[发明专利]一种污泥自热高温好氧消化固液自动分离系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用井式污泥好氧消化反应装置对城市污泥进行好氧消化并对产物进行自动分离浓缩的系统及其方法，尤其涉及一种井式内循环污泥好氧消化反应装置。

背景技术

城市污泥是对城市污水进行生物处理过程中产生的副产品。微生物利用污水中有机物作为底物进行新陈代谢，并自我增殖产生的多余菌体以及通过物化作用(如沉淀，絮凝)使污水中悬浮性物质分离产生的固体组成了城市污泥。定性地说，城市污泥是由机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。就我国的城市污泥性质而言，污泥中有机物含量平均达到65％，并含有大量的N、P等营养物质(其中N含量1.5％~7.0％，P含量0.8％~3％)。

城市污泥在进行最后处置之前，需对其进行消化处理。消化处理的要求包括以下三个方面：

1、稳定化处理：对污泥中有机物达到40％以上的去除率；

2、减量化处理：减少污泥组分中水的比例，缩小污泥的体积；

3、无害化处理：杀灭污泥中的病原体达到“未能检测”程度。

污泥好氧消化处理原理是在缺少环境有机底物情况下，微生物产生内源呼吸作用，利用氧气对自身进行氧化分解，同时释放热量。

ATAD(自动升温高温好氧消化工艺)是污泥好氧消化的典型工艺，具有使污泥稳定化、无害化的处理效果。含固率为4~6％的原污泥通过进泥管道被引入污泥好氧消化反应装置反应区内。含氧的气体，通常是空气，被输送至位于污泥好氧消化反应装置底部的曝气系统。曝气系统对输入的管道气体进行切割，形成条形小气泡从而增大氧气向污泥传导的效率，污泥好氧消化反应装置内搅拌器对原污泥进行搅拌增强其传质作用并减少污泥好氧消化反应装置内流态“死角”的产生。在污泥好氧消化反应装置反应区内，微生物利用溶解性的氧气为电子供体，利用自身有机质为碳源进行自身氧化分解的生化反应，完成对原污泥的消化并同时产生热量。氧化分解的产物是CO₂、H₂O、NH₄⁺，原污泥中未能生物降解部分构成了消化后污泥。工艺利用产生的热量(热量不足时，需通过污泥好氧消化反应装置内换热装置补充)完成对污泥的升温，并基于巴氏消毒法原理对污泥中病原体进行杀灭。

在传统的ATAD系统中，一般具有2~3个生物消化污泥好氧消化反应装置，它们彼此串联为一个多级好氧消化系统。进料污泥为经过预浓缩的原污泥(一般含固率为3％~6％)，进、出料方式为间歇式。污泥好氧消化反应装置中典型的曝气设备为叶轮式和文丘里曝气搅拌器。污泥好氧消化反应装置外壁一般包裹保温隔热材料用以对污泥好氧消化反应装置保温。

ATAD设置多级好氧消化的工艺思想是将污泥消化功能分离。以应用较为广泛的2级ATAD工艺为例，在第一污泥好氧消化反应装置中主要完成污泥中有机物的降解并释放热量对污泥完成主要升温；第二污泥好氧消化反应装置利用污泥中残余有机物继续降解所释放的热量，来进一步提升污泥温度，并提供足够的污泥停留时间，依据巴氏消毒原理对污泥进行病原体杀灭得到A级生物固体。

含固率为4％~6％的原污泥通过进泥管道间歇地被引入第一个污泥好氧消化反应装置内，对污泥好氧消化反应装置进行曝气。进料污泥的温度一般为10~20℃，进料中的微生物包括低温消化菌与中温消化菌。在起初的生物氧化阶段，污泥中的有机物被中温消化菌氧化分解，同时释放热量对污泥加热至约45℃，此时高温消化菌成为优势菌体。高温消化菌随即对污泥中有机物进行快速降解，并利用降解过程中产生的热量将污泥温度提升至45~50℃。至此，在第一污泥好氧消化反应装置内的生物降解过程(称之为第一反应过程)完成，这个过程有机物去除率占系统总去除率的70％以上；第一污泥好氧消化反应装置的主要功能是完成对污泥中有机物的大量去除，并利用有机物降解过程的发热对污泥升温至高温消化条件。

第一污泥好氧消化反应装置内污泥同样间歇地进入第二污泥好氧消化反应装置。以污泥停留时间10天为例：曝气每天停止1个小时，在停止曝气时间内，先将第二污泥好氧消化反应装置内1/10容积的污泥排除系统，随后，第一污泥好氧消化反应装置内1/10容积的污泥输送至第二污泥好氧消化反应装置，并同时向第一污泥好氧消化反应装置输送等量的待消化原污泥。