專利名稱：內(nèi)循環(huán)污泥濃縮消化一體化反應器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于污水處理技術領域，具體涉及一種內(nèi)循環(huán)污泥濃縮消化一體化反應器。
背景技術：
通過科技查新，目前國內(nèi)外尚未見有關于城市污水處理廠污泥內(nèi)循環(huán)濃縮消化一體化反應器的報道?，F(xiàn)有的城市污水處理廠污泥處理技術大多將污泥的濃縮和消化穩(wěn)定分開設置。污泥濃縮中廣泛采用的重力濃縮池往往因進泥沉降性能和濃縮過程中產(chǎn)生氣體，阻止污泥得到濃縮，而使得重力濃縮池失去功效。同時污泥的傳統(tǒng)消化法水力停留時間長達20～30天，即使高負荷消化法的水力停留時間也要長達10～20天的時間。這就使得污泥消化池的體積非常龐大，污水廠污泥部分的投資非常巨大(往往達到污水廠總投資的40％左右)。另外現(xiàn)有的污泥濃縮消化技術運行管理復雜，且容易發(fā)生安全事故。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對以上現(xiàn)有污泥處置方法及設備存在的問題，提供一種內(nèi)循環(huán)污泥濃縮消化一體化反應器(ICSTD)，實現(xiàn)了污泥在濃縮過程中消化，在消化過程中濃縮，濃縮和消化一體化處理，且濃縮功能與消化功能相互促進，提高處理能力，簡化設備，減小占地面積。
本發(fā)明的技術實現(xiàn)方案如下本發(fā)明提出的內(nèi)循環(huán)污泥濃縮消化一體化反應器具有以下結(jié)構它具有一外殼和設置在外殼上半部中央的內(nèi)腔，形成兩個污泥反應室；第一污泥反應室位于反應器上半部，是由反應器的外殼與內(nèi)腔之間的空間形成，第二污泥反應室位于反應器中間，是由外殼的下半部和內(nèi)腔內(nèi)的空間共同形成，外殼的下半部收縮，縮小至口徑與內(nèi)腔相當，與內(nèi)腔正對；第一污泥反應室底部接有進泥管，頂部則設有出水堰和排水管，在第一污泥反應室的上部還設有第一三相分離器，第一三相分離器的排氣管向上接氣液分離器；第二污泥反應室的頂部設有第二三相分離器，引出沼氣上升管向上接氣液分離器；
氣液分離器底部接有循環(huán)下降管，該管向下伸至第二反應室下部；氣液分離器頂部的沼氣排放管管路上設回流氣泵，將部分沼氣送入第二污泥反應室。
第二反應室的底部即外殼的底部為漏斗形的污泥壓縮區(qū)，污泥壓縮區(qū)的底部設排泥管。
反應器的處理過程如下來自普通污水處理廠的二沉池底部的剩余污泥經(jīng)均勻布泥管由本反應器的第一反應室的底部進入，經(jīng)第一反應室初步濃縮消化(主要是濃縮和水解酸化)，上清液經(jīng)出水堰、排水管排出反應器，第一反應室產(chǎn)生的少量氣體經(jīng)第一三相反應器進入氣液分離器排出。第一反應室底部濃度較高的污泥由于重力沉降作用進入第二反應室，在第二反應室進入由于內(nèi)循環(huán)形成的污泥膨脹床(該污泥膨脹床是在內(nèi)循環(huán)過程中由濃度較高的污泥形成的主要反應層)，與污泥膨脹床中大量的厭氧微生物充分接觸反應，可降解的有機物大部分被轉(zhuǎn)化為沼氣經(jīng)第二三相分離器分離后經(jīng)沼氣上升管進入氣液分離器，沼氣被分離排出，排出的沼氣部分經(jīng)氣泵泵回至第二反應室，攪拌污泥反應區(qū)，同時提供內(nèi)循環(huán)動力。分離后的泥水混合物經(jīng)氣液分離器底部的循環(huán)下降管至第二反應室的底部。污泥在第二反應室內(nèi)進行消化降解，向上經(jīng)三相分離和氣液分離，再由循環(huán)下降管回到第二反應室，由此形成一個內(nèi)循環(huán)。沉降性能差的污泥會滯留在第二反應室中繼續(xù)進入內(nèi)循環(huán)消化反應，沉降性能好的污泥會進入污泥壓縮區(qū)，經(jīng)排泥管排出。一般說來無機物含量高的污泥沉降性能好于無機物含量高的污泥，即消化程度較高的污泥進入污泥壓縮區(qū)，而消化程度較低的污泥留在第二反應室內(nèi)繼續(xù)消化降解。因此進入壓縮區(qū)的污泥可以保證具有較好的沉降性能和較高的消化程度。
本發(fā)明的優(yōu)點如下①傳統(tǒng)污泥濃縮與厭氧消化工藝低能低效，且容易操作失敗。內(nèi)循環(huán)污泥濃縮消化一體化反應器(ICSTD)提出了污泥濃縮消化一體化的新概念，實現(xiàn)了污泥在濃縮過程中消化，在消化過程中濃縮，且濃縮功能與消化功能相互促進，是污泥濃縮與污泥厭氧消化領域的一個創(chuàng)新和突破。ICSTD反應器的設計原理建立在重力濃縮池、高速消化池和IC厭氧反應器的基礎之上。設計中借鑒了現(xiàn)代高速厭氧消化反應器理論及其在廢水處理領域的成功經(jīng)驗，對這三種傳統(tǒng)污泥處理裝置進行了整合和創(chuàng)新，使之成為一個全新的污泥處理裝置。
②內(nèi)循環(huán)污泥濃縮消化一體化反應器(ICSTD)的消化效果良好，當控制溫度在20℃～35℃之間時，污泥中有機物含量由進泥的63％～69％降低到排泥的20％～33％，有機物分解程度達到了80％左右，遠遠高于標準消化池的35％左右，和高負荷消化池的38％左右。同時有機負荷也遠遠高于標準消化池和高負荷消化池，標準消化池有機負荷是0.64～1.6kgVSS/m3.d，高負荷消化池的有機負荷是2.4～6.4kgVSS/m3.d，本內(nèi)循環(huán)污泥濃縮消化一體化反應器(ICSTD)的有機負荷則可以高達9.0～9.68kgVSS/m3.d，大大節(jié)省了消化池容積。
③內(nèi)循環(huán)污泥濃縮消化一體化反應器(ICSTD)同時具備了非常好的濃縮效果，若進泥含水率98.3％左右，在水力停留時間3.1d條件下，排泥含水率在90％左右，濃縮效果遠遠優(yōu)于普通的濃縮池(普通重力濃縮池排泥含水率為97.5％～97％)。
綜上所述，與目前污水處理廠污泥普遍采用的污泥重力濃縮池+標準/高負荷消化池相比，本發(fā)明內(nèi)循環(huán)污泥濃縮消化一體化反應器(ICSTD)將污泥濃縮消化進行一體化設計，具有工藝簡單，反應效果好，效率高，反應器容積小、占地省，投資低，管理簡單等優(yōu)勢。


圖1是本反應器的結(jié)構示意圖；圖2是本反應器的運行原理圖。
具體實施例方式
參見圖1和圖2，本反應器包括設備外殼3、內(nèi)腔4、第一污泥反應室16、第二污泥反應室17、第一三相分離器13、第二三相分離器14、氣液分離器11、循環(huán)下降管1、出水堰6、進泥管2、排泥管19、貯氣柜15等。
第一污泥反應室16位于反應器上半部，是由反應器的外殼3與內(nèi)腔4之間的空間形成的。第一污泥反應室16底部接進泥管2，進泥管可設多根，在外殼四壁均布置，保證進泥均勻。第一污泥反應室16頂部設有出水堰6和排水管12，用于排出上清液。在第一污泥反應室的上部設有錐罩式的第一三相分離器13，第一三相分離器13由頂部的排氣管8向上接氣液分離器11，排出分離出的氣體。
第二污泥反應室17位于反應器中間，是由外殼的下半部和內(nèi)腔內(nèi)的空間共同形成的，外殼的下半部略為收縮，縮小至口徑與內(nèi)腔相當，與上部的內(nèi)腔正對。第二污泥反應室的頂部設有第二三相分離器14，引出沼氣上升管7向上接氣液分離器11。
氣液分離器11底部接有循環(huán)下降管1，該管向下伸至第二污泥反應室17的下部，將需進一步處理的污泥液再送入第二污泥反應室進行反應。氣液分離器11頂部接有沼氣排放管9，將沼氣送往貯氣柜15，并由安裝在貯氣柜中的回流氣泵10將部分沼氣回流至第二污泥反應室上部，攪拌污泥反應區(qū)，同時提供內(nèi)循環(huán)動力。
第二污泥反應室的底部即外殼的底部為漏斗形的污泥壓縮區(qū)18，污泥壓縮區(qū)的底部設排泥管1。
本裝置還可以輔以加熱設備，來控制反應溫度，適用于寒冷地區(qū)，可廣泛用于污水處理廠污泥處置的濃縮消化一體化處理。
本發(fā)明內(nèi)循環(huán)污泥濃縮消化一體化反應器(ICSTD)已經(jīng)在重慶市渝北區(qū)城南污水處理廠應用。重慶渝北城南污水處理廠位于渝北兩路鎮(zhèn)，該鎮(zhèn)是一個以旅游、居家為主要發(fā)展方向的新型開發(fā)城鎮(zhèn)。全區(qū)面積7平方公里，南北徑深6公里，人均綠化面積7平方米，自然環(huán)境條件優(yōu)越。渝北區(qū)城南污水處理廠于1996年2月建成并投入試運行。該廠處于兩路鎮(zhèn)南部地勢較低的一片洼地(與城鎮(zhèn)中心落差高達50米左右)，群山環(huán)抱，總占地面積46畝，一期工程投資為三千多萬元，設計規(guī)模為日處理污水量2萬立方米，最大日處理能力3萬立方米。
本發(fā)明在使用中是采用自吸式污泥泵抽取二沉池底部的剩余污泥，給內(nèi)循環(huán)污泥濃縮消化反應器(ICSTD)提供污泥。裝置在實際運行中部分工藝參數(shù)可參考如下進泥含水率98.3％左右，有機物含量由進泥的63％～69％，在水力停留時間3.1d條件下，有機負荷9.68KgVSS/m3.d，水溫在25～35℃排泥含水率在90％左右，有機分解率79％，污泥體積減少到不足進泥的1/5，很好地起到了污泥減量化、穩(wěn)定化的效果，同時又比現(xiàn)有的污泥處置方式節(jié)省了大量投資，操作管理也簡單。
權利要求
1.內(nèi)循環(huán)污泥濃縮消化一體化反應器，其特征在于它具有一外殼和設置在外殼上半部中央的內(nèi)腔，形成兩個污泥反應室；第一污泥反應室位于反應器上半部，是由反應器的外殼與內(nèi)腔之間的空間形成，第二污泥反應室位于反應器中間，是由外殼的下半部和內(nèi)腔內(nèi)的空間共同形成，外殼的下半部收縮，縮小至口徑與內(nèi)腔相當，與內(nèi)腔正對；第一污泥反應室底部接有進泥管，頂部則設有出水堰和排水管，在第一污泥反應室的上部還設有第一三相分離器，第一三相分離器的排氣管向上接氣液分離器；第二污泥反應室的頂部設有第二三相分離器，引出沼氣上升管向上接氣液分離器；氣液分離器底部接有循環(huán)下降管，該管向下伸至第二反應室下部，氣液分離器頂部接有沼氣排放管；第二反應室的底部即外殼的底部為漏斗形的污泥壓縮區(qū)，污泥壓縮區(qū)的底部設排泥管。
2.根據(jù)權利要求1所述的內(nèi)循環(huán)污泥濃縮消化一體化反應器，其特征在于氣液分離器頂部的沼氣排放管管路上安裝回流氣泵，將部分沼氣接入第二污泥反應室。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)循環(huán)污泥濃縮消化一體化反應器，它具有一外殼和設置在外殼上半部中央的內(nèi)腔，形成兩個污泥反應室；第一污泥反應室底部接有進泥管，頂部則設有出水堰和排水管，第一污泥反應室的上部設第一三相分離器，其排氣管向上接氣液分離器；第二污泥反應室的頂部設第二三相分離器，引出沼氣上升管向上接氣液分離器；氣液分離器底部接有循環(huán)下降管，該管向下伸至第二反應室下部，氣液分離器頂部接有沼氣排放管；第二反應室的底部即外殼的底部為漏斗形的污泥壓縮區(qū)，污泥壓縮區(qū)的底部設排泥管。本裝置可實現(xiàn)污泥在濃縮過程中消化，在消化過程中濃縮，濃縮和消化一體化處理，且濃縮功能與消化功能相互促進，處理能力強，工藝簡單，反應器容積小。
文檔編號C02F11/00GK1673130SQ20051002028
公開日2005年9月28日 申請日期2005年1月28日 優(yōu)先權日2005年1月28日
發(fā)明者何強, 翟俊, 王祥勇 申請人:重慶大學