專利名稱：一種外循環(huán)兩級(jí)污泥厭氧消化系統(tǒng)及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于污泥資源化處理領(lǐng)域，涉及一種厭氧消化系統(tǒng)及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
我國(guó)興建了大量污水處理廠，截至2009年，全國(guó)已建有城鎮(zhèn)污水處理廠1792座， 處理能力達(dá)9904萬(wàn)m3/d，平均運(yùn)行負(fù)荷率為81. 27%。在這些污水處理廠的建設(shè)和運(yùn)行對(duì)城市污染負(fù)荷的削減起到了重要作用的同時(shí)，污水處理過(guò)程中副產(chǎn)物城市污泥量也日益增加。目前，全國(guó)年產(chǎn)濕污泥已近3000萬(wàn)噸(含水率80% )，污泥處理處置的中心已從簡(jiǎn)單的填埋轉(zhuǎn)向以資源化為主的土地利用。而在污泥進(jìn)行土地利用前需要對(duì)污泥進(jìn)行穩(wěn)定化處理，回收污泥中含有的大量的生物質(zhì)能，厭氧發(fā)酵是污泥穩(wěn)定化的重要措施之一，不僅過(guò)程所需能量較低，還可回收污泥中生物質(zhì)能，是一種非常有應(yīng)用前景的污泥資源化技術(shù)。傳統(tǒng)的厭氧消化具有反應(yīng)緩慢，污泥停留時(shí)間長(zhǎng)(30 40天)，池體容積龐大，甲烷產(chǎn)量低和污泥降解程度差等缺點(diǎn)，限制了厭氧消化技術(shù)優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)提高污泥厭氧消化回收生物質(zhì)能的研究多從如何強(qiáng)化預(yù)處理方法等角度加以考慮，而對(duì)厭氧消化工藝的改進(jìn)并未得到關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供一種外循環(huán)兩級(jí)污泥厭氧消化系統(tǒng)及其應(yīng)用。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種兩級(jí)污泥厭氧消化系統(tǒng)，包括一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器、循環(huán)回流系統(tǒng)、二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器、沼氣池、集泥池、污泥調(diào)配池和預(yù)處理裝置。所述的循環(huán)回流系統(tǒng)設(shè)置在預(yù)處理裝置與一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器之間。所述的預(yù)處理裝置為加熱預(yù)處理裝置或微波預(yù)處理裝置。所述的一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器的上端設(shè)有第一進(jìn)料口和第二出料口，其下端設(shè)置第一出料口和第二進(jìn)料口。所述的預(yù)處理裝置的上端設(shè)有預(yù)處理進(jìn)料口，其下端設(shè)有預(yù)處理出料口。所述的二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器的上端設(shè)有出氣口，其下端分別設(shè)置第三進(jìn)料口和第三出料口。所述的第一進(jìn)料口與污泥調(diào)配池相連。所述的第一出料口與二級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器下端的第三進(jìn)料口相連。所述的第三出料口與集泥池相連。所述的出氣口與沼氣池相連。所述的預(yù)處理進(jìn)料口通過(guò)污泥循環(huán)泵與一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器上端的第二出料口相連，預(yù)處理出料口與一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器下端的第二進(jìn)料口相連。所述的循環(huán)回流系統(tǒng)是指設(shè)置在預(yù)處理裝置和一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器之間通過(guò)預(yù)處理進(jìn)料口與第二出料口經(jīng)污泥泵相連，預(yù)處理出料口與第二進(jìn)料口相連所構(gòu)成的循環(huán)回流體系。一種利用上述厭氧消化系統(tǒng)用于污泥處理的應(yīng)用，包含如下步驟(I)將污泥從污泥調(diào)配池中通過(guò)第一進(jìn)料口泵入一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器中；(2)將部分污泥從一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器中通過(guò)預(yù)處理進(jìn)料口泵入到預(yù)處理裝置中進(jìn)行預(yù)處理，然后再將預(yù)處理的污泥通過(guò)預(yù)處理出料口循環(huán)至一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器中；(3)同時(shí)將部分污泥從一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器中通過(guò)第一出料口出料至二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器中，再將部分污泥從二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器中通過(guò)第三出料口出料至集泥池中；所述的污泥包括初沉污泥和/或剩余污泥，其揮發(fā)性有機(jī)固體濃度占總固體濃度的比例(VS/TS)的范圍是20% 75%，其含水率范圍為88% 98%。所述的預(yù)處理的污泥量為一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器有效體積的5 20%所述的從污泥調(diào)配池中通過(guò)第一進(jìn)料口泵入一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器中的污泥量=從一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器中通過(guò)第一出料口出料至二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器中的污泥量=從二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器中通過(guò)第三出料口出料至集泥池中的污泥量=一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器總有效體積的1/3 1/5 = 二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器總有效體積的 1/10 1/20。所述的預(yù)處理為加熱預(yù)處理或微波輻射預(yù)處理。所述的加熱預(yù)處理的工藝操作條件為加熱溫度為90 120度，加熱時(shí)間10 60mino所述的微波預(yù)處理的工藝操作條件為微波頻率為2450MHz，微波輻射功率IOOw IOOOw,福射時(shí)間I IOmin0所述的一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器在反應(yīng)過(guò)程中控制溫度55±2°C，攪拌速度30 250rpmo所述的二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器在反應(yīng)過(guò)程中控制溫度35±2°C，攪拌速度30 250rpmo所述的一級(jí)高溫高負(fù)荷厭氧消化停留時(shí)間為3d 5d，二級(jí)中溫低負(fù)荷厭氧消化停留時(shí)間為IOd 20d。該工藝一級(jí)高溫厭氧消化段為粗處理段，反應(yīng)器內(nèi)有機(jī)負(fù)荷高，停留時(shí)間短，二級(jí)中溫厭氧消化為精處理段，反應(yīng)器內(nèi)有機(jī)負(fù)荷低，停留時(shí)間長(zhǎng)，污泥降解率高。應(yīng)用此工藝達(dá)到高效溶解微生物胞內(nèi)外有機(jī)物、殺死污泥中的病原菌、提高沼氣生產(chǎn)量等目的。本發(fā)明將兩級(jí)厭氧消化、強(qiáng)化有機(jī)物溶出、循環(huán)回流等技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了固相物質(zhì)的高溶解性，為產(chǎn)酸產(chǎn)甲烷菌提供豐富底物，進(jìn)而增加污泥生產(chǎn)沼氣的產(chǎn)量。本發(fā)明的有益效益是I)本發(fā)明所提供的系統(tǒng)將兩級(jí)厭氧消化、高溫水解有機(jī)物、循環(huán)回流等技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了物理強(qiáng)化處理技術(shù)和微生物處理技術(shù)結(jié)合，真正實(shí)現(xiàn)了有機(jī)底物的高效利用，使兩段內(nèi)的細(xì)菌都能發(fā)揮最大的活性，提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。2)本發(fā)明所提供的工藝通過(guò)分別實(shí)施高負(fù)荷厭氧消化和低負(fù)荷厭氧消化，并增加污泥循環(huán)回流裝置，可以保證系統(tǒng)具有很高的有機(jī)負(fù)荷和有機(jī)物去除率，沼氣產(chǎn)量和產(chǎn)率高，提高了整個(gè)系統(tǒng)的處理效率。3)本發(fā)明提供的系統(tǒng)不僅處理效率高，而且結(jié)構(gòu)緊湊、相互配合運(yùn)作，運(yùn)行穩(wěn)定， 適合在大中小污水處理廠中推廣應(yīng)用。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例中預(yù)處理裝置為加熱預(yù)處理的外循環(huán)二級(jí)厭氧消化反應(yīng)器。圖2是本發(fā)明實(shí)施例中預(yù)處理裝置為微波預(yù)處理的外循環(huán)二級(jí)厭氧消化反應(yīng)器。I 一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器，11第一進(jìn)料口，12第一出料口，13第二出料口，14第二進(jìn)料口，2循環(huán)回流系統(tǒng)，3 二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器，31第三進(jìn)料口，32第三出料口，33 出氣口4沼氣池，5集泥池，6污泥調(diào)配池，7預(yù)處理裝置，71預(yù)處理進(jìn)料口，72預(yù)處理出料口。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。一種兩級(jí)污泥厭氧消化系統(tǒng)，如圖I和圖2所示包括一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I、 循環(huán)回流系統(tǒng)2、二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器3、沼氣池4、集泥池5、污泥調(diào)配池6和預(yù)處理裝置7。循環(huán)回流系統(tǒng)2設(shè)置在預(yù)處理裝置7與一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I之間。預(yù)處理裝置7為加熱預(yù)處理裝置(如圖I所示)或微波預(yù)處理裝置(如圖2所示)O一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I的上端設(shè)有第一進(jìn)料口 11和第二出料口 13，其下端設(shè)置第一出料口 12和第二進(jìn)料口 14。預(yù)處理裝置7的上端設(shè)有預(yù)處理進(jìn)料口 71，其下端設(shè)有預(yù)處理出料口 72。二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器3的上端設(shè)有出氣口 33，其下端分別設(shè)置第三進(jìn)料口 31 和第三出料口 32。第一進(jìn)料口 11與污泥調(diào)配池6相連。第一出料口 12與二級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器3下端的第三進(jìn)料口 31相連。第三出料口 32與集泥池5相連。出氣口 33與沼氣池4相連。預(yù)處理進(jìn)料口 71通過(guò)污泥循環(huán)泵8與一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I上端的第二出料口 13相連，預(yù)處理出料口 72與一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I下端的第二進(jìn)料口 14相連。循環(huán)回流系統(tǒng)2是指設(shè)置在預(yù)處理裝置7和一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I之間通過(guò)預(yù)處理進(jìn)料口 71與第二出料口 13經(jīng)污泥泵相連，預(yù)處理出料口 72與第二進(jìn)料口 14相連所構(gòu)成的循環(huán)回流體系。實(shí)施例I取某地污水處理廠脫水污泥(含水率為77.82 % )和濃縮污泥(含水率為
95.44% )在污泥調(diào)配池6中配成含水率為88. 0%的混合污泥，此時(shí)其揮發(fā)性有機(jī)固體占總固體的33. 4%。如圖I所示，每日通過(guò)污泥泵從污泥調(diào)配池6中通過(guò)第一進(jìn)料口 11泵入2. 5L至一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I中，其中一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I總有效體積為IOL ；并且每日通過(guò)預(yù)處理進(jìn)料口 71出料500mL至加熱預(yù)處理裝置7中(回流比為 5%),120度加熱IOmin后再通過(guò)預(yù)處理出料口 72循環(huán)投入一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I 中；同時(shí)每日通過(guò)第一出料口 12出料2. 5L至二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器3中；二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器3總有效體積為25L，每日通過(guò)第三出料口 32出料2. 5L至集泥池5中。一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I停留時(shí)間為4d，二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器3停留時(shí)間為10d，共停留14d。同時(shí)進(jìn)行普通的兩級(jí)厭氧消化實(shí)驗(yàn)，一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I總有效體積為10L，停留時(shí)間為4d ;二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器3總有效體積為25L，停留時(shí)間為 IOd0每日通過(guò)沼氣池4收集沼氣。其中，一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I在反應(yīng)過(guò)程中控制溫度 55±2°C，攪拌速度250rpm;二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器3在反應(yīng)過(guò)程中控制溫度35±2°C，攪拌速度250rpm。運(yùn)行2 3個(gè)周期(即28d 42d)后可穩(wěn)定產(chǎn)氣，實(shí)驗(yàn)組日產(chǎn)氣32. 5L， 甲烷含量62. 55%，其產(chǎn)氣總量比普通的兩級(jí)厭氧消化工藝提高28. 6%。實(shí)施例2取某地污水處理廠脫水污泥(含水率為82. 11%)和濃縮污泥(含水率為
96.23%)在污泥調(diào)配池6中配成含水率為92. 0%的混合污泥，此時(shí)其揮發(fā)性有機(jī)固體占總固體的45. 2%。如圖I所示，每日通過(guò)污泥泵從污泥調(diào)配池6中通過(guò)第一進(jìn)料口 11泵入2. OL至一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I中，其中一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I總有效體積為6L ；并且每日通過(guò)預(yù)處理進(jìn)料口 71出料700mL至加熱預(yù)處理裝置7中(回流比為 12%), 100度加熱30min后再通過(guò)預(yù)處理出料口 72循環(huán)投入一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I 中；同時(shí)每日通過(guò)第一出料口 12出料2L至二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器3中；二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器3總有效體積為30L，每日通過(guò)第三出料口 32出料2. OL至集泥池5中；一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I停留時(shí)間為3d，二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器3停留時(shí)間為15d，共停留18d。同時(shí)進(jìn)行普通的兩級(jí)厭氧消化實(shí)驗(yàn)，一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I總有效體積為6L，停留時(shí)間為3d ;二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器3總有效體積為30L，停留時(shí)間為 15d。每日通過(guò)沼氣池4收集沼氣。其中，一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I在反應(yīng)過(guò)程中控制溫度 55±2°C，攪拌速度150rpm ;二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器3在反應(yīng)過(guò)程中控制溫度35±2°C，攪拌速度150rpm。運(yùn)行2 3個(gè)周期(即36d 54d)后可穩(wěn)定產(chǎn)氣，實(shí)驗(yàn)組日產(chǎn)氣30. 5L， 甲烷含量63. 64%，其產(chǎn)氣總量比普通的兩級(jí)厭氧消化工藝提高25. 2%。實(shí)施例3
取某地污水處理廠脫水污泥(含水率為79.23 % )和濃縮污泥(含水率為 99. 12%)在污泥調(diào)配池6中配成含水率為98. 0%的混合污泥，此時(shí)其揮發(fā)性有機(jī)固體占總固體的60. 2%。如圖I所示，每日通過(guò)污泥泵從污泥調(diào)配池6中通過(guò)第一進(jìn)料口 11泵入2. OL至一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I中，其中一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I總有效體積為10. OL ；并且每日通過(guò)預(yù)處理進(jìn)料口 71出料2L至加熱預(yù)處理裝置7中(回流比為20% )， 經(jīng)90度加熱60min后再通過(guò)預(yù)處理出料口 72循環(huán)投入到一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I中；同時(shí)每日通過(guò)第一出料口 12出料4L至二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器3中；二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器3總有效體積為40L每日通過(guò)第三出料口 32出料2. OL至集泥池5中；故一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I停留時(shí)間為5d，二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器3停留時(shí)間為20d，共停留25d。同時(shí)進(jìn)行普通的兩級(jí)厭氧消化實(shí)驗(yàn)，一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I總有效體積為10L，停留時(shí)間為5d ;二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器3總有效體積為40L，停留時(shí)間為 20d。每日通過(guò)沼氣池4收集沼氣。其中，一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I在反應(yīng)過(guò)程中控制溫度55±2°C，攪拌速度30rpm ;二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器3在反應(yīng)過(guò)程中控制溫度35±2°C， 攪拌速度30rpm。運(yùn)行2 3個(gè)周期(即50d 75d)后可穩(wěn)定產(chǎn)氣，實(shí)驗(yàn)組日產(chǎn)氣11. 5L， 甲烷含量65. 56%，其產(chǎn)氣總量比普通的兩級(jí)厭氧消化工藝提高31. 2%。實(shí)施例4取某地污水處理廠脫水污泥(含水率為77.82 % )和濃縮污泥(含水率為
95.44% )在污泥調(diào)配池6中配成含水率為88. 0%的混合污泥，此時(shí)其揮發(fā)性有機(jī)固體占總固體的33. 4%。如圖2所示，每日通過(guò)污泥泵從污泥調(diào)配池6中通過(guò)第一進(jìn)料口 11泵入2. 5L至一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I中，其中一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I總有效體積為IOL ；并且每日通過(guò)預(yù)處理進(jìn)料口 71出料500mL至微波預(yù)處理裝置7中(回流比為 5% )，1000W微波輻射Imin后再通過(guò)預(yù)處理出料口 72循環(huán)投入一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器 I中。同時(shí)每日通過(guò)第一出料口 12出料2. 5L至二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器3中；二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器3總有效體積為25L，每日通過(guò)第三出料口 32出料2. 5L至集泥池5中。一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I停留時(shí)間為4d，二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器3停留時(shí)間為10d，共停留14d。同時(shí)進(jìn)行普通的兩級(jí)厭氧消化實(shí)驗(yàn)，一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I總有效體積為10L，停留時(shí)間為4d ;二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器3總有效體積為25L，停留時(shí)間為 IOd0每日通過(guò)沼氣池4收集沼氣。其中，一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I在反應(yīng)過(guò)程中控制溫度 55 ± 2°C，攪拌速度250rpm ;二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器3在反應(yīng)過(guò)程中控制溫度35 ± 2°C，攪拌速度250rpm。運(yùn)行2 3個(gè)周期(即28d 42d)后可穩(wěn)定產(chǎn)氣，實(shí)驗(yàn)組日產(chǎn)氣29. 5L， 甲烷含量62. 55%，其產(chǎn)氣總量比普通的兩級(jí)厭氧消化工藝提高24. 6%。實(shí)施例5取某地污水處理廠脫水污泥(含水率為82. 11%)和濃縮污泥(含水率為
96.23%)在污泥調(diào)配池6中配成含水率為92. 0%的混合污泥，此時(shí)其揮發(fā)性有機(jī)固體占總固體的45. 2%。如圖2所示，每日通過(guò)污泥泵從污泥調(diào)配池6中通過(guò)第一進(jìn)料口 11泵入2. OL至一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I中，其中一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I總有效體積為6L ；并且每日通過(guò)預(yù)處理進(jìn)料口 71出料700mL至微波預(yù)處理裝置7中(回流比為 12% )，600W微波輻射6min后再通過(guò)預(yù)處理出料口 72循環(huán)投入一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器 I中。同時(shí)每日通過(guò)第一出料口 12出料2L至二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器3中；二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器3總有效體積為30L，每日通過(guò)第三出料口 32出料2. OL至集泥池5中。一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I停留時(shí)間為3d，二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器3停留時(shí)間為15d，共停留18d。同時(shí)進(jìn)行普通的兩級(jí)厭氧消化實(shí)驗(yàn)，一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I總有效體積為6L，停留時(shí)間為3d ;二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器3總有效體積為30L，停留時(shí)間為 15d。每日通過(guò)沼氣池4收集沼氣。其中，一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I在反應(yīng)過(guò)程中控制溫度 55±2°C，攪拌速度150rpm ;二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器3在反應(yīng)過(guò)程中控制溫度35±2°C，攪拌速度150rpm。運(yùn)行2 3個(gè)周期(即36d 54d)后可穩(wěn)定產(chǎn)氣，實(shí)驗(yàn)組日產(chǎn)氣27. 5L， 甲烷含量63. 64%，其產(chǎn)氣總量比普通的兩級(jí)厭氧消化工藝提高21.2%。實(shí)施例6取某地污水處理廠脫水污泥(含水率為79.23 % )和濃縮污泥(含水率為 99. 12%)在污泥調(diào)配池6中配成含水率為98. 0%的混合污泥，此時(shí)其揮發(fā)性有機(jī)固體占總固體的60. 2%。如圖2所示，每日通過(guò)污泥泵從污泥調(diào)配池6中通過(guò)第一進(jìn)料口 11泵入2. OL至一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I中，其中一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I總有效體積為10. OL ；并且每日通過(guò)預(yù)處理進(jìn)料口 71出料2L至微波預(yù)處理裝置7中(回流比為20% )， 100W微波輻射IOmin后再通過(guò)預(yù)處理出料口 72循環(huán)投入到一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I中。同時(shí)每日通過(guò)第一出料口 12出料4L至二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器3中；二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器3總有效體積為40L，每日通過(guò)第三出料口 32出料2. OL至集泥池5中。故一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I停留時(shí)間為5d，二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器3停留時(shí)間為20d，共停留25d。同時(shí)進(jìn)行普通的兩級(jí)厭氧消化實(shí)驗(yàn)，一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I總有效體積為10L，停留時(shí)間為5d ;二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器3總有效體積為40L，停留時(shí)間為 20d。每日通過(guò)沼氣池4收集沼氣。其中，一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器I在反應(yīng)過(guò)程中控制溫度55±2°C，攪拌速度30rpm ;二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器3在反應(yīng)過(guò)程中控制溫度35±2°C， 攪拌速度30rpm。運(yùn)行2 3個(gè)周期(即50d 75d)后可穩(wěn)定產(chǎn)氣，實(shí)驗(yàn)組日產(chǎn)氣9. 3L， 甲烷含量65. 56%，其產(chǎn)氣總量比普通的兩級(jí)厭氧消化工藝提高21. 3%。上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種兩級(jí)污泥厭氧消化系統(tǒng)，其特征在于包括一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器(I)、循環(huán)回流系統(tǒng)(2)、二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器(3)、沼氣池(4)、集泥池(5)、污泥調(diào)配池(6)和預(yù)處理裝置(7)，所述的循環(huán)回流系統(tǒng)(2)設(shè)置在預(yù)處理裝置(7)與一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器 ⑴之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的厭氧消化系統(tǒng)，其特征在于所述的預(yù)處理裝置(7)為加熱預(yù)處理裝置或微波預(yù)處理裝置；或所述的一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器(I)的上端設(shè)有第一進(jìn)料口(11)和第二出料口 (13)，其下端設(shè)置第一出料口(12)和第二進(jìn)料口(14)；或所述的預(yù)處理裝置(7)的上端設(shè)有預(yù)處理進(jìn)料口(71)，其下端設(shè)有預(yù)處理出料口 (72)；或所述的二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器(3)的上端設(shè)有出氣口(33)，其下端分別設(shè)置第三進(jìn)料口(31)和第三出料口(32)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的厭氧消化系統(tǒng)，其特征在于所述的第一進(jìn)料口(11)與污泥調(diào)配池(6)相連；或所述的第一出料口(12)與二級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器(3)下端的第三進(jìn)料口(31)相連；或所述的第三出料口(32)與集泥池(5)相連；或所述的出氣口(33)與沼氣池(4)相連；或所述的預(yù)處理進(jìn)料口(71)通過(guò)污泥循環(huán)泵(8)與一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器(I)上端的第二出料口(13)相連，預(yù)處理出料口(72)與一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器(I)下端的第二進(jìn)料口(14)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的厭氧消化系統(tǒng)，其特征在于所述的循環(huán)回流系統(tǒng)(2)是指設(shè)置在預(yù)處理裝置(7)和一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器(I)之間通過(guò)預(yù)處理進(jìn)料口(71)與第二出料口(13)經(jīng)污泥泵相連，預(yù)處理出料口(72)與第二進(jìn)料口(14)相連所構(gòu)成的循環(huán)回流體系。
5.一種權(quán)利要求1-4中任一所述的厭氧消化系統(tǒng)用于污泥處理的應(yīng)用，其特征在于 包含如下步驟(1)將污泥從污泥調(diào)配池￠)中通過(guò)第一進(jìn)料口(11)泵入一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器(I)中；(2)將部分污泥從一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器(I)中通過(guò)預(yù)處理進(jìn)料口(71)泵入到預(yù)處理裝置(7)中進(jìn)行預(yù)處理，然后再將預(yù)處理的污泥通過(guò)預(yù)處理出料口(72)循環(huán)至一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器(I)中；(3)同時(shí)將部分污泥從一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器(I)中通過(guò)第一出料口(12)出料至二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器(3)中，再將部分污泥從二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器(3)中通過(guò)第二出料口(32)出料至集泥池(5)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用，其特征在于所述的污泥包括初沉污泥和/或剩余污泥，其揮發(fā)性有機(jī)固體濃度占總固體濃度的比例的范圍是20 % 75 %，其含水率范圍為 88% 98% ；或所述的預(yù)處理的污泥量為一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器(I)有效體積的5 20% ;或所述的從污泥調(diào)配池(6)中通過(guò)第一進(jìn)料口(11)泵入一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器(I) 中的污泥量=從一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器(I)中通過(guò)第一出料口(12)出料至二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器(3)中的污泥量=從二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器(3)中通過(guò)第三出料口(32) 出料至集泥池(5)中的污泥量=一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器(I)總有效體積的1/3 1/5 = 二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器(3)總有效體積的1/10 1/20。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用，其特征在于所述的預(yù)處理為加熱預(yù)處理或微波輻射預(yù)處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于所述的加熱預(yù)處理的工藝操作條件為加熱溫度為90 120度，加熱時(shí)間10 60min ；或所述的微波預(yù)處理的工藝操作條件為微波頻率為2450MHz，微波輻射功率IOOw IOOOw,福射時(shí)間I IOmin0
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用，其特征在于所述的一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器(I)在反應(yīng)過(guò)程中控制溫度55 ±2 °C，攪拌速度30 250rpm ；或所述的二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器(3)在反應(yīng)過(guò)程中控制溫度35±2°C，攪拌速度30 250rpm。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用，其特征在于所述的一級(jí)高溫高負(fù)荷厭氧消化停留時(shí)間為3d 5d，二級(jí)中溫低負(fù)荷厭氧消化停留時(shí)間為IOd 20d。
全文摘要
本發(fā)明屬于污泥資源化處理領(lǐng)域，涉及一種外循環(huán)兩級(jí)污泥厭氧消化系統(tǒng)及其應(yīng)用。該系統(tǒng)包括一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器(1)、循環(huán)回流系統(tǒng)(2)、二級(jí)中溫厭氧消化反應(yīng)器(3)、沼氣池(4)、集泥池(5)、污泥調(diào)配池(6)和預(yù)處理裝置(7)，所述的循環(huán)回流系統(tǒng)(2)設(shè)置在預(yù)處理裝置(7)與一級(jí)高溫厭氧消化反應(yīng)器(1)之間。本發(fā)明所提供的系統(tǒng)將兩級(jí)厭氧消化、高溫水解有機(jī)物、循環(huán)回流等技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了物理強(qiáng)化處理技術(shù)和微生物處理技術(shù)結(jié)合，真正實(shí)現(xiàn)了有機(jī)底物的高效利用，使兩段內(nèi)的細(xì)菌都能發(fā)揮最大的活性，提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)C02F11/04GK102583934SQ20121007331
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月19日
發(fā)明者嚴(yán)媛媛, 井永萍, 馮雷雨, 王朋, 陳漢龍 申請(qǐng)人:江蘇同鹽環(huán)?？萍加邢薰? 江蘇鹽城環(huán)保產(chǎn)業(yè)工程研發(fā)服務(wù)中心, 鹽城同濟(jì)環(huán)科固體廢物處理處置有限公司