[发明专利]一种双循环两相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。

传统的二相厌氧消化研究，从微生物生长特点、生长动力学等方面从事了大量的研究，在基础研究的角度上，证明了二相工艺的优越性。但其采用的处理构筑物仍然为传统完全混合式的消化池，所以在停留时间、有机物利用等方面没有取得突破性的进展。而本方法在厌氧发酵工艺过程中通过回流并加热强化处理为厌氧发酵提供充足底物，增加产气量，缩短污泥厌氧发酵时间，从而推动污泥厌氧发酵技术的广泛应用，实现污泥资源化利用。

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双循环两相厌氧消化系统及其应用。该系统针对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等缺陷，耦合两相厌氧、加热强化破壁、循环回流等技术。能有效提升两相厌氧消化及产气效率。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种厌氧消化系统，包括预处理装置、第一循环系统、水解酸化反应器、第二循环系统和产甲烷反应器，所述的预处理装置和水解酸化反应器之间设有第一循环系统，所述的水解酸化反应器和产甲烷反应器之间设有第二循环系统。

所述的预处理装置上端设有预处理进料口，下端设有预处理出料口。

所述的水解酸化反应器的下端设有第一回流进料口和第二回流出料口，上端设有第一回流出料口和第二回流进料口。

所述的产甲烷反应器的下端设有第三回流进料口和第三出料口，上端设有第四回流出料口和出气口。

所述的第一循环系统是指设置在预处理装置与水解酸化反应器之间通过预处理进料口与第一回流出料口相连，预处理出料口与第一回流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的水解酸化反应器与产甲烷反应器之间通过第二回流出料口与第三回流进料口相连，第二回流进料口与第四回流出料口相连所构成的循环回流体系。

所述的水解酸化反应器上端的第二回流进料口除与第四回流出料口相连外，还与污泥调配池相连。

所述的产甲烷反应器上端的出气孔与沼气池相连，其下端的第三出料口与集泥池相连。

所述的第一循环系统在预处理进料口与第一回流出料口之间设有污泥循环泵。

所述的第二循环系统在第二回流进料口与第四回流出料口之间设有污泥循环泵。

所述的预处理装置为加热预处理装置或微波辐射预处理装置。

应用此工艺达到高效破壁、溶解微生物胞内外有机物、杀死污泥中的病原菌等目的。本发明将两相厌氧消化、加热破壁、循环回流等技术有机地结合起来，实现了固相物质的高溶解性，为产酸菌提供丰富底物，进而增加污泥生产沼气的产量。

一种上述双循环两相厌氧消化系统用作污泥处理的应用，包含以下步骤：

(1)由第二回流进料口将污泥(包括第四回流出料口回流污泥和污泥调配池进料污泥)泵入至水解酸化反应器中；

(2)然后通过第一回流出料口出料至预处理装置中，再由第一进料口循环投入水解酸化反应器中；

(3)同时由第二回流出料口出料部分污泥至产甲烷反应器中；每日通过第二回流进料口出料部分污泥循环回流至水解酸化反应器中，且同时由第三出料口出料至集泥池中。

所述的步骤(3)中，每日从水解酸化反应器中转移至产甲烷反应器中的污泥量＝从污泥调配池通过第二回流进料口泵入水解酸化反应器中的污泥量+产甲烷反应器每日通过第二回流进料口回流至水解酸化反应器中的污泥量。

所述的步骤(3)中，从产甲烷反应器中每日通过第三出料口转移至集泥池中的污泥量＝从污泥调配池通过第二回流进料口泵入水解酸化反应器中的污泥量＝水解酸化反应器的总有效体积/污泥产酸相停留时间＝产甲烷反应器的总有效体积/污泥产甲烷相停留时间。