專利名稱：一種雙循環(huán)兩相厭氧消化系統(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)的二相厭氧消化研究，從微生物生長(zhǎng)特點(diǎn)、生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)等方面從事了大量的研究，在基礎(chǔ)研究的角度上，證明了二相工藝的優(yōu)越性。但其采用的處理構(gòu)筑物仍然為傳統(tǒng)完全混合式的消化池，所以在停留時(shí)間、有機(jī)物利用等方面沒有取得突破性的進(jìn)展。而本方法在厭氧發(fā)酵工藝過程中通過回流并加熱強(qiáng)化處理為厭氧發(fā)酵提供充足底物，增加產(chǎn)氣量，縮短污泥厭氧發(fā)酵時(shí)間，從而推動(dòng)污泥厭氧發(fā)酵技術(shù)的廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)污泥資源化利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供一種雙循環(huán)兩相厭氧消化系統(tǒng)及其應(yīng)用。該系統(tǒng)針對(duì)我國(guó)污泥厭氧消化產(chǎn)氣量少、產(chǎn)氣不穩(wěn)定，難于應(yīng)用厭氧穩(wěn)定工藝對(duì)其進(jìn)行處理等缺陷，耦合兩相厭氧、加熱強(qiáng)化破壁、循環(huán)回流等技術(shù)。能有效提升兩相厭氧消化及產(chǎn)氣效率。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種厭氧消化系統(tǒng)，包括預(yù)處理裝置、第一循環(huán)系統(tǒng)、水解酸化反應(yīng)器、第二循環(huán)系統(tǒng)和產(chǎn)甲烷反應(yīng)器，所述的預(yù)處理裝置和水解酸化反應(yīng)器之間設(shè)有第一循環(huán)系統(tǒng)，所述的水解酸化反應(yīng)器和產(chǎn)甲烷反應(yīng)器之間設(shè)有第二循環(huán)系統(tǒng)。所述的預(yù)處理裝置上端設(shè)有預(yù)處理進(jìn)料口，下端設(shè)有預(yù)處理出料口。所述的水解酸化反應(yīng)器的下端設(shè)有第一回流進(jìn)料口和第二回流出料口，上端設(shè)有第一回流出料口和第二回流進(jìn)料口。所述的產(chǎn)甲烷反應(yīng)器的下端設(shè)有第三回流進(jìn)料口和第三出料口，上端設(shè)有第四回流出料口和出氣口。所述的第一循環(huán)系統(tǒng)是指設(shè)置在預(yù)處理裝置與水解酸化反應(yīng)器之間通過預(yù)處理進(jìn)料口與第一回流出料口相連，預(yù)處理出料口與第一回流進(jìn)料口相連所構(gòu)成的循環(huán)回流體系O所述的第二循環(huán)系統(tǒng)是指設(shè)置的水解酸化反應(yīng)器與產(chǎn)甲烷反應(yīng)器之間通過第二回流出料口與第三回流進(jìn)料口相連，第二回流進(jìn)料口與第四回流出料口相連所構(gòu)成的循環(huán)回流體系。所述的水解酸化反應(yīng)器上端的第二回流進(jìn)料口除與第四回流出料口相連外，還與污泥調(diào)配池相連。所述的產(chǎn)甲烷反應(yīng)器上端的出氣孔與沼氣池相連，其下端的第三出料口與集泥池相連。所述的第一循環(huán)系統(tǒng)在預(yù)處理進(jìn)料口與第一回流出料口之間設(shè)有污泥循環(huán)泵。所述的第二循環(huán)系統(tǒng)在第二回流進(jìn)料口與第四回流出料口之間設(shè)有污泥循環(huán)泵。所述的預(yù)處理裝置為加熱預(yù)處理裝置或微波輻射預(yù)處理裝置。應(yīng)用此工藝達(dá)到高效破壁、溶解微生物胞內(nèi)外有機(jī)物、殺死污泥中的病原菌等目的。本發(fā)明將兩相厭氧消化、加熱破壁、循環(huán)回流等技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了固相物質(zhì)的高溶解性，為產(chǎn)酸菌提供豐富底物，進(jìn)而增加污泥生產(chǎn)沼氣的產(chǎn)量。一種上述雙循環(huán)兩相厭氧消化系統(tǒng)用作污泥處理的應(yīng)用，包含以下步驟(I)由第二回流進(jìn)料口將污泥(包括第四回流出料口回流污泥和污泥調(diào)配池進(jìn)料污泥)泵入至水解酸化反應(yīng)器中；(2)然后通過第一回流出料口出料至預(yù)處理裝置中，再由第一進(jìn)料口循環(huán)投入水解酸化反應(yīng)器中；(3)同時(shí)由第二回流出料口出料部分污泥至產(chǎn)甲烷反應(yīng)器中；每日通過第二回流進(jìn)料口出料部分污泥循環(huán)回流至水解酸化反應(yīng)器中，且同時(shí)由第三出料口出料至集泥池中。所述的步驟(3)中，每日從水解酸化反應(yīng)器中轉(zhuǎn)移至產(chǎn)甲烷反應(yīng)器中的污泥量= 從污泥調(diào)配池通過第二回流進(jìn)料口泵入水解酸化反應(yīng)器中的污泥量+產(chǎn)甲烷反應(yīng)器每日通過第二回流進(jìn)料口回流至水解酸化反應(yīng)器中的污泥量。所述的步驟(3)中，從產(chǎn)甲烷反應(yīng)器中每日通過第三出料口轉(zhuǎn)移至集泥池中的污泥量=從污泥調(diào)配池通過第二回流進(jìn)料口泵入水解酸化反應(yīng)器中的污泥量=水解酸化反應(yīng)器的總有效體積/污泥產(chǎn)酸相停留時(shí)間=產(chǎn)甲烷反應(yīng)器的總有效體積/污泥產(chǎn)甲烷相停留時(shí)間。所述的步驟(2)中，從水解酸化反應(yīng)器每日通過第一回流出料口回流至預(yù)處理裝置中的污泥量占水解酸化反應(yīng)器體積的20 % 50 %。所述的步驟(2)中，從產(chǎn)甲烷反應(yīng)器每日通過第二回流進(jìn)料口回流至水解酸化反應(yīng)器中的污泥量占產(chǎn)甲烷反應(yīng)器體積的5 % 20 %。本發(fā)明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%。所述的厭氧消化過程中產(chǎn)甲烷反應(yīng)器中的pH要控制在6. 6 7. 8之間。所述的水解酸化反應(yīng)器在反應(yīng)過程中維持溫度在35°C或55°C，產(chǎn)甲烷反應(yīng)器在反應(yīng)過程中維持溫度在35°C。所述的水解酸化反應(yīng)器和產(chǎn)甲烷反應(yīng)器攪拌速度30 250rpm ;所述的污泥產(chǎn)酸相停留時(shí)間為2 4d，污泥產(chǎn)甲烷相停留時(shí)間為6d 15d。所述的預(yù)處理為加熱預(yù)處理或微波輻射預(yù)處理。
所述加熱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。所述的微波輻射預(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 20min。所述的污泥處理工藝流程為預(yù)處理裝置+循環(huán)系統(tǒng)1+水解酸化反應(yīng)器+循環(huán)系統(tǒng)2+產(chǎn)甲烷反應(yīng)器。本發(fā)明具有以下有益效益 I)本發(fā)明所提供的系統(tǒng)將兩相厭氧消化、循環(huán)回流和預(yù)處理等技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了物理化學(xué)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、水解產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌的分離，使兩相內(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)明所提供的系統(tǒng)通過污泥回流強(qiáng)化裝置在系統(tǒng)中的有機(jī)設(shè)置，可以保證產(chǎn)甲烷發(fā)酵段在高有機(jī)物濃度下的穩(wěn)定運(yùn)行，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)施例中加熱預(yù)處理雙循環(huán)兩相厭氧消化系統(tǒng)。圖2是本發(fā)明實(shí)施例中微波輻射預(yù)處理雙循環(huán)兩相厭氧消化系統(tǒng)。附圖標(biāo)注I預(yù)處理裝置，11預(yù)處理進(jìn)料口，12預(yù)處理出料口，2第一循環(huán)系統(tǒng)，3水解酸化反應(yīng)器，31第一回流進(jìn)料口，32第一回流出料口，33第二回流出料口，34第二回流進(jìn)料口，4第二循環(huán)系統(tǒng)，5產(chǎn)甲烷反應(yīng)器，51第三回流進(jìn)料口，52第三出料口，53第四回流出料口，54出氣孔，6沼氣池，7集泥池，8脫水機(jī)，9污泥調(diào)配池。
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)說明。一種厭氧消化系統(tǒng)(如圖I和圖2所示)，包括預(yù)處理裝置I、第一循環(huán)系統(tǒng)2、水解酸化反應(yīng)器3、第二循環(huán)系統(tǒng)4和產(chǎn)甲烷反應(yīng)器5，所述的預(yù)處理裝置I和水解酸化反應(yīng)器3之間設(shè)有第一循環(huán)系統(tǒng)2，所述的水解酸化反應(yīng)器3和產(chǎn)甲烷反應(yīng)器5之間設(shè)有第二循環(huán)系統(tǒng)4。
預(yù)處理裝置I上端設(shè)有預(yù)處理進(jìn)料口 11，下端設(shè)有預(yù)處理出料口 12 ;水解酸化反應(yīng)器3的下端設(shè)有第一回流進(jìn)料口 31和第二回流出料口 33，上端設(shè)有第一回流出料口 32和第二回流進(jìn)料口 34 ；產(chǎn)甲烷反應(yīng)器5的下端設(shè)有第三回流進(jìn)料口 51和第三出料口 52，上端設(shè)有第四回流出料口 53和出氣口 54。第一循環(huán)系統(tǒng)2是指設(shè)置在預(yù)處理裝置I與水解酸化反應(yīng)器3之間通過預(yù)處理進(jìn)料口 11與第一回流出料口 32相連，預(yù)處理出料口 12與第一回流進(jìn)料口 31相連所構(gòu)成的循環(huán)回流體系；第二循環(huán)系統(tǒng)4是指設(shè)置的水解酸化反應(yīng)器3與產(chǎn)甲烷反應(yīng)器5之間通過第二回流出料口 33與第三回流進(jìn)料口 51相連，第二回流進(jìn)料口 34與第四回流出料口 53相連所構(gòu)成的循環(huán)回流體系；水解酸化反應(yīng)器3上端的第二回流進(jìn)料口 34除與第四回流出料口 53相連外，還與污泥調(diào)配池9相連；產(chǎn)甲烷反應(yīng)器5上端的出氣孔54與沼氣池6相連，其下端的第三出料口 52與集泥池7相連；第一循環(huán)系統(tǒng)2在預(yù)處理進(jìn)料口 11與第一回流出料口 32之間設(shè)有污泥循環(huán)泵；第二循環(huán)系統(tǒng)4在第二回流進(jìn)料口 34與第四回流出料口 53之間設(shè)有污泥循環(huán)栗。該系統(tǒng)還包括預(yù)處理裝置1，其中預(yù)處理裝置為加熱預(yù)處理裝置(如圖I所示)或微波輻射預(yù)處理裝置(如圖2所示)。實(shí)施例1
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9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，每日從污泥調(diào)配池9通過第二回流進(jìn)料口 34泵入2. 5L至水解酸化反應(yīng)器3中，其中水解酸化反應(yīng)器3總有效體積為5L，每日通過第一回流出料口 32出料2L至加熱預(yù)處理裝置I中，120度加熱IOmin后再由第一回流進(jìn)料口 31循環(huán)投入水解酸化反應(yīng)器3中。同時(shí)由第二回流出料口 33每日出料5L至產(chǎn)甲烷反應(yīng)器5中；產(chǎn)甲烷反應(yīng)器5總有效體積為30L，每日通過第四回流出料口 53出料2. 5L循環(huán)回流至水解酸化反應(yīng)器3中， 且同時(shí)由第三出料口 52出料2. 5L至集泥池7中。水解酸化反應(yīng)器3停留時(shí)間為2d，產(chǎn)甲烷反應(yīng)器5停留時(shí)間為12d，共停留14d。 同時(shí)進(jìn)行普通的兩相厭氧消化實(shí)驗(yàn)，其中水解酸化反應(yīng)器3總有效體積為5L，停留時(shí)間為 2d ;產(chǎn)甲烷反應(yīng)器5總有效體積為30L，停留時(shí)間為12d?？刂葡^程中各反應(yīng)器溫度在 35±2°C，各反應(yīng)器攪拌速度250rpm，產(chǎn)甲烷反應(yīng)器中的pH控制在6. 6 7. 8之間。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37. 5L，甲烷含量62. 55%，其產(chǎn)氣總量比普通的兩相厭氧消化工藝提高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9中配成含水率為94. 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，每日從污泥調(diào)配池通過第二回流進(jìn)料口 34泵入2. OL至水解酸化反應(yīng)器3中，其中水解酸化反應(yīng)器3總有效體積為6L，每日通過第一回流出料口 32出料2L至加熱預(yù)處理裝置I中，100度加熱30min后再由第一回流進(jìn)料口 31循環(huán)投入水解酸化反應(yīng)器3中。同時(shí)由第二回流出料口 33每日出料4L至產(chǎn)甲烷反應(yīng)器5中；產(chǎn)甲烷反應(yīng)器5總有效體積為30L，每日通過第四回流出料口 53出料2L循環(huán)回流至水解酸化反應(yīng)器3中，且同時(shí)由第三出料口 52出料2. OL至集泥池7中。水解酸化反應(yīng)器3停留時(shí)間為3d，產(chǎn)甲烷反應(yīng)器5停留時(shí)間為15d，共停留18d。同時(shí)進(jìn)行普通的兩相厭氧消化實(shí)驗(yàn)，其中水解酸化反應(yīng)器3總有效體積為6L，停留時(shí)間為3d ； 產(chǎn)甲烷反應(yīng)器5總有效體積為30L，停留時(shí)間為15d?？刂葡^程中水解酸化反應(yīng)器3溫度在55±2°C，產(chǎn)甲烷反應(yīng)器5溫度在35±2°C，水解酸化反應(yīng)器3和產(chǎn)甲烷反應(yīng)器5攪拌速度為150rpm，產(chǎn)甲烷反應(yīng)器中的pH控制在6. 6 7. 8之間。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24. 5L，甲烷含量63. 64%，其產(chǎn)氣總量比普通的兩相厭氧消化工藝提高23. 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9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，每日從污泥調(diào)配池9通過第二回流進(jìn)料口 34泵入2. OL至水解酸化反應(yīng)器3中，其中水解酸化反應(yīng)器3總有效體積為8. 0L，通過第一回流出料口 32每日出料 2L至預(yù)處理裝置I中，經(jīng)100度加熱30min后再由第一回流進(jìn)料口 31循環(huán)投入到水解酸化反應(yīng)器3中。同時(shí)由第二回流出料口 33每日出料4L至產(chǎn)甲烷反應(yīng)器5中；產(chǎn)甲烷反應(yīng)器5總有效體積為12L，每日通過第四回流進(jìn)料口 53出料2L循環(huán)回流至水解酸化反應(yīng)器3 中，且同時(shí)由第三出料口 52出料2. OL至集泥池7中。故水解酸化反應(yīng)器3停留時(shí)間為4d，產(chǎn)甲烷反應(yīng)器5停留時(shí)間為6d，共停留10d。 同時(shí)進(jìn)行普通的兩相厭氧消化實(shí)驗(yàn)，其中水解酸化反應(yīng)器3總有效體積為8L，停留時(shí)間為 4d;產(chǎn)甲烷反應(yīng)器5總有效體積為12L，停留時(shí)間為6d。控制消化過程中各反應(yīng)器溫度在 35±2°C，各反應(yīng)器攪拌速度為30rpm，產(chǎn)甲烷反應(yīng)器中的pH控制在6. 6 7. 8之間。運(yùn)行 2 3個(gè)周期即20d 30d后可穩(wěn)定產(chǎn)氣，實(shí)驗(yàn)組日產(chǎn)氣10. 5L，甲烷含量65. 56%，其產(chǎn)氣總量比普通的兩相厭氧消化工藝提高30. 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9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，每日從污泥調(diào)配池9通過第二回流進(jìn)料口 34泵入2. 5L至水解酸化反應(yīng)器3中，其中水解酸化反應(yīng)器3總有效體積為5L，每日由第一回流出料口 32出料2L至微波輻射裝置I中，800W微波輻射IOmin后再由第一回流進(jìn)料口 31循環(huán)投入水解酸化反應(yīng)器3中。同時(shí)由第二回流出料口 33每日出料5L至產(chǎn)甲烷反應(yīng)器5中；產(chǎn)甲烷反應(yīng)器5總有效體積為30L，每日通過第四回流進(jìn)料口 53出料2. 5L循環(huán)回流至水解酸化反應(yīng)器3中，且同時(shí)由第三出料口 52出料2. 5L至集泥池7中。水解酸化反應(yīng)器3停留時(shí)間為2d，產(chǎn)甲烷反應(yīng)器5停留時(shí)間為12d，共停留14d。 同時(shí)進(jìn)行普通的兩相厭氧消化實(shí)驗(yàn)，其中水解酸化反應(yīng)器3總有效體積為5L，停留時(shí)間為 2d ;產(chǎn)甲烷反應(yīng)器5總有效體積為30L，停留時(shí)間為12d。控制消化過程中各反應(yīng)器溫度在 35±2°C，各反應(yīng)器攪拌速度250rpm，產(chǎn)甲烷反應(yīng)器中的pH控制在6. 6 7. 8之間。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)氣總量比普通的兩相厭氧消化工藝提高25. 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9中配成含水率為94. 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，每日從污泥調(diào)配池9通過第二回流進(jìn)料口 34泵入2. OL至水解酸化反應(yīng)器3中，其中水解酸化反應(yīng)器3總有效體積為6L，每日由第一回流出料口 32出料2L至微波輻射裝置I中，1000W微波輻射Imin后再由第一回流進(jìn)料口 31循環(huán)投入水解酸化反應(yīng)器3中。同時(shí)由第二回流出料口 33每日出料4L至產(chǎn)甲烷反應(yīng)器5中；產(chǎn)甲烷反應(yīng)器5總有效體積為30L，通過第四回流進(jìn)料口 53每日出料2L循環(huán)回流至水解酸化反應(yīng)器3中，且同時(shí)由第三出料口 52出料2. OL至集泥池7中。水解酸化反應(yīng)器3停留時(shí)間為3d，產(chǎn)甲烷反應(yīng)器5停留時(shí)間為15d，共停留18d。 同時(shí)進(jìn)行普通的兩相厭氧消化實(shí)驗(yàn)，其中水解酸化反應(yīng)器3總有效體積為6L，停留時(shí)間為 3d ;產(chǎn)甲烷反應(yīng)器5總有效體積為30L，停留時(shí)間為15d?？刂葡^程中各反應(yīng)器溫度在 35±2°C，各反應(yīng)器攪拌速度為30rpm，產(chǎn)甲烷反應(yīng)器中的pH控制在6. 6 7. 8之間。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21. 5L，甲烷含量63. 64%，其產(chǎn)氣總量比普通的兩相厭氧消化工藝提高18. 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9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，每日從污泥調(diào)配池9通過第二回流進(jìn)料口 34泵入2. OL至水解酸化反應(yīng)器3中，其中水解酸化反應(yīng)器3總有效體積為8. 0L,由第一回流出料口 32每日出料2L 至微波輻射裝置I中，100W微波輻射20min后再由第一回流進(jìn)料口 31循環(huán)投入到水解酸化反應(yīng)器3中。同時(shí)由第二回流出料口 33每日出料4L至產(chǎn)甲烷反應(yīng)器5中；產(chǎn)甲烷反應(yīng)器5總有效體積為12L，通過第四回流進(jìn)料口 53每日出料2L循環(huán)回流至水解酸化反應(yīng)器3 中，且同時(shí)由第三出料口 52出料2. OL至集泥池7中。故水解酸化反應(yīng)器3停留時(shí)間為4d，產(chǎn)甲烷反應(yīng)器5停留時(shí)間為6d，共停留10d。 同時(shí)進(jìn)行普通的兩相厭氧消化實(shí)驗(yàn)，其中水解酸化反應(yīng)器3總有效體積為8L，停留時(shí)間為 4d ;產(chǎn)甲烷反應(yīng)器5總有效體積為12L，停留時(shí)間為6d。控制消化過程中水解酸化反應(yīng)器3 溫度在55±2°C，產(chǎn)甲烷反應(yīng)器5溫度在35±2°C，水解酸化反應(yīng)器3和產(chǎn)甲烷反應(yīng)器5攪拌速度為30rpm，產(chǎn)甲烷反應(yīng)器中的pH控制在6. 6 7. 8之間。運(yùn)行2 3個(gè)周期即20d 30d后可穩(wěn)定產(chǎn)氣，實(shí)驗(yàn)組日產(chǎn)氣9. 5L，甲烷含量65. 56%，其產(chǎn)氣總量比普通的兩相厭氧消化工藝提高26. 2%。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，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(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
1.一種厭氧消化系統(tǒng)，其特征在于包括預(yù)處理裝置(I)、第一循環(huán)系統(tǒng)(2)、水解酸化反應(yīng)器(3)、第二循環(huán)系統(tǒng)(4)和產(chǎn)甲烷反應(yīng)器(5)，所述的預(yù)處理裝置(I)和水解酸化反應(yīng)器(3)之間設(shè)有第一循環(huán)系統(tǒng)(2)，所述的水解酸化反應(yīng)器(3)和產(chǎn)甲烷反應(yīng)器(5)之間設(shè)有第二循環(huán)系統(tǒng)(4)。
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(I)上端設(shè)有預(yù)處理進(jìn)料口(11)，下端設(shè)有預(yù)處理出料口(12)；或所述的水解酸化反應(yīng)器(3)的下端設(shè)有第一回流進(jìn)料口(31)和第二回流出料口 (33)，上端設(shè)有第一回流出料口(32)和第二回流進(jìn)料口(34)；或所述的產(chǎn)甲烷反應(yīng)器(5)的下端設(shè)有第三回流進(jìn)料口(51)和第三出料口(52)，上端設(shè)有第四回流出料口(53)和出氣口(54)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的兩相厭氧消化系統(tǒng)，其特征在于所述的第一循環(huán)系統(tǒng)(2) 是指設(shè)置在預(yù)處理裝置(I)與水解酸化反應(yīng)器(3)之間通過預(yù)處理進(jìn)料口(11)與第一回流出料口(32)相連，預(yù)處理出料口(12)與第一回流進(jìn)料口(31)相連所構(gòu)成的循環(huán)回流體或所述的第二循環(huán)系統(tǒng)(4)是指設(shè)置的水解酸化反應(yīng)器(3)與產(chǎn)甲烷反應(yīng)器(5)之間通過第二回流出料口(33)與第三回流進(jìn)料口(51)相連，第二回流進(jìn)料口(34)與第四回流出料口(53)相連所構(gòu)成的循環(huán)回流體系；或所述的水解酸化反應(yīng)器(3)上端的第二回流進(jìn)料口(34)除與第四回流出料口(53) 相連外，還與污泥調(diào)配池(9)相連；或所述的產(chǎn)甲烷反應(yīng)器(5)上端的出氣孔(54)與沼氣池(6)相連，其下端的第三出料口(52)與集泥池(7)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的兩相厭氧消化系統(tǒng)，其特征在于所述的第一循環(huán)系統(tǒng)(2) 在預(yù)處理進(jìn)料口(11)與第一回流出料口(32)之間設(shè)有污泥循環(huán)泵；或所述的第二循環(huán)系統(tǒng)(4)在第二回流進(jìn)料口(34)與第四回流出料口(53)之間設(shè)有污泥循環(huán)泵。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的兩相厭氧消化系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)還包括預(yù)處理裝置(I)，其中所述的預(yù)處理裝置為加熱預(yù)處理裝置或微波輻射預(yù)處理裝置。
6.一種權(quán)利要求1-4中任一所述的厭氧消化系統(tǒng)用作污泥處理的應(yīng)用，其特征在于 包含以下步驟(1)由第二回流進(jìn)料口(34)將污泥泵入至水解酸化反應(yīng)器(3)中；(2)然后通過第一回流出料口(32)出料至預(yù)處理裝置(I)中，再由第一進(jìn)料口(31)循環(huán)投入水解酸化反應(yīng)器中(3)；(3)同時(shí)由第二回流出料口(33)出料部分污泥至產(chǎn)甲烷反應(yīng)器(5)中；每日通過第二回流進(jìn)料口(53)出料部分污泥循環(huán)回流至水解酸化反應(yīng)器(3)中，且同時(shí)由第三出料口 (52)出料至集泥池(7)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于所述的步驟(3)中從水解酸化反應(yīng)器(3) 中轉(zhuǎn)移至產(chǎn)甲烷反應(yīng)器(5)中的污泥量=從污泥調(diào)配池通過第二回流進(jìn)料口(34)泵入水解酸化反應(yīng)器⑶中的污泥量+產(chǎn)甲烷反應(yīng)器(5)每日通過第二回流進(jìn)料口(53)回流至水解酸化反應(yīng)器(3)中的污泥量；或所述的步驟(3)中從產(chǎn)甲烷反應(yīng)器(5)中每日通過第三出料口(52)轉(zhuǎn)移至集泥池(7)中的污泥量=從污泥調(diào)配池通過第二回流進(jìn)料口(34)泵入水解酸化反應(yīng)器(3)中的污泥量=水解酸化反應(yīng)器的總有效體積/污泥產(chǎn)酸相停留時(shí)間=產(chǎn)甲烷反應(yīng)器的總有效體積/污泥產(chǎn)甲烷相停留時(shí)間；或所述的步驟(2)中從水解酸化反應(yīng)器(3)每日通過第一回流出料口(32)回流至預(yù)處理裝置(I)中的污泥量占水解酸化反應(yīng)器(3)體積的20% 50% ；或所述的步驟(2)中從產(chǎn)甲烷反應(yīng)器(5)每日通過第二回流進(jìn)料口(53)回流至水解酸化反應(yīng)器(3)中的污泥量占產(chǎn)甲烷反應(yīng)器(5)體積的5% 20%。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于所述的污泥選自初沉污泥和/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% ；或所述的厭氧消化過程中產(chǎn)甲烷反應(yīng)器(5)中的pH為6. 6 7. 8;或所述的水解酸化反應(yīng)器(3)在反應(yīng)過程中維持溫度在35°C或55°C，產(chǎn)甲烷反應(yīng)器 (5)在反應(yīng)過程中維持溫度在35°C ；或所述的水解酸化反應(yīng)器(3)和產(chǎn)甲烷反應(yīng)器(5)攪拌速度30 250rpm ；或所述的污泥產(chǎn)酸相停留時(shí)間為2 4d，污泥產(chǎn)甲烷相停留時(shí)間為6d 15d。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于所述的步驟(2)中的預(yù)處理為加熱預(yù)處理或微波輻射預(yù)處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于所述加熱預(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 ；或所述的微波輻射預(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 20min。
全文摘要
本發(fā)明屬于污泥處理領(lǐng)域，涉及一種厭氧消化系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括預(yù)處理裝置(1)、第一循環(huán)系統(tǒng)(2)、水解酸化反應(yīng)器(3)、第二循環(huán)系統(tǒng)(4)和產(chǎn)甲烷反應(yīng)器(5)，所述的預(yù)處理裝置(1)和水解酸化反應(yīng)器(3)之間設(shè)有第一循環(huán)系統(tǒng)(2)，所述的水解酸化反應(yīng)器(3)和產(chǎn)甲烷反應(yīng)器(5)之間設(shè)有第二循環(huán)系統(tǒng)(4)。本發(fā)明將兩相厭氧消化、預(yù)處理、循環(huán)回流等技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了固相物質(zhì)的高溶解性，為產(chǎn)酸菌提供豐富底物，進(jìn)而增加污泥生產(chǎn)沼氣的產(chǎn)量。達(dá)到無害化、減量化、資源化的目的。
文檔編號(hào)C02F11/00GK102583922SQ201210072679
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