处理工艺是污水处理的核心，运行期间不可避免地排出大量剩余污泥，这些污泥的固相部分主要由大量微生物、病毒和寄生虫等微生物构成，还含有少量的有机物和无机物，是一种重点控制的污染物。国家颁布的《水十条》专门将污泥处理处置纳入污水系统重点管理，可见对污泥处置的重视。

剩余污泥处理常采用的方法是将污泥脱水后焚烧或填埋，但是随之带来的二噁英等有毒气体排放、土地资源的大规模占用、以及潜在的土壤和地下水污染风险一直饱受环保行业争议。重要的是，污泥中有价值、可用的物质无法得到利用，在资源短缺的现状下，生化污泥的资源化处理技术是该领域发展的方向。

目前，剩余污泥的资源化处理技术很多，主要有农业用途的堆肥、饲料；工业用途的建筑材料制造、做燃料发电和生产沼气等。近年来，随着电化学在微生物领域的发展，一些新型剩余污泥处理及资源化技术被开发出来。

CN103887550A公开了一种以污泥为燃料的固体氧化物燃料电池，可实现污泥的安全处理并得到电能，但是制作过程繁琐，且处理量有限。相比之下，基于燃料微生物燃料电池(MFC)和微生物电解池(MEC)的技术更具应用潜力，其研究对象已经从简单的有机分子和单一细菌扩展到了具有复杂组份的剩余污泥。如CN104108845A公开了一种利用MFC处理剩余污泥的方法，将浓缩、预处理后的剩余污泥与厌氧消化污泥混合后置于MFC阳极池，阴极池采用空气曝气，该方法在处理污泥的同时还可产电产甲烷。CN102718381B公开了一种利用MEC处理剩余污泥并产甲烷的方法，首先用剩余污泥为底物驯化阳极功能微生物并启动MEC，之后可用于处理经4mol/L的氢氧化钠预处理后的剩余污泥，当在电解池两端施加0.5V的直流电时，在阴极上生成甲烷。相类似的MEC也应用于利用剩余污泥制氢气(生物质微生物电解池强化产氢及阳极群落结构环境响应，哈尔滨工业大学硕士论文，2012)。

从上述实例可以看出，利用传统MFC或者MEC技术处理剩余污泥必须经过预处理过程，这是由于MFC和MEC技术利用的是产电微生物与污泥中的小分子有机物之间的相互作用，而对组成污泥的细胞膜等组织成分无能为力，无法起到破碎污泥细胞的作用。另外，MFC和MEC技术以阳极上的产电微生物为催化剂，基于厌氧生物过程，对蛋白质类的去除往往低于60％，且资源化利用效率较低。

发明内容

本发明的目的提供一种简便且高效的市政污泥减量化方法，该方法无需旨在破碎市政污泥中的微生物细胞的前处理过程，不仅能更有效地对市政污泥进行减量化处理，而且能同步以更高的效率制氢。

根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种市政污泥减量化并同步制氢的方法，该方法包括：将市政污泥与至少一种多金属含氧酸混合，得到含有多金属含氧酸的污泥浆液；将所述含有多金属含氧酸的污泥浆液送入电解池中，施加直流电进行电解，得到挥发性固体含量降低的污泥以及氢气。

根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种市政污泥处理装置，该装置包括混合单元、电解单元、循环单元以及氢气收集单元，

所述混合单元含有混合池，所述混合池用于容纳市政污泥并将市政污泥与多金属含氧酸混合，得到含有多金属含氧酸的污泥浆液；