[发明专利]一种外循环两级污泥厌氧消化系统及其应用

说明书

技术领域

本发明属于污泥资源化处理领域，涉及一种厌氧消化系统及其应用。

背景技术

我国兴建了大量污水处理厂，截至2009年，全国已建有城镇污水处理厂1792座，处理能力达9904万m³/d，平均运行负荷率为81.27％。在这些污水处理厂的建设和运行对城市污染负荷的削减起到了重要作用的同时，污水处理过程中副产物城市污泥量也日益增加。目前，全国年产湿污泥已近3000万吨(含水率80％)，污泥处理处置的中心已从简单的填埋转向以资源化为主的土地利用。而在污泥进行土地利用前需要对污泥进行稳定化处理，回收污泥中含有的大量的生物质能，厌氧发酵是污泥稳定化的重要措施之一，不仅过程所需能量较低，还可回收污泥中生物质能，是一种非常有应用前景的污泥资源化技术。

传统的厌氧消化具有反应缓慢，污泥停留时间长(30～40天)，池体容积庞大，甲烷产量低和污泥降解程度差等缺点，限制了厌氧消化技术优势的发挥。近年来，国内外学者对提高污泥厌氧消化回收生物质能的研究多从如何强化预处理方法等角度加以考虑，而对厌氧消化工艺的改进并未得到关注。

发明内容

本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷而提供一种外循环两级污泥厌氧消化系统及其应用。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种两级污泥厌氧消化系统，包括一级高温厌氧消化反应器、循环回流系统、二级中温厌氧消化反应器、沼气池、集泥池、污泥调配池和预处理装置。所述的循环回流系统设置在预处理装置与一级高温厌氧消化反应器之间。

所述的预处理装置为加热预处理装置或微波预处理装置。

所述的一级高温厌氧消化反应器的上端设有第一进料口和第二出料口，其下端设置第一出料口和第二进料口。

所述的预处理装置的上端设有预处理进料口，其下端设有预处理出料口。

所述的二级中温厌氧消化反应器的上端设有出气口，其下端分别设置第三进料口和第三出料口。

所述的第一进料口与污泥调配池相连。

所述的第一出料口与二级高温厌氧消化反应器下端的第三进料口相连。

所述的第三出料口与集泥池相连。

所述的出气口与沼气池相连。

所述的预处理进料口通过污泥循环泵与一级高温厌氧消化反应器上端的第二出料口相连，预处理出料口与一级高温厌氧消化反应器下端的第二进料口相连。

所述的循环回流系统是指设置在预处理装置和一级高温厌氧消化反应器之间通过预处理进料口与第二出料口经污泥泵相连，预处理出料口与第二进料口相连所构成的循环回流体系。

一种利用上述厌氧消化系统用于污泥处理的应用，包含如下步骤：

(1)将污泥从污泥调配池中通过第一进料口泵入一级高温厌氧消化反应器中；

(2)将部分污泥从一级高温厌氧消化反应器中通过预处理进料口泵入到预处理装置中进行预处理，然后再将预处理的污泥通过预处理出料口循环至一级高温厌氧消化反应器中；

(3)同时将部分污泥从一级高温厌氧消化反应器中通过第一出料口出料至二级中温厌氧消化反应器中，再将部分污泥从二级中温厌氧消化反应器中通过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，其挥发性有机固体浓度占总固体浓度的比例(VS/TS)的范围是20％～75％，其含水率范围为88％～98％。

所述的预处理的污泥量为一级高温厌氧消化反应器有效体积的5～20％

所述的从污泥调配池中通过第一进料口泵入一级高温厌氧消化反应器中的污泥量＝从一级高温厌氧消化反应器中通过第一出料口出料至二级中温厌氧消化反应器中的污泥量＝从二级中温厌氧消化反应器中通过第三出料口出料至集泥池中的污泥量＝一级高温厌氧消化反应器总有效体积的1/3～1/5＝二级中温厌氧消化反应器总有效体积的1/10～1/20。

所述的预处理为加热预处理或微波辐射预处理。

所述的加热预处理的工艺操作条件为加热温度为90～120度，加热时间10～60min。

所述的微波预处理的工艺操作条件为微波频率为2450MHz，微波辐射功率100w～1000w，辐射时间1～10min。

所述的一级高温厌氧消化反应器在反应过程中控制温度55±2℃，搅拌速度30～250rpm。

所述的二级中温厌氧消化反应器在反应过程中控制温度35±2℃，搅拌速度30～250rpm。