CN105084692A - 有机污泥高温微好氧-厌氧消化装置 - Google Patents
有机污泥高温微好氧-厌氧消化装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105084692A CN105084692A CN201510548989.4A CN201510548989A CN105084692A CN 105084692 A CN105084692 A CN 105084692A CN 201510548989 A CN201510548989 A CN 201510548989A CN 105084692 A CN105084692 A CN 105084692A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- retort
- temperature
- aerobic
- sludge
- pipeline
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000029087 digestion Effects 0.000 title claims abstract description 102
- 239000010802 sludge Substances 0.000 title claims abstract description 92
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000005273 aeration Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 28
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 15
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims description 13
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 8
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 6
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 73
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 27
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 21
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 21
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 21
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- 239000003513 alkali Substances 0.000 abstract description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 2
- 230000001079 digestive effect Effects 0.000 description 20
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 17
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Inorganic materials [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 6
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 6
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 210000002249 digestive system Anatomy 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N Heavy water Chemical compound [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 2
- 241001148470 aerobic bacillus Species 0.000 description 2
- 244000052616 bacterial pathogen Species 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000013530 defoamer Substances 0.000 description 2
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 2
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 2
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 2
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 2
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 2
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 2
- VYBKAZXQKUFAHG-UHFFFAOYSA-N 3-amino-4-methylbenzamide Chemical compound CC1=CC=C(C(N)=O)C=C1N VYBKAZXQKUFAHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QJZYHAIUNVAGQP-UHFFFAOYSA-N 3-nitrobicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2,3-dicarboxylic acid Chemical compound C1C2C=CC1C(C(=O)O)C2(C(O)=O)[N+]([O-])=O QJZYHAIUNVAGQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006701 autoxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005842 biochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000009264 composting Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002939 deleterious effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000004021 humic acid Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 230000007483 microbial process Effects 0.000 description 1
- 239000010841 municipal wastewater Substances 0.000 description 1
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009374 poultry farming Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000012056 semi-solid material Substances 0.000 description 1
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/20—Sludge processing
Landscapes
- Treatment Of Sludge (AREA)
Abstract
本发明公开了一种有机污泥高温微好氧-厌氧消化装置,在装置内有机污泥首先进行高温微好氧消化过程,高温微好氧消化结束后,消化后的污泥从出料口通过管道进入pH值调节池,向pH值调节池中投入碱液调节池中物料的pH,污泥在池中停留3~5h以释放污泥中的溶解氧;然后污泥由泵送入厌氧发酵反应器停留6~20天完成厌氧消化过程。本发明的有机污泥消化过程的前半段是自热式高温微好氧消化过程,而不是自热式高温好氧消化过程;自热式高温微好氧消化过程供给的空气量有限,在氧限制条件下,很容易产生VFA,而VFA在厌氧条件下,很容易产甲烷;这样既利于后半段厌氧消化过程对污泥的进一步消化产生甲烷,又能减少曝气量,降低能耗。
Description
本申请是申请号为201410067635.3,申请日为2014年2月26日,发明创造名称为“有机污泥高温微好氧-厌氧消化装置和方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及固体废弃物的处理领域,具体涉及一种有机污泥高温微好氧-厌氧消化装置。
背景技术
随着我国社会经济和城市化的发展,城市污水的数量在不断增长。据预测,2010年我国城市污水排放量将达到440亿m3/d;2020年将达到536亿m3/d。目前我国污水处理量和处理率虽然不高,但城市污水处理厂每年排放干污泥大约30万吨,而且还以每年10%的速度增长[2]。我国现有污水处理厂,存在重水轻泥现象,有很大一部分污泥没有稳定化处理和无害化处理,污泥处理设施也没有有效运行,污泥没有得到妥善处置,导致环境污染,抑制了城市污水厂的长期可持续发展。目前,如何有效处理城市污泥是国际范围内污(废)水处理领域中所面临的最为重要而复杂的问题。
污泥消化技术通过微生物对有机物进行降解达到污泥的稳定化和无害化。现有的污泥消化工艺主要有传统好氧消化工艺、常规中温厌氧消化工艺、两级厌氧消化工艺、缺氧/好氧消化工艺、自热高温好氧消化工艺、两段高温好氧/中温厌氧消化工艺。
其中的两段高温好氧/中温厌氧消化工艺将自热高温好氧消化工艺与中温厌氧消化工艺相结合,先以一段高负荷自热高温好氧消化工艺系统对污泥进行预处理后再进入中温厌氧反应器。该工艺可显著提高对病原菌的去除率和后续中温厌氧消化运行的稳定性,但是该工艺尚处在实验阶段。
例如中国专利文献CN100486722C(申请号200610087577.6)公开了一种两阶段半固态有机废物消化制肥制气工艺,把半固态有机废物在串联的高温微好氧和中温厌氧条件下消化,高温阶段杀灭致病菌、预分解废物,中温阶段主分解废物、产生沼气,最终产物富含腐殖酸、氮、磷、钾;具体步骤是首先半固态有机废物进入高温微好氧消化单元,向高温微好氧消化单元内通入空气,维持高温微好氧消化单元内半固态废物的溶解氧浓度在0.1~0.8mg/L,半固态有机废物再微生物作用下开始分解、消耗氧气并释放反应热,消化液温度可达55℃以上,维持消化液温度55℃~70℃并保持1~3天;从高温微好氧消化单元排出的高温流体静换热器降温后进入第二阶段的中温厌氧消化单元,换热器回收的废热以循环水为载体对中温厌氧消化单元进行保温;中温厌氧消化单元温度维持在35℃~40℃,pH值维持在6.5~8,消化液中的易降解物质不断转化为沼气,第二阶段经过15~20天后,消化最终产物从中温厌氧消化单元排出,进入沉淀贮存器备用或销售。
该制备工艺的高温微好氧阶段存在充氧困难的问题,实际作业中,55℃~70℃的高温条件下,溶解氧浓度很低,而半固体的物质氧传质效率低,充氧非常有限,因此该方法按照文本公开的内容难以达到好氧状态,而无法达到好氧条件的话,第一阶段无法释放足够热量,有机固体容易厌氧酸化,从第一阶段流出的污泥pH值较低,导致第二阶段厌氧消化过程无法产沼气,并且厌氧消化停留时间长;另外按照该方法目前公开的内容,中温厌氧消化温度较难控制到目标温度,这是因为换热器回收的废热量低(即55℃~70℃到35℃~40℃的温差热量很少),难以达到保温作用;厌氧池由于停留时间长,体积庞大,在冬季通过换热器达到保温作用效果就更低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种有机污泥高温微好氧-厌氧消化装置。
实现本发明目的的技术方案是一种有机污泥高温微好氧-厌氧消化装置,包括高温好氧反应器和厌氧发酵反应器,还包括pH值调节池;所述高温好氧反应器为自热式高温微好氧反应器;pH值调节池设置在高温微好氧反应器和厌氧发酵反应器之间,自热式高温微好氧反应器的出料口通过管道与pH值调节池相通,pH值调节池通过管道与泵与厌氧发酵反应器的进料口相连通。
自热式高温微好氧反应器包括反应罐、污泥回流系统、曝气系统、温度传感器和气体吸收处理装置;所述污泥回流系统设置在反应罐外部,包括下段管路、污泥回流泵和上段管路;下段管路、污泥回流泵、上段管路和反应罐形成一个相通的回路;曝气系统包括有曝气管、曝气头、压力表,曝气管布置在反应罐的底部;温度传感器在反应罐的上部、中部、下部各设置一个;气体吸收处理装置设置在反应罐的上方,通过管道与反应罐的内部相通。
所述厌氧发酵反应器包括反应罐、搅拌器、气体收集过滤器、温度传感器、气体取样管和循环水管路。搅拌器包括电机、杆轴和搅拌桨叶,电机固定设置在反应罐的上方,杆轴从上向下穿入反应罐内部,搅拌桨叶在杆轴上设置两层,其中下层的搅拌桨叶设置在反应罐的底部,上层的搅拌桨叶设置在反应罐内有效水深的中部。
循环水管路设置在反应罐底部,通过管道与锅炉连接,锅炉的燃气灶通过管道与气体收集过滤器的出气口相连通。
一种如上所述的有机污泥高温微好氧-厌氧消化装置的消化方法,包括以下步骤:
①菌种的驯化,菌种的驯化在自热式高温微好氧反应器的反应罐中进行,驯化得到的含有菌种的种泥留1/4~1/2在反应罐内部。
②有机污泥的高温微好氧消化过程;打开污泥输送泵,向自热式高温微好氧反应器的反应罐中送入有机污泥,有机污泥的输送量为反应罐的剩余有效体积;开启污泥回流系统和曝气系统,有机污泥开始高温微好氧消化过程,污泥在自热式高温微好氧反应器中停留2~3天完成高温微好氧消化过程;消化温度维持在45℃~65℃之间。
高温微好氧消化结束后,消化后的污泥从出料口通过管道进入pH值调节池,向pH值调节池中投入碱液,将pH值调节池中的物料的pH值调到6.8~7.2之间,pH值调节完毕后的污泥在池中停留3~5h以释放污泥中的溶解氧。
③有机污泥的厌氧消化过程;步骤②释放溶解氧的经过高温微好氧消化的污泥由泵送入厌氧发酵反应器停留6~20天完成厌氧消化过程,排出泥经机械脱水后直接农用。
上述步骤②有机污泥的高温微好氧消化过程中,自热式高温微好氧反应器的反应罐中的氧化还原电位ORP为0~-100mv。
上述步骤③有机污泥的厌氧消化过程为中温厌氧消化过程;中温厌氧温度是33℃~35℃,污泥在厌氧发酵反应器中停留10~20天完成厌氧消化过程。
进一步的,若自热式高温微好氧消化后流出的污泥温度超过60℃,将高温微好氧消化后的污泥在pH值调节池中停留时间延长0~40min散热至中温厌氧温度范围;若厌氧池温度达不到中温厌氧温度范围,则减少高温微好氧消化的曝气量、加大污泥回流给机械热量,使得高温微好氧消化温度达到50℃~60℃,保证厌氧池的中温。
可选择的,步骤③有机污泥的厌氧消化过程为高温厌氧消化过程;高温厌氧消化的温度为50℃~55℃,污泥在厌氧发酵反应器中停留6~10天完成厌氧消化过程。
进一步的,高温厌氧消化过程产生的甲烷气体收集并后燃烧产生蒸汽或热水对厌氧发酵反应器供热以维持50℃~55℃的高温,将甲烷燃烧产生的蒸汽或热水通过厌氧发酵反应器底部的循环水管路对反应罐供热,同时打开反应罐的搅拌器。
步骤②中的有机污泥为含固率在4%~7%,挥发性有机固体浓度占60%~90%的液态有机固体废弃物。
本发明具有积极的效果:(1)本发明的有机污泥自热式高温微好氧-厌氧消化装置由自热式高温微好氧反应器和厌氧发酵反应器串联而成。前段自热式高温微好氧反应器通过保温措施,将挥发性有机物好氧消化过程中释放的热量进行保温,加上机械产热,从而使得反应器达到自升温至45℃~65℃,保证高温微好氧消化顺利进行。
后段厌氧发酵反应器中可选择的进行中温消化或高温消化,其中中温厌氧消化利用了自热式高温微好氧反应器流出的污泥自带的热量,不需外加热源,节省成本;而高温厌氧消化的热源一部分来自前段的自热式高温微好氧流出的污泥自带的热量,另一部分热源的来源是燃烧高温厌氧消化产生的甲烷获得,同样不需外加热源,节省成本。厌氧发酵反应器能产具有能源物质的甲烷气体,进行了资源化利用;并且消化后污泥保留了氮磷营养成分,经脱水后可以农用,解决污泥最终出路。
(2)本发明的自热式高温微好氧消化过程保证进泥的含固率为4%~7%、反应器体积大于10m3以上、并且设置适当的曝气量和提供良好的混合作用,同时消化过程中将好氧消化反应释放的热量保留下来,并通过污泥回流供给不超过30%的机械能,从而使得反应器达到并维持45℃~65℃的高温状态,使得高温微好氧消化完成的更有效、彻底。由于是微好氧消化过程,曝气量相对于好氧消化少,反应器内污泥自升温很难达到70度以上;而对于有机污泥高温微好氧-厌氧消化过程,有研究表明,当自热式高温微好氧消化工艺的消化温度超过65℃时,整个消化过程的效果变差,具体表现在VSS去除率较低,为20%~30%。
(3)本发明的有机污泥消化过程的前半段是自热式高温微好氧消化过程,而不是自热式高温好氧消化过程;自热式高温微好氧消化过程供给的空气量有限,在氧限制条件下,很容易产生挥发性脂肪酸(以下简称VFA),而VFA在厌氧条件下,很容易产甲烷;这样既利于后半段厌氧消化过程对污泥的进一步消化产生甲烷,又能减少曝气量,降低能耗。由于前半段时自热式高温微好氧消化过程,加快了厌氧消化进程,一般厌氧消化要达到40多天,或更长时间,但该工艺停留时间可以达到缩短到20天以内。
(4)本发明适用于含固率在4%~7%,挥发性有机固体浓度占60%~90%的液态有机固体废弃物,如城市污泥、家禽养殖厂排放的有机废弃物、厨余、牲口粪便等液态有机物。由于投入反应器内的污泥浓度高,粘度大,需氧量多,而传质进入反应器的氧量有限,因此在自热式高温微好氧反应器中是不完全好氧,即通过好氧菌、兼性菌、厌氧菌的共同作用将挥发性有机物降解,然后进入厌氧反应器发酵产甲烷,消化后污泥经脱水,可作为肥料的有机固体,解决了有机污泥最终出路问题。
(5)本发明自热式高温微好氧消化后的污泥在pH值调节池中调节pH值并释放溶解氧,由于自热式高温微好氧消化能产生大量VFA,用于厌氧消化过程产甲烷,但VFA会导致pH值下降,所以,在进入厌氧池之前,要投加碱液,将厌氧消化池中的pH值调到6.8~7.2之间,不要超过7.5。另外,混合池要停留一段时间,是因为从自热式高温微好氧消化池流出的污泥,带有些溶解氧,需要释放出来,不能带入到厌氧池,否则会杀死厌氧菌。pH值调节池还起到调配池作用,便于泵将污泥从pH值调节池中取出,泵入到厌氧发酵反应器中。
(6)本发明的消化装置结构紧凑、操作简单,即可建于地上,也可地埋或半地埋式,节约用地,美化环境。
附图说明
图1为本发明的消化装置的结构示意图;
上述附图中的标记如下:
高温微好氧反应器1,反应罐11,进料口11-1,出料口11-2,放空口11-3,污泥回流系统12,曝气系统13,温度传感器14,气体吸收处理装置15;
厌氧发酵反应器2,反应罐21,进料口21-1,出料口21-2,放空口21-3,搅拌器22,气体收集过滤器23,温度传感器24,气体取样管25,循环水管路26;pH值调节池3。
具体实施方式
(实施例1)
见图1,本实施例的有机污泥高温微好氧-厌氧消化装置包括自热式高温微好氧反应器1、厌氧发酵反应器2和pH值调节池3。pH值调节池3设置在高温微好氧反应器1和厌氧发酵反应器2之间,自热式高温微好氧反应器1的出料口通过管道与pH值调节池3相通,pH值调节池3通过管道与泵与厌氧发酵反应器2的进料口相连通。
自热式高温微好氧反应器1包括反应罐11、污泥回流系统12、曝气系统13、温度传感器14和气体吸收处理装置15。
所述反应罐11的外周设有保温层,反应罐11设有进料口11-1、出料口11-2和放空口11-3。进料口11-1设置在反应罐11的上端,出料口11-2和放空口11-3设置在反应罐11的底部。反应罐11内部设有进料区、反应区和出料区,所述进料区在上部、反应区在中部、出料区在下部。
污泥回流系统12在反应罐11外部,包括下段管路、污泥回流泵和上段管路,下段管路上设有止回阀。污泥回流系统12的下段管路与反应罐11的底部相连通,上段管路的出料端与反应罐11的顶部相连通。污泥回流泵设置在下段管路与上段管路之间,将污泥从反应罐11的底部抽出,然后从反应罐11的顶部重新进入反应罐11内部。
所述曝气系统13包括有曝气管、曝气头、压力表;曝气管布置在反应罐11的底部;曝气头均匀分布在曝气管上并与曝气管相通。曝气头可提供微小气泡,以增加气液相的接触面积和接触时间,曝气头数量与其服务面积有关;压力表可以监测曝气头是否发生堵塞,以便及时疏通。本发明在反应初期,有机污泥需要氧量多,曝气量需加大;在反应后期,有机污泥需氧量少,曝气量需求少。本反应器的曝气系统中还可增设流量计,用来调节曝气管的流量。
温度传感器14在反应罐11的上部、中部、下部各设置一个,以检测反应罐11内污泥的温度。
气体吸收处理装置15设置在反应罐11的上方,通过管道与反应罐11的内部相通。所述气体吸收处理装置15为生物膜吸收过滤装置,可以处理H2S、SO2等酸性气体。
厌氧发酵反应器2包括反应罐21、搅拌器22、气体收集过滤器23、温度传感器24、气体取样管25和循环水管路26。
反应罐21设有进料口21-1、出料口21-2和放空口21-3,进料口设置在反应罐21的上部,出料口21-2设置在反应罐21的中部,放空口21-3设置在反应罐21的底部。
反应罐21内设三个区域,依次分为进料区、反应区和出料区,进料区设在上部,反应区设在底部,出料区设在中部。
搅拌器22包括电机、杆轴和搅拌桨叶,电机固定设置在反应罐21的上方,杆轴从上向下穿入反应罐21内部,搅拌桨叶在杆轴上设置两层,其中下层的搅拌桨叶距离反应罐21的底部30cm,上层的搅拌桨叶设置在反应罐21内有效水深的中部,电机带动两层桨叶旋转对罐内污泥充分混合搅拌。搅拌器22并不是24小时一直开启,而是在对反应罐21进行供热时才开启,供热结束后亦停止搅拌。
气体收集过滤器23设置在反应罐21的上方,通过管道与反应罐21的内部相通。气体收集过滤器23收集反应罐21内产生的甲烷气体,将其收集后贮存或燃烧对反应罐21供热。
温度传感器24在反应罐21的上部、中部、下部各设置一个,以检测反应罐11内各区域的污泥的温度。
气体取样管25在反应罐21的上部、中部、下部各设置一个,以检测反应罐11内各区域的气体成分。
循环水管路26设置在反应罐21底部,通过管道与锅炉连接,锅炉的燃气灶通过管道与气体收集过滤器23的出气口相连通。
使用上述消化装置对有机污泥进行高温微好氧-厌氧消化方法包括以下步骤:
①菌种的驯化。
取含固率为5%~7%的城市污泥装入高温微好氧反应器1中,开启污泥回流系统12及曝气系统13,好氧消化一段时间,待温度上升,并达到平衡后(即反应罐11内污泥温度不再上升),排放反应罐11内1/2污泥,再补充含固率为5%~7%的新鲜污泥,继续运行,重复上述步骤直至反应罐11内温度达到50℃~55℃。待温度上升至50℃以上,停止曝气和污泥回流,驯化结束,排放一部分污泥,反应罐11内预留1/3污泥作为种泥。
②有机污泥的高温微好氧消化过程。
打开污泥输送泵,向自热式高温微好氧反应器1的反应罐11中送入反应罐11的2/3有效体积的有机污泥,有机污泥与预留的驯化后污泥装满反应器,达到有效体积,反应器有0.5m超高;有机污泥含固率在4%~7%,挥发性有机固体浓度占60%~80%;开启污泥回流系统12和曝气系统13,曝气系统13的曝气量为10~14m3/h,有机污泥开始高温微好氧消化过程。污泥在自热式高温微好氧反应器中停留2~3天进行高温微好氧消化过程。高温微好氧消化过程中,氧化还原电位ORP为0~-100mv。
在消化过程中,污泥好氧消化过程自放热,污泥回流供给不超过30%的机械能,同时由于自热式高温微好氧反应器1的反应器本体的外周设有保温层,使得消化温度无需外加热源,维持在45℃~65℃之间,在此高温下对有机污泥进行灭菌,实现消化后污泥无害化。若反应器温度上升到65℃以上,则加大曝气量,关闭污泥回流,使得散热增多,以实现降温。
由于投入反应器内的污泥浓度高,粘度大,需氧量多,而传质进入反应器的氧量有限,因此在自热式高温微好氧反应器中是不完全好氧,即通过好氧菌、兼性菌、厌氧菌的共同作用将挥发性有机物降解,很容易产生挥发性脂肪酸(VFA),而VFA在厌氧条件下,很容易产甲烷,因此有机污泥的高温微好氧消化过程利于后段有机污泥的厌氧消化过程。
高温微好氧消化结束后,消化后的污泥从出料口通过管道进入pH值调节池3,向pH值调节池3中投入氢氧化钠溶液,将pH值调节池3中的物料的pH值调到6.8~7.2之间。pH值调节完毕后的污泥在池中停留3h~5h以释放污泥中的溶解氧。
③有机污泥的中温厌氧消化。
打开污泥泵,步骤②释放溶解氧的经过高温微好氧消化的污泥由泵送入厌氧发酵反应器2中。污泥在厌氧发酵反应器2中停留10~20天完成厌氧消化过程,无需外加热源,中温厌氧温度是33℃~35℃,排出泥经机械脱水后直接农用。
若自热式高温微好氧消化后流出的污泥温度过高,超过60℃,将高温微好氧消化后的污泥在pH值调节池3中多停留几个小时散热。若厌氧池温度达不到中温范围,可将自热式高温微好氧消化的污泥温度尽量提高,通过减少曝气量、加大污泥回流给机械热量,使得高温微好氧消化温度达到50℃~60℃,保证厌氧池的中温。
本发明的消化装置属于两级串联反应器,自热式高温微好氧反应器通过污泥回流进行搅拌混合,混合无死角,达到污泥悬浮作用,促进微生物生化反应,使微生物自身氧化反应完全,在自热式高温微好氧反应器中,经过微好氧消化释放足够热量,确保微好氧反应器的高温状态和厌氧发酵反应器内污泥的中温状态。
实际运行时,采用半连续式进料排料方式。本实施例中自热式高温微好氧消化污泥停留时间是2天,厌氧消化污泥停留12天。
设自热式高温微好氧消化反应器有效体积为V,第一天进泥量为V/2,停留两天,第三天进泥V/2,排泥V/2。即隔天进泥和排泥。从自热式高温微好氧消化反应器,每天排出泥V,进入厌氧消化池,厌氧消化池体积为12V,所以,污泥停留时间为12天。厌氧消化池每天排泥量V。这样进泥和排泥相等。
对于自热式高温微好氧消化,由于是自热式,温度上升不容易,所以本实施例中的反应器体积为10m3。本实施例的自热式高温微好氧消化阶段温度可达到45℃~65℃之间,冬季虽会偏低,但由于反应器体积大最低能维持在50℃。
本发明的有机污泥高温微好氧-厌氧消化方法的利用了自热式高温微好氧消化能自己产热的优点,不需外加热源,节省成本。
本发明的消化装置的厌氧发酵为中温消化,利用了自热式高温微好氧中污泥自带的热量,不需外加热源,节省成本。厌氧发酵反应器能产具有能源物质的甲烷气体,进行了资源化利用;并且消化后污泥保留了氮磷营养成分,经脱水后可以农用,解决污泥最终出路。
(实施例2)
本实施例的有机污泥高温微好氧-厌氧消化装置其余与实施例1相同,不同之处在于:
步骤③有机污泥进行高温厌氧消化。
打开连接管道的阀门,步骤②释放溶解氧的经过高温微好氧消化的污泥由泵送入厌氧发酵反应器2中。污泥在厌氧发酵反应器2中停留6~10天完成厌氧消化过程,高温厌氧消化的温度为50℃~55℃,排出泥经机械脱水后直接农用。
高温厌氧消化可以使得反应速度加快。高温厌氧消化的热源一部分来自前段的自热式高温微好氧流出的污泥自带的热量,另一部分热源的来源是将高温厌氧消化产生的甲烷收集后燃烧水得到的蒸汽或热水通过厌氧发酵反应器2内的循环水管路26对反应罐21内的污泥供热以维持50℃~55℃的高温。
当厌氧发酵反应器2的温度下降时,向循环水管路26内输送蒸汽或热水以对反应罐21内的污泥供热,循环水管路26供热的同时打开搅拌器22使热量分散均匀,供热结束停止搅拌。
(实施例3)
本实施例的有机污泥高温微好氧-厌氧消化装置其余与实施例1相同,不同之处在于:
自热式高温微好氧反应器1还包括消泡系统,所述消泡系统包括空气消泡管、喷射口;所述空气消泡管布置在反应罐11的上部,管壁上均匀开有小孔;所述喷射口安装在反应器本体的顶端。本消泡系统工作时,通过空气消泡管管壁上的小孔吹出的气体将泡沫打碎;喷射口可喷射消泡剂,消泡剂喷射到反应器内,通过搅拌器的搅拌均匀分布在整个液面上,起消泡作用。
消化方法的步骤②有机污泥的高温微好氧消化过程中,消泡系统向反应罐内送入空气将反应罐内产生的气泡打破,使得消化过程顺利进行。
Claims (2)
1.一种有机污泥高温微好氧-厌氧消化装置,包括高温好氧反应器和厌氧发酵反应器(2),其特征在于:还包括pH值调节池(3);所述高温好氧反应器为自热式高温微好氧反应器(1);pH值调节池(3)设置在高温微好氧反应器(1)和厌氧发酵反应器(2)之间,自热式高温微好氧反应器(1)的出料口通过管道与pH值调节池(3)相通,pH值调节池(3)通过管道与泵与厌氧发酵反应器(2)的进料口相连通;
自热式高温微好氧反应器(1)包括反应罐(11)、污泥回流系统(12)、曝气系统(13)、温度传感器(14)和气体吸收处理装置(15);反应罐(11)的外周设有保温层,反应罐(11)设有进料口(11-1)、出料口(11-2)和放空口(11-3),进料口(11-1)设置在反应罐(11)的上端,出料口(11-2)和放空口(11-3)设置在反应罐(11)的底部;反应罐(11)内部设有进料区、反应区和出料区,所述进料区在上部、反应区在中部、出料区在下部;所述污泥回流系统(12)设置在反应罐(11)外部,包括下段管路、污泥回流泵和上段管路;下段管路、污泥回流泵、上段管路和反应罐形成一个相通的回路;曝气系统(13)包括有曝气管、曝气头、压力表,曝气管布置在反应罐(11)的底部;温度传感器(14)在反应罐(11)的上部、中部、下部各设置一个;气体吸收处理装置(15)设置在反应罐(11)的上方,通过管道与反应罐(11)的内部相通。
2.根据权利要求1所述的有机污泥高温微好氧-厌氧消化装置,其特征在于:厌氧发酵反应器(2)包括厌氧发酵反应罐(21)、搅拌器(22)、气体收集过滤器(23)、温度传感器(24)、气体取样管(25)和循环水管路(26);
厌氧发酵反应罐(21)内设三个区域,依次分为进料区、反应区和出料区,进料区设在上部,反应区设在底部,出料区设在中部;
搅拌器(22)包括电机、杆轴和搅拌桨叶,电机固定设置在厌氧发酵反应罐(21)的上方,杆轴从上向下穿入厌氧发酵反应罐(21)内部,搅拌桨叶在杆轴上设置两层,其中下层的搅拌桨叶设置在厌氧发酵反应罐(21)的底部,上层的搅拌桨叶设置在厌氧发酵反应罐(21)内有效水深的中部;
气体收集过滤器(23)设置在反应罐(21)的上方,通过管道与反应罐21的内部相通;
循环水管路(26)设置在厌氧发酵反应罐(21)底部,通过管道与锅炉连接,锅炉的燃气灶通过管道与气体收集过滤器(23)的出气口相连通。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510548989.4A CN105084692B (zh) | 2014-02-26 | 2014-02-26 | 有机污泥高温微好氧‑厌氧消化装置 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510548989.4A CN105084692B (zh) | 2014-02-26 | 2014-02-26 | 有机污泥高温微好氧‑厌氧消化装置 |
CN201410067635.3A CN103803770B (zh) | 2014-02-26 | 2014-02-26 | 有机污泥高温微好氧-厌氧消化装置和方法 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410067635.3A Division CN103803770B (zh) | 2014-02-26 | 2014-02-26 | 有机污泥高温微好氧-厌氧消化装置和方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105084692A true CN105084692A (zh) | 2015-11-25 |
CN105084692B CN105084692B (zh) | 2017-11-14 |
Family
ID=50701221
Family Applications (3)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410067635.3A Expired - Fee Related CN103803770B (zh) | 2014-02-26 | 2014-02-26 | 有机污泥高温微好氧-厌氧消化装置和方法 |
CN201510548989.4A Active CN105084692B (zh) | 2014-02-26 | 2014-02-26 | 有机污泥高温微好氧‑厌氧消化装置 |
CN201510549577.2A Active CN105152506B (zh) | 2014-02-26 | 2014-02-26 | 有机污泥高温微好氧‑厌氧消化方法 |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410067635.3A Expired - Fee Related CN103803770B (zh) | 2014-02-26 | 2014-02-26 | 有机污泥高温微好氧-厌氧消化装置和方法 |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510549577.2A Active CN105152506B (zh) | 2014-02-26 | 2014-02-26 | 有机污泥高温微好氧‑厌氧消化方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (3) | CN103803770B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111170462A (zh) * | 2020-03-16 | 2020-05-19 | 南京大学 | 交替饥饿微氧厌氧耦合填料污泥侧流原位减量强化工艺 |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105032924B (zh) * | 2015-08-06 | 2017-08-25 | 同济大学 | 一种改善高含固厌氧消化污泥土地利用性能的工艺 |
CN105110590A (zh) * | 2015-09-17 | 2015-12-02 | 昆明滇池水务股份有限公司 | 曝气强化污水处理厂剩余污泥高温水解酸化方法及装置 |
CN105647786A (zh) * | 2016-01-05 | 2016-06-08 | 江苏理工学院 | 餐厨废弃物厌氧-高温微好氧消化装置和方法 |
CN106865757B (zh) * | 2017-01-24 | 2020-05-05 | 南京大学 | 一种基于直燃型吸收式热泵的污水厌氧处理反应器加热系统 |
CN106865759A (zh) * | 2017-03-06 | 2017-06-20 | 南京大学 | 一种具有自热功能的uasb反应器系统 |
CN109482606A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-03-19 | 上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司 | 一种风量自平衡式臭气收集方法 |
CN110468033B (zh) | 2019-08-26 | 2020-12-08 | 同济大学 | 利用自持气浮强化产沼气的厌氧消化装置 |
CN115611441B (zh) * | 2021-06-28 | 2024-08-13 | 中国石油化工股份有限公司 | 移动式高温生化装置及其工作方法 |
CN114315073B (zh) * | 2021-12-15 | 2023-05-16 | 福建龙净环保股份有限公司 | 一种厌氧消化反应器的启动方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1587110A (zh) * | 2004-09-09 | 2005-03-02 | 上海交通大学 | 污泥高温好氧消化装置 |
CN1872804A (zh) * | 2006-06-15 | 2006-12-06 | 张相锋 | 两阶段式半固态有机废物消化制肥制气工艺 |
CN101020594A (zh) * | 2006-12-01 | 2007-08-22 | 华南理工大学 | 一种污泥热消化制备生物固体的装置 |
CN202081089U (zh) * | 2011-02-25 | 2011-12-21 | 上海济兴能源环保技术有限公司 | 折流式高浓度厌氧发酵装置 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3636035B2 (ja) * | 2000-05-24 | 2005-04-06 | 栗田工業株式会社 | 有機性汚泥の消化方法 |
JP2003033780A (ja) * | 2001-07-25 | 2003-02-04 | Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd | 排水処理方法 |
US6966983B1 (en) * | 2004-10-01 | 2005-11-22 | Mixing And Mass Transfer Technologies, Llc | Continuous multistage thermophilic aerobic sludge digestion system |
CN101659506A (zh) * | 2009-09-17 | 2010-03-03 | 江苏技术师范学院 | 一体化有机污泥高温微好氧卧式消化反应器 |
CN102070286B (zh) * | 2010-11-23 | 2012-12-12 | 广东工业大学 | 一种利用超声波预处理改善污泥缺氧/好氧消化性能的方法 |
CN103304118A (zh) * | 2012-03-15 | 2013-09-18 | 李铀 | 污泥高压消化、爆破脱水处理法 |
CN203878041U (zh) * | 2014-02-26 | 2014-10-15 | 江苏理工学院 | 一种有机污泥高温微好氧-厌氧消化装置 |
-
2014
- 2014-02-26 CN CN201410067635.3A patent/CN103803770B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2014-02-26 CN CN201510548989.4A patent/CN105084692B/zh active Active
- 2014-02-26 CN CN201510549577.2A patent/CN105152506B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1587110A (zh) * | 2004-09-09 | 2005-03-02 | 上海交通大学 | 污泥高温好氧消化装置 |
CN1872804A (zh) * | 2006-06-15 | 2006-12-06 | 张相锋 | 两阶段式半固态有机废物消化制肥制气工艺 |
CN101020594A (zh) * | 2006-12-01 | 2007-08-22 | 华南理工大学 | 一种污泥热消化制备生物固体的装置 |
CN202081089U (zh) * | 2011-02-25 | 2011-12-21 | 上海济兴能源环保技术有限公司 | 折流式高浓度厌氧发酵装置 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111170462A (zh) * | 2020-03-16 | 2020-05-19 | 南京大学 | 交替饥饿微氧厌氧耦合填料污泥侧流原位减量强化工艺 |
CN111170462B (zh) * | 2020-03-16 | 2021-05-28 | 南京大学 | 交替饥饿微氧厌氧耦合填料污泥侧流原位减量强化工艺 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103803770A (zh) | 2014-05-21 |
CN105152506B (zh) | 2017-06-16 |
CN105084692B (zh) | 2017-11-14 |
CN103803770B (zh) | 2015-10-07 |
CN105152506A (zh) | 2015-12-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103803770B (zh) | 有机污泥高温微好氧-厌氧消化装置和方法 | |
US8691094B2 (en) | Method and system for treating domestic sewage and organic garbage | |
CN102517200B (zh) | 一种有机废弃物干式厌氧高温发酵系统及发酵工艺 | |
CN102241464B (zh) | 城市污泥处理方法及其设备 | |
CN104384170B (zh) | 一种生物处理城市有机垃圾及农业有机废物的工艺及装置 | |
CN101429480A (zh) | 一种秸秆混合原料发酵产沼气的方法及装置 | |
CN101337838A (zh) | 有机固体废弃物联合厌氧发酵方法 | |
CN100500601C (zh) | 一种污泥热消化制备生物固体的装置 | |
CN102321673B (zh) | 固体有机废弃物制生物燃气的方法 | |
CN201372280Y (zh) | 一种秸秆混合原料发酵产沼气的装置 | |
CN101698559B (zh) | 有机污泥资源化回收处理方法 | |
CN104774751A (zh) | 一种畜禽有机废弃物高效连续处理系统及处理方法 | |
CN101724551A (zh) | 全混合厌氧反应循环装置及沼气反应原料的循环方法 | |
CN101717173B (zh) | 一种污泥自热高温好氧消化方法及其装置 | |
CN205576158U (zh) | 一种固液两阶段厌氧发酵装置 | |
KR100883676B1 (ko) | 실시간 pH모니터링을 통한 pH조절이 이루어지는 이상혐기소화장치 | |
CN110877953A (zh) | 污泥资源化利用的反应系统 | |
CZ20002784A3 (cs) | Způsob a zařízení k biologické úpravě tekutiny při generování bioplynu | |
CN105647786A (zh) | 餐厨废弃物厌氧-高温微好氧消化装置和方法 | |
CN203878041U (zh) | 一种有机污泥高温微好氧-厌氧消化装置 | |
CN108467170A (zh) | 发酵罐以及包含其的协同处理城市生活垃圾和市政污泥的干式厌氧发酵系统及方法 | |
CN110372430B (zh) | 有机废弃物热量和资源化同步回收装置 | |
CN214735262U (zh) | 一种规模化养猪粪污两级厌氧处理装置 | |
CN205710358U (zh) | 一种污水处理厂剩余污泥稳定和资源化利用的处理系统 | |
Youcai et al. | Biomethane production from vegetable and water hyacinth waste |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
TR01 | Transfer of patent right | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220923 Address after: No. 1201, Changjiang North Road, Xinbei District, Changzhou City, Jiangsu Province 213000 Patentee after: CHANGZHOU DEEPWATER RIVER SEWAGE TREATMENT Co.,Ltd. Address before: 213001, No. 1801, Wu Cheng Road, bell tower, Changzhou, Jiangsu Patentee before: JIANGSU University OF TECHNOLOGY |