[发明专利]一种双循环两级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，涉及一种双循环两级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。然而目前我国污泥厌氧消化产气量少、产气不稳定，难于应用厌氧稳定工艺对其进行处理。

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高一种双循环两级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：

本发明从微生物生长特点、有机物溶解规律等方面着手，采用的两级厌氧消化耦合预处理强化处理及循环回流技术为厌氧消化微生物提供充足底物，增加产气量，缩短污泥厌氧发酵时间，从而推动污泥厌氧消化技术的广泛应用，实现污泥资源化利用。

一种双循环两级厌氧消化系统，包括预处理装置、第一循环系统、一级厌氧消化反应器、第二循环系统、二级厌氧消化反应器、污泥调配池、沼气池和集泥池，其中在预处理装置和一级厌氧消化反应器之间设有第一循环系统，在一级厌氧消化反应器与二级厌氧消化反应器之间设有第二循环系统。

所述的预处理装置的上端设有预处理进料口，下端设有预处理出料口。

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

所述的二级厌氧消化反应器的上端设有第三出料口和出气口，下端设有第三进料口和第四出料口。

所述的预处理装置上端的预处理进料口经污泥泵与一级厌氧消化反应器的第二出料口相连；下端的预处理出料口与一级厌氧消化反应器的第二进料口相连。

所述的一级厌氧消化反应器上端的第一进料口经污泥泵与二级厌氧消化反应器上端的第三出料口相连；下端的第一出料口与二级厌氧消化反应器下端的第三进料口相连。

所述的第一进料口还与污泥调配池相连。

所述的二级厌氧消化反应器上端的出气口与沼气池相连。

所述的二级厌氧消化反应器下端的第四出料口与集泥池连接。

所述的第一循环系统是指设置在预处理装置与一级厌氧消化反应器之间通过预处理进料口经污泥泵与第二出料口相连；预处理出料口与第二进料口相连所构成的循环回流体系。

所述的第二循环系统是指设置在一级厌氧消化反应器与二级厌氧消化反应器之间通过第一进料口经污泥泵与第三出料口相连；第一出料口与第三进料口相连所构成的循环回流体系。

所述的预处理装置(1)为加热预处理装置或微波预处理装置。

一种利用上述厌氧消化系统用作污泥处理的应用，包含以下步骤：

(1)将污泥从污泥调配池通过第一进料口泵入至一级厌氧消化反应器中，再由第二出料口出料至预处理装置进行预处理；

(2)预处理后再由第二进料口循环投入到一级厌氧消化反应器中，同时由第一出料口出料至二级厌氧消化反应器中；

(3)从二级厌氧消化反应器中每日通过第三进料口出料循环回流至一级厌氧消化反应器中，且同时通过第四出料口出料至集泥池中。

所述的污泥发酵系统中每日回流处理量为总污泥量的5％～20％。

本发明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％。

所述每日预处理的污泥量为一级厌氧消化反应器(1)有效体积的5～20％