污泥与秸秆类原料混合发酵制备生物燃气的方法技术

本发明专利技术提供一种污泥与秸秆类原料混合发酵制备生物燃气的方法，采用污泥与秸杆类原料混合，并控制污泥与秸秆类原料混合物料的Ｃ／Ｎ值范围在１０～２５之间；将混合物料加入厌氧消化器中，按照混合物料的总质量的１０～１００％加入厌氧活性污泥进行接种后，加水进行稀释，稀释后物料的ＴＳ含量控制在５～１０％之间，厌氧发酵１５～２０天，收集发酵所得生物燃气。本发明专利技术解决了发酵体系中物料Ｃ／Ｎ较低而不适于厌氧消化的问题，提高了污泥的实际分解率和产气量，具有极大的应用和推广价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属能源环境工程
，具体涉及一种污泥与秸秆类原料混合发酵制备生物 燃气的方法，
技术介绍
当前，随着人们对环境污染控制认识的加深，污水处理厂在各主要城市相继建成并投入 运行,与此同时污水处理厂又产生大量的残渣即污泥。目前我国产生污泥已达900万t/a(合 干污泥300~350万t/a)。污泥是由有机残片、细菌体、污泥颗粒、胶体等组成的极其复杂 的非均质体。目前,国内外对污泥的处置及回用方法主要有以下几种:海洋处置、卫生填埋、 污泥焚烧、污泥干化和热处理、污泥农用、污泥消化产沼气以及一些小范围的污泥利用方 法,包括污泥制砖、污泥制生化纤维板、污泥制陶粒等。污泥的各种处置方法各有优缺点① 投海已有多年历史,但是生物固体产生量巨大,毒性和重金属种类多，含量丰富,倒入 海洋势必造成严重的甚至是灾难性后果。因此该方法近年来己被国际禁止。② 卫生填埋对污泥的无毒无害化处理成本低,并可以增加城市建设用地。然而,城市污 泥卫生填埋也存在许多问题，如填坑中的有害物质会通过雨水的浸蚀和渗漏作用污染地下 水环境,填埋处理所需时间较长等。(D污泥焚烧的优点是既解决了污泥的出路问题又充分地利用了污泥中的能源,而且污 泥不需要作灭菌处理,缺点是成本较高,污泥中的重金属随着烟尘的扩散而污染空气。④ 污泥农用可大量处置污泥,而且充分利用了污泥中的N、 P、 K等营养物质,但是因为 人们对污泥农用的安全性存有疑虑,很大程度上限制了污泥农用。⑤ 污泥工业化利用由于产品销路不畅,暂时还不可能成为污泥处置的一条主要途径。⑥ 利用污泥消化产生物燃气使污泥处理基本实现稳定化、无害化、减量化、资源化4 个目标。 一方面发酵后产生的生物燃气可用于发电，是一种可再生能源;另一方面,剩余的熟 污泥可根据其成分特点用于农业、燃料等行业。从沼气发电的成本估算可知,沼气发电是大 中型污水厂的最佳方案,不但为处理厂解决了部分能源而且在经济上具有很大的效益。污泥厌氧消化是目前我国最常用的污泥稳定处理工艺,一般有中温消化和高温消化。国内生产实践中,最常用的是中温消化(32'C 35'C)。随着该技术的进展,厌氧消化又发展为两 相消化和两级消化，国内在实验研究中兴起的两级、两相消化工艺有:好氧-中温厌氧;中温-高温;高温酸化-中温甲烷化;兼氧-厌氧;厌氧-好氧;水解-酸化等。在正常的厌氧消化条件下, 有机物含量越高的新鲜污泥获得的有机物分解率相对越高。近年来研究表明，采用生物法 处理污水过程中产生的剩余污泥，其有机物含量大多超过65%，但由于剩余污泥的C/N值 仅为4 7左右,远达不到厌氧消化最佳C/N值的范围(10~25)。因此在试验研究和实际工程 中，获得剩余污泥厌氧消化的实际分解率<30%，污泥厌氧消化的产气量较少，约为6~12m3/m3 污泥,沼气中CH4含量较低，约占45%~55.9%。
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决发酵体系中物料C/N较低而不适于厌氧消化的问题，提高污泥 的实际分解率和产气量，提供一种。本专利技术的目的是通过下列技术方案实现的一种，其特征在于采用污泥与秸杆类原料混合，并控制污泥与秸秆类原料混合后物料的C/N值范围在10 25之间；将混合物料 加入厌氧消化器中，按照混合物料的总质量百分比的10~100%加入厌氧活性污泥进行接种 后，加水进行稀释，稀释后物料的TS含量控制在5 10X之间，厌氧发酵15 20天，收集 发酵所得生物燃气。所选用的原料污泥为城市污水处理厂的污泥，其C/N值为4~7之间。所述的秸秆类原料有水葫戸、水花生等水生植物和/或稻草、麦秆等农作物秸秆。接种后维持在35'C或50 6(TC进行厌氧发酵。本专利技术具体步骤及计算方法可按照如下进行1. 采用TOC测定仪测定所采用污泥的TOC (总有机碳)，采用碱性过硫酸钾消解紫外 分光光度法测定污泥的TN (总氮)。采用烘干、恒重法测定其TS (总固体)，采用灼烧法 测定其VS (挥发性固体)。2. 采用TOC测定仪测定所采用秸秆的TOC(总有机碳)，采用碱性过硫酸钾消解紫外 分光光度法测定秸秆的TN (总氮)。采用烘干、恒重法测定其TS (总固体)，釆用灼烧法 测定其VS (挥发性固体)。3. 混合原料的碳氮比按下面公式进行计算K= (C1X1+C2X2+C3X3............) / (N1X1+N2X2+N3X3............)式中K——混合原料的碳氮比C/N;C——各种原料的碳素含量，％;N——各种原料的氮素含量，％;X——各种原料的重量，kg。 控制污泥与秸秆混合后的物料的C/N值范围在10~25之间。4. 将混合物料加入厌氧消化器中，按照混合物料的总质量的10~100% (质量百分比) 加入厌氧活性污泥进行接种。5. 加水进行稀释，稀释后混合物料的TS含量控制在5 10X之间。并测定活性污泥的 TS、 VS (质量百分比)。最后计算厌氧消化器内的总TS (以质量计)、VS (以质量计)。 TS总TS污泥+TS秸秆+TS活性污泥？ VSfi=VS污泥+VS粉一VS 活性污泥6. 维持在中温(35'C)或高温(50~60°C)进行厌氧发酵，15 20天后停止发酵。7. 所产生物燃气的体积V ，采用流量计或储气柜进行计量和收集。物料产气率(m3/ k g ) 二V气休/ (VS总—VS剩余)8. 剩余的沼液沼渣测定其总TS剰余、VS船(以质量计)。物料的分解率;；=(1—VS 余/VS 总)x訓0/0本专利技术所述的"％"均为质量百分含量。本专利技术的有益效果单纯釆用污泥发酵因为C/N低，沼气产量和污泥的分解率不高，本专利技术采用污泥与秸杆类物质混合发酵的方法，物料厌氧消化的分解率〉50%，污泥与秸秆 类原料混合发酵比污泥单独发酵的产气量提高50%~100%，解决了发酵体系中物料C/N较 低而不适于厌氧消化的问题，提高了污泥的实际分解率和产气量，降低成本，具有极大的 应用和推广价值。 最佳条件的选择试验例l水葫芦、城市污泥不同配比、同一接种量制备沼气实验。 一、实验方案1. 发酵温度中温35'C2. 接种量30%3. 消化时间20天4. 水葫芦/污泥分别为0.5: 1、 1: 1、 2: 15. 污泥与水葫芦混合后物料的12 30之间物料配比①835g水葫芦+1665g城市污泥+750g菌液+1750g水，城市污泥与水葫芦C/N值为11.4② 835g水葫芦+1665g城市污泥+750g菌液+1750g水，城市污泥与水葫卢C/N值为11.4③ 1250g水葫芦+1250g城市污泥+750g菌液+1750g水，城市污泥与水葫戸C/N值为13.4 1250g水葫芦+1250g城市污泥+750g菌液+1750g水，城市污泥与水葫戸C/N值为13.4 ⑤1665g水葫芦+835g城市污泥+750g菌液+1750g水，城市污泥与水葫戸C/N值为15.04 ◎ 1665g水葫芦+835g城市污泥+750g菌液+1750g水，城市污泥与水葫卢C/N值为15.046. 两次重复7. 物料特性水葫芦TS为14.04%， VS为64.86X;菌液TS为1.08X， VS为37.5X;污 泥TS为22.82%， VS为29%二、实验数据及总结 l.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种污泥与秸秆类原料混合发酵制备生物燃气的方法，其特征在于采用污泥与秸杆类原料混合，并控制污泥与秸秆类原料混合后物料的Ｃ／Ｎ值范围在１０～２５之间；将混合物料加入厌氧消化器中，按照混合物料的总质量的１０～１００％加入厌氧活性污泥进行接种后，加水进行稀释，稀释后混合物料的ＴＳ含量控制在５～１０％之间，厌氧发酵１５～２０天，收集发酵所得生物燃气。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何若平，韦萍，欧阳平凯，江晖，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]