一种污泥自热高温好氧消化固液自动分离系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种污泥自热高温好氧消化固液自动分离系统，其包括污泥进泥装置、污泥好氧消化反应装置和固液两相流分离及固体浓缩装置，污泥好氧消化反应装置包括有内循环区、全混式混合区以及高温灭菌区三个水力分离的独立功能区，分别对污泥的消化处理和病毒杀灭实施单元操作，污泥好氧消化反应装置出泥系统为底部出泥，并附加气提升管。本实用新型专利技术中污泥消化能够达到的效果为：在４天的污泥停留时间内，获得４０％以上有机物去除率；去除每千克有机物耗电为１．４ｋＷ.ｈ；污泥中病原体杀灭能够达到“未能检测”的标准；污泥自动分离浓缩能够达到的效果为：污泥中ＳＳ的捕获率超过９９％；浓缩污泥的含固率达到１２％以上。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用井式污泥好氧消化反应装置对城市污泥进行好氧消化并对产物进行自动分离浓缩的系统，尤其涉及一种井式内循环污泥好氧消化反应装置。
技术介绍
城市污泥是对城市污水进行生物处理过程中产生的副产品。微生物利用污水中 有机物作为底物进行新陈代谢，并自我增殖产生的多余菌体以及通过物化作用(如沉淀， 絮凝)使污水中悬浮性物质分离产生的固体组成了城市污泥。定性地说，城市污泥是由 机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。就我国的城市污泥性 质而言，污泥中有机物含量平均达到65%，并含有大量的N、P等营养物质(其中N含量 1. 5% -7.0%，P 含量 0.8% -3% ) ο城市污泥在进行最后处置之前，需对其进行消化处理。消化处理的要求包括以下 三个方面1、稳定化处理对污泥中有机物达到40%以上的去除率；2、减量化处理减少污泥组分中水的比例，缩小污泥的体积；3、无害化处理杀灭污泥中的病原体达到“未能检测”程度。污泥好氧消化处理原理是在缺少环境有机底物情况下，微生物产生内源呼吸作 用，利用氧气对自身进行氧化分解，同时释放热量。ATAD (自动升温高温好氧消化工艺)是污泥好氧消化的典型工艺，具有使污泥稳 定化、无害化的处理效果。含固率为4-6%的原污泥通过进泥管道被引入污泥好氧消化反应 装置反应区内。含氧的气体，通常是空气，被输送至位于污泥好氧消化反应装置底部的曝气 系统。曝气系统对输入的管道气体进行切割，形成条形小气泡从而增大氧气向污泥传导的 效率，污泥好氧消化反应装置内搅拌器对原污泥进行搅拌增强其传质作用并减少污泥好氧 消化反应装置内流态“死角”的产生。在污泥好氧消化反应装置反应区内，微生物利用溶解 性的氧气为电子供体，利用自身有机质为碳源进行自身氧化分解的生化反应，完成对原污 泥的消化并同时产生热量。氧化分解的产物是C02、H20、NH4+，原污泥中未能生物降解部分构 成了消化后污泥。工艺利用产生的热量(热量不足时，需通过污泥好氧消化反应装置内换 热装置补充)完成对污泥的升温，并基于巴氏消毒法原理对污泥中病原体进行杀灭。在传统的ATAD系统中，一般具有2-3个生物消化污泥好氧消化反应装置，它们 彼此串联为一个多级好氧消化系统。进料污泥为经过预浓缩的原污泥(一般含固率为 3% -6% )，进、出料方式为间歇式。污泥好氧消化反应装置中典型的曝气设备为叶轮式和 文丘里曝气搅拌器。污泥好氧消化反应装置外壁一般包裹保温隔热材料用以对污泥好氧消 化反应装置保温。ATAD设置多级好氧消化的工艺思想是将污泥消化功能分离。以应用较为广泛的 2级ATAD工艺为例，在第一污泥好氧消化反应装置中主要完成污泥中有机物的降解并释放 热量对污泥完成主要升温；第二污泥好氧消化反应装置利用污泥中残余有机物继续降解所释放的热量，来进一步提升污泥温度，并提供足够的污泥停留时间，依据巴氏消毒原理对污泥进行病原体杀灭得到A级生物固体。含固率为4% -6%的原污泥通过进泥管道间歇地被引入第一个污泥好氧消化反 应装置内，对污泥好氧消化反应装置进行曝气。进料污泥的温度一般为10-20°C，进料中的 微生物包括低温消化菌与中温消化菌。在起初的生物氧化阶段，污泥中的有机物被中温消 化菌氧化分解，同时释放热量对污泥加热至约45°C，此时高温消化菌成为优势菌体。高温消 化菌随即对污泥中有机物进行快速降解，并利用降解过程中产生的热量将污泥温度提升至 45-50°C。至此，在第一污泥好氧消化反应装置内的生物降解过程(称之为第一反应过程) 完成，这个过程有机物去除率占系统总去除率的70%以上；第一污泥好氧消化反应装置的 主要功能是完成对污泥中有机物的大量去除，并利用有机物降解过程的发热对污泥升温至 高温消化条件。第一污泥好氧消化反应装置内污泥同样间歇地进入第二污泥好氧消化反应装置。 以污泥停留时间10天为例曝气每天停止1个小时，在停止曝气时间内，先将第二污泥好氧 消化反应装置内1/10容积的污泥排除系统，随后，第一污泥好氧消化反应装置内1/10容积 的污泥输送至第二污泥好氧消化反应装置，并同时向第一污泥好氧消化反应装置输送等量 的待消化原污泥。在第二污泥好氧消化反应装置内以高温消化菌为优势菌群，高温消化菌对有机物 进行快速降解并释放热量。污泥中的残余有机物被进一步降解，伴随此过程所释放的热量 通过搅拌传热对系统加热，使整个污泥好氧消化反应装置内的温度达到60°c。第二污泥好 氧消化反应装置为污泥中病原体的杀灭提供足够的停留时间，并且在出泥口设置热交换装 置回收部分热量对进料污泥进行加热。第二污泥好氧消化反应装置的功能是为高温灭菌提供足够的温度以及相应的污 泥停留时间，并对污泥中有机物进行进一步降解。在此出现的术语进行解释如下“消化”是指对污泥中有机物进行分解，将结构复杂的有机物转换成CO2和H2O ；“原污泥”是指未经消化反应的城市污泥，它是一种固/混合物，固体成分包括各 种形式的有机物，无机质，细菌残体，胶体，液体部分是水；“含固率”是指污泥混合物中固体成分的质量分数；“低温、中温、高温消化菌”是根据微生物生存所适应的环境温度条件划分的微生物种类，其低温、中温、高温 消化菌所对应的运行温度分别为10°c -2020°C -4545°C -60°C。由于高温消化菌对 有机物的降解速率快，并且产生大量的释放热，所以污泥消化工艺应尽可能的在高温消化 状态下进行。完成消化后污泥从出泥管道排出。在进行后续机械脱水之前，需要进行固/液分 离。分离一般在独立的固/液分离器中进行，ATAD使用沉淀池在投加定量混凝剂情况下， 依靠污泥的重力作用完成污泥的沉淀分离。在ATAD中，污泥停留主要是为了满足有机物生物降解的时间需要。也意味着在 ATAD的设计中，污泥停留时间由生物反应的速率决定。ATAD消化工艺中不足· ATAD工艺曝气方式下，氧气利用率(OTE)为10% -15%，意味着工艺中需要供 给微生物摄氧量6-10倍的氧气，多余的剩余气体排放。大量供给的剩余气体不仅浪费了能 耗而且带走了热量，影响系统的热平衡。工艺通常为了维持热平衡而降低曝气速率，使污泥 消化在“微好氧”条件下进行(通常系统利用外加热能保证热平衡)。较低的曝气速率致使 生化反应速率降低，污泥所需消化时间增大(ATAD达到有机物去除40%需要的生物氧化时 间为8-12d)，8-12d的SRT意味着生物污泥好氧消化反应装置的体积为日处理污泥体积的 8-12 倍；· ATAD利用机械搅拌方式对污泥进行搅拌，使污泥处于悬浮状态。ATAD中机械搅拌的方法只是促进了污泥与氧气的传质，而并没有对高温消化菌进行有效回流，这就直 接造成了在第一污泥好氧消化反应装置内，必须先经过中温消化来对有机物进行缓慢地降 解，并对系统缓慢地升温；· ATAD污泥产物中N以NH4+形式存在，而且污泥产物中含有大量蛋白质、脂肪类， 单价阳离子和高分子聚合物的存在对混凝的吸附架桥作用带来不利影响，影响了污泥产物 的脱水性能； 以沉淀池形式的固/液分离方式，得到的浓缩污泥含固率只有大约6%。对改良型工艺需要改进的方面是1、提高氧气的利用率，减少空气的需求量；2、改良高温消化菌的回流系统，将系统总体控制在高温消本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种污泥自热高温好氧消化固液自动分离系统，其包括污泥进泥装置、污泥好氧消化反应装置和固液两相流分离装置及固体浓缩装置，所述污泥进泥装置出泥口连接所述污泥好氧消化反应装置进泥口，所述污泥好氧消化反应装置出泥口连接所述固液两相流自动分离装置进泥口，其特征在于：所述污泥好氧消化反应装置包括一个潜置于地下的钢筒，一个置于钢筒顶端地上的顶部脱气池，所述污泥好氧消化反应装置包括有内循环区、全混式混合区以及高温灭菌区三个水力分离的独立功能区；钢筒上部以及顶部脱气池构成内循环区，内循环区包括一个直径小于主体钢筒的中心套筒并被安装在主体钢筒的上部，中心套筒与主体钢筒壁形成一个环形空间，中心套筒与环形空间在它们的上部和下部分别通过顶部脱气池和污泥好氧消化反应装置空间连接，组成一个完整的循环回路，中心套筒是污泥的下降区，环形空间是污泥的上升区；所述污泥好氧消化反应装置进泥口设置在环形套筒中，进泥管为环状穿孔管，所述环状穿孔管连接有空气管，在中心套筒下安装第一级高压空气水下均流布气装置；全混式混合区位于内循环区以下，全混式混合区底部设置有第二级高压空气水下均流布气装置，全混式混合区接受来自内循环区的出泥，这是一个单向的污泥流，全混式混合区最终运行温度为５０－６０℃；高温灭菌区位于全混式混合区以下至钢筒的底部，在高温灭菌区底部设置出泥管，在高温灭菌区的出泥口位于反应区中心，出泥口为喇叭状。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹曦，
申请(专利权)人：深圳市蓝凤凰环保科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：94[中国|深圳]