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一种污泥自维持阴燃与高温好氧发酵复合处置工艺及设备

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2022-12-13 14:30:04

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 喻鑫 | 2022-12-13 14:30:04

本发明提供了一种污泥自维持阴燃与高温好氧发酵复合处置工艺,其目的在于,将自维持阴燃技术处置速率快、产生热能的优势,以及好氧生物发酵技术能够进行污泥制肥的资源化利用的优势相结合,将阴燃产生的热能提供给生物发酵过程,从而在提高污泥处置速率的同时,降低污泥处置系统能耗,降低生物发酵周期,更好的实现污泥的无害化、资源化处置。为实现上述目的,按照本发明的一个方面,提供了一种污泥自维持阴燃与高温好氧发酵复合处置工艺,包括污泥的自维持阴燃和高温好氧发酵,具体地,将污泥分为两部分,将其中一部分污泥进行自维持阴燃产生的热量,作为另一部分污泥进行高温好氧发酵所需热量的热源。

本发明公开了一种污泥自维持阴燃与好氧生物发酵复合处置工艺及设备,属于生活废弃物处置领域相关技术工艺,主要针对市政污泥以及其他高含水率低热值有机废弃物的无害化资源化处置。工艺特点在于通过联合自维持阴燃和好氧发酵堆肥两种处置技术,提升污泥处置能力,降低好氧生物发酵过程能耗,实现技术间的优势互补;阴燃产生的污泥灰与发酵生成的有机肥可以结合利用,从而在提高污泥处置速率的同时,降低污泥处置系统能耗,降低生物发酵周期,提高污泥资源化产品的多样性。

目前,城市污水处理能力在快速提升,污泥产量不断攀升。污泥中富含有机质,易腐易臭,其中包含细菌虫卵以及农药残留等有害物质,处置不当会造成土地、地下水以及空气环境的污染。

传统的污泥处置方法主要是热处理和生物处理两种。

热处理可以将污泥中有机质转化为热能、二氧化碳和水,处置效率高、无害化彻底。然而传统的热处理方法如干化焚烧、热解等需要克服污泥高含水、低热值的特点,系统能耗较大。

生物处理技术可以通过生物发酵的方法将污泥转化为有机肥产品,实现资源化回收利用。然而,生物处理技术往往周期较长,处置能力有限。

近年来利用嗜热菌实现污泥高温好氧发酵堆肥的技术,可以极大的缩短堆肥周期,然而,堆肥过程系统温度需从传统的~40—60℃提升到70—100℃,相比于传统生物发酵方法,也需要提高能耗。

因此,亟需一种既能够提高污泥处置速率,又能够降低污泥处置系统能耗的污泥处置工艺。

华中科技大学(Huazhong University of Science and Technology),简称华中大、华科大 ,位于湖北省武汉市,是中华人民共和国教育部直属的综合性研究型全国重点大学、位列国家“双一流” “985工程”“211工程”、入选“强基计划”“111计划”、卓越工程师教育培养计划、卓越医生教育培养计划、国家大学生创新性实验计划、国家级大学生创新创业训练计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家级新工科研究与实践项目、基础学科拔尖学生培养计划2.0,是学位授权自主审核单位、全国深化创新创业教育改革示范高校、一流网络安全学院建设示范项目高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、教育部来华留学示范基地,为中欧工程教育平台成员和医学“双一流”建设联盟 、国际应用科技开发协作网 、全球能源互联网大学联盟成员。

能够取得如下有益效果:

1.自维持阴燃是一种利用污泥与多孔介质(沙子)混合后污泥中有机质缓慢燃烧产生热量并不断传递引发自维持燃烧的过程,水分蒸发和反应引发所需的热量全部由污泥自身有机质反应获得,能够极大的降低污泥热处理的能耗。并且,自维持阴燃过程产出的热量还可以被收集利用。因此,本发明通过将污泥分为两部分,利用其中一部分污泥自维持阴燃产生的热量作为另一部分污泥所需热量的热源,从而将自维持阴燃与高温好氧发酵有机结合,在提高污泥处置速率的同时,降低污泥处置系统能耗,降低生物发酵周期,更好的实现污泥的无害化、资源化处置。

2.通过将收集的热量先收集再调配,可以确保提供高温好氧发酵所需的温度,实现高温好氧发酵过程的稳定控制。

3.沙子与污泥混合比例为3:1—9:1,有利于混合物自持阴燃的顺利进行,比例过高会导致混合物有机质含量过低、阴燃自持传播无法实现,比例过低会导致混合物含水量过大、不易点燃。

4.起火点温度为~250—300℃,有利于污泥与沙子混合物阴燃起始阶段热量的充分释放,温度过高会造成不必要的能耗,温度过低会导致阴燃无法自持传播、甚至点火失败。

5.空气的Darcy流速为~3—6cm/s,有利于阴燃反应的进行和自持传播,速度过高会导致热量流失、进而自持传播失败,速度过低会导致阴燃反应进行不充分、进而自持传播失败。

6.发酵温度为~70—100℃,有利于保持嗜热菌较高的活性,温度过高或过低均会影响发酵过程的顺利进行。

7.本发明的污泥处置工艺适用于各种规模的污泥处置,根据不同处置规模,可以实现不同级别阴燃炉和发酵罐的搭配。

本专利成果采用技术转让,技术入股,技术合作等成果转化方式,希望进一步实现该专利的有益效果,有兴趣皆可面议。