專利名稱：一種升流式厭氧污泥消化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種升流式污泥厭氧消化器，屬于污泥處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
厭氧消化可以實(shí)現(xiàn)污泥的減量化、無(wú)害化和穩(wěn)定化，并可回收沼氣，一直是最重要 的污泥處理手段之一。但在現(xiàn)有技術(shù)條件下，污泥消化具有黏度高、傳質(zhì)差等問(wèn)題。目前世 界上應(yīng)用廣泛的污泥厭氧消化器均為完全混合式反應(yīng)器，其反應(yīng)速率較低，對(duì)于污泥消化 而言，停留時(shí)間(HRT)達(dá)到20-30天，其有機(jī)物降解能力和轉(zhuǎn)化為沼氣的能力也較低。消化 后污泥與厭氧污泥不能分離，導(dǎo)致反應(yīng)器中厭氧污泥濃度難以維持在較高水平，也造成反 應(yīng)慢?，F(xiàn)有完全混合式消化器主要有三種類型(如圖l所示)，即平底圓柱形、圓錐形和蛋 形。平底圓柱形消化器造價(jià)低、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但由于混合較差，死區(qū)較大，且固體沉淀物在 消化池底部沉積的問(wèn)題比較突出，因此要求頻繁地清理消化器，運(yùn)行費(fèi)高及勞動(dòng)強(qiáng)度大，管 理復(fù)雜；圓錐形消化器熱量損失小，水力死區(qū)?。坏靶蜗魇菆A錐形消化器的改進(jìn)型，其 漸變的外墻曲線及污泥與池壁接觸面的縮小為污泥攪拌均勻提供了更優(yōu)條件，底部的沉積 物很容易被去除，沼氣收集效果好，但基建費(fèi)用較高，容積為11000m3的消化器建筑造價(jià)約 為1100萬(wàn)元。污泥消化器的混合主要依靠機(jī)械攪拌或者沼氣回流攪拌，前者能耗較大，但 混合較好。沼氣攪拌起替代機(jī)械攪拌的作用，消化器在流態(tài)上仍然屬于完全混合式。另外， 在現(xiàn)有污泥消化器中消化后的污泥和清液是混合的，既不利于保留厭氧微生物，也不利于 與后續(xù)工藝的連接。如何在污泥厭氧消化器中保留足夠的厭氧微生物一直是消化效率的關(guān) 鍵和難點(diǎn)。由于上述原因，需要對(duì)現(xiàn)有污泥消化器進(jìn)行改進(jìn)，以克服目前存在的不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種升流式厭氧污泥消化器，是為解決普通污泥消化器在處理城市污 泥時(shí)降解有機(jī)物和產(chǎn)沼氣的能力相對(duì)較低，水力停留時(shí)間較長(zhǎng)，能耗高的問(wèn)題而提出的一 種改進(jìn)型消化器。 本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的所述消化器包括消化器主體，進(jìn)泥管，出泥 管，以及設(shè)置在消化器頂部的沼氣管，其特征在于在所述的消化器主體下部設(shè)有反應(yīng)區(qū)， 在反應(yīng)區(qū)的上部設(shè)有填料，反應(yīng)區(qū)底部裝有沼氣曝氣器，并與沼氣泵相連，在消化器主體的 中上部設(shè)有降流區(qū)和沉淀區(qū)，沉淀區(qū)的上部設(shè)有上清液管，在消化器主體的上部設(shè)有氣液 分離區(qū)；所述的反應(yīng)區(qū)通過(guò)升流管與降流區(qū)相連通，沉淀區(qū)和降流區(qū)之間大部分通過(guò)隔板 隔開(kāi)，底部通過(guò)導(dǎo)流板相連通，降流區(qū)底部連有降流管，降流管的下部與反應(yīng)區(qū)的底部相 通。 本發(fā)明所述升流式厭氧污泥消化器為塔式反應(yīng)器，在消化器主體外部設(shè)有沼氣 罐，沼氣罐通過(guò)管道與所述的沼氣泵連接。消化器產(chǎn)生的沼氣儲(chǔ)存在沼氣罐中，通過(guò)沼氣 泵及沼氣曝氣器將儲(chǔ)存的沼氣回流到消化器中，并且通過(guò)調(diào)節(jié)沼氣泵的流量來(lái)控制曝氣強(qiáng) 度。
本發(fā)明與普通污泥消化器相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出效果通過(guò)沼氣泵和沼氣曝 氣器將產(chǎn)生的沼氣回流，依靠沼氣在升流管內(nèi)外形成的密度差，在反應(yīng)區(qū)和沉淀區(qū)之間形 成了流體循環(huán)，強(qiáng)化的內(nèi)循環(huán)使流動(dòng)更接近理想的推流式，相對(duì)目前廣泛采用的完全混合 式的污泥消化器而言，升流式消化器是一種較大的改變，它傳質(zhì)條件大大改善，在提高污泥 中有機(jī)物降解以及有機(jī)物轉(zhuǎn)化為沼氣方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，HRT大大縮短；循環(huán)依靠自身產(chǎn) 生的沼氣和回流沼氣，節(jié)省了大量能耗；實(shí)現(xiàn)了污泥和清液的分別排放，排放污泥的含水率 達(dá)到95%以下，有利于保持厭氧微生物量和后續(xù)處理工藝的連接。試驗(yàn)表明，該裝置可以實(shí) 現(xiàn)VSS去除率平均達(dá)到57. 2% ， SS去除率平均為43. 7%，平均產(chǎn)氣率達(dá)到15. 8m3沼氣/m3 污泥(96%含水率)。 該反應(yīng)器的主要特點(diǎn)是1)升流式反應(yīng)器構(gòu)型；2)通過(guò)控制回流的沼氣量來(lái)有效 控制液相上升流速，從而調(diào)控反應(yīng)器的傳質(zhì)和反應(yīng)速率；3)在結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了消化后污泥和 清液的分別排放，以利于保持厭氧微生物量和后續(xù)工藝的連接；4)在反應(yīng)區(qū)中上部增加了 填料。填料可以是組合填料或者固定填料；5)強(qiáng)制沼氣回流的能耗比機(jī)械攪拌低，而效果 比傳統(tǒng)的沼氣攪拌好。


圖1為現(xiàn)有的污泥消化器。
圖中(a) _平底圓柱形；(b) _圓錐形；(C) _蛋形。
圖2為升流式厭氧污泥消化器結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中l(wèi)-進(jìn)泥管；2-反應(yīng)區(qū)；3-導(dǎo)流板；4-升流管；5_氣液分離區(qū)；6-降流區(qū)； 7-降流管；8-沉淀區(qū)；9-上清液管；10-沼氣管；11_隔板；12_出泥管；13_沼氣泵；14-填
料；15-沼氣曝氣器，16-消化器主體。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明所提供的升流式厭氧污泥消化器的結(jié)構(gòu)包括消化器主體16，進(jìn)泥管1，出 泥管12，以及設(shè)置在消化器頂部的沼氣管10等。在所述的消化器主體16下部設(shè)有反應(yīng)區(qū) 2，在反應(yīng)區(qū)的上部設(shè)有填料14，反應(yīng)區(qū)底部裝有沼氣曝氣器15，并與沼氣泵13相連，在消 化器主體16的中上部設(shè)有降流區(qū)6和沉淀區(qū)8，沉淀區(qū)8的上部設(shè)有上清液管9，在消化器 主體16的上部設(shè)有氣液分離區(qū)5 ;所述的反應(yīng)區(qū)2通過(guò)升流管4與降流區(qū)6相連通，沉淀 區(qū)8和降流區(qū)6之間大部分通過(guò)隔板隔開(kāi)，底部通過(guò)導(dǎo)流板3相連通，降流區(qū)6底部連有降 流管7，降流管7的下部與反應(yīng)區(qū)2的底部相通。在反應(yīng)區(qū)2的中上部裝有填料14。
本發(fā)明所述升流式厭氧污泥消化器為塔式反應(yīng)器，在消化器主體外部設(shè)有沼氣 罐，沼氣罐通過(guò)管道與所述的沼氣泵連接。 升流式厭氧污泥消化器的工作過(guò)程如下城市污泥由反應(yīng)區(qū)2底部的進(jìn)泥管1進(jìn) 入，與反應(yīng)區(qū)2內(nèi)的厭氧污泥充分接觸、反應(yīng)，污泥中有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為沼氣，沼氣提升流體 由升流管4進(jìn)入降流區(qū)6，進(jìn)入降流區(qū)6的流體部分進(jìn)入氣液分離區(qū)5，部分經(jīng)過(guò)導(dǎo)流板3 進(jìn)入沉淀區(qū)8，并在該區(qū)沉降，其余流體通過(guò)降流管7回流到反應(yīng)區(qū)2的底部，實(shí)現(xiàn)升流式。 升流式使得反應(yīng)區(qū)2的液相上升流速大大提高，加強(qiáng)了傳質(zhì)，提高了消化器的處理效率。消 化器所產(chǎn)生的沼氣儲(chǔ)存在沼氣罐中，通過(guò)沼氣泵13及沼氣曝氣器15將儲(chǔ)存的沼氣回流到消化器中，通過(guò)調(diào)節(jié)沼氣泵的流量可以控制回流的沼氣量，以有效控制液相上升流速，從而 調(diào)控反應(yīng)器的傳質(zhì)和反應(yīng)速率。液體從沉淀區(qū)8上部的上清液管9排出，沼氣從消化器頂 部的沼氣管IO逸出，污泥從消化器底部的出泥管12排出。自此，污泥處理的全過(guò)程完成。
在中國(guó)南方某城市污水廠的長(zhǎng)達(dá)1年運(yùn)行表明，消化器在55度下運(yùn)行，HRT是5. 5 天，平均有機(jī)負(fù)荷為2. 89kgC0D/(m3 d)，系統(tǒng)的VSS去除率平均達(dá)到57. 2%， SS去除率平 均為43. 7%，平均產(chǎn)氣率達(dá)到15. 81113沼氣/m3污泥(96%含水率)，高于中國(guó)大型城市污泥 厭氧消化器的4-14n^沼氣/n^污泥(96%含水率)的產(chǎn)氣水平，后者是在中溫，停留時(shí)間 25-30天的條件下運(yùn)行的。高溫消化能促進(jìn)有機(jī)物轉(zhuǎn)化，因此可以獲得較好的去除率和產(chǎn) 氣率。平均產(chǎn)氣率達(dá)到0. 57L沼氣/gVSS，比Gavala等獲得的約0. 41L沼氣/gVSS的產(chǎn)氣 率高40% 。 Gavala等采用70度熱水解+高溫厭氧消化工藝處理二級(jí)污泥，熱水解HRT為 4天，厭氧發(fā)酵HRT = 20d，HRT遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于我們的HRT。他們采用的是普通消化器。上述比較 表明，升流式厭氧污泥消化器具有較好的有機(jī)物轉(zhuǎn)化能力。
權(quán)利要求
一種升流式厭氧污泥消化器，包括消化器主體(16)，進(jìn)泥管(1)，出泥管(12)，以及設(shè)置在消化器頂部的沼氣管(10)，其特征在于在所述的消化器主體(16)下部設(shè)有反應(yīng)區(qū)(2)，在反應(yīng)區(qū)的上部設(shè)有填料(14)，反應(yīng)區(qū)底部裝有沼氣曝氣器(15)，并與沼氣泵(13)相連，在消化器主體(16)的中上部設(shè)有降流區(qū)(6)和沉淀區(qū)(8)，沉淀區(qū)(8)的上部設(shè)有上清液管(9)，在消化器主體(16)的上部設(shè)有氣液分離區(qū)(5)；所述的反應(yīng)區(qū)(2)通過(guò)升流管(4)與降流區(qū)(6)相連通，沉淀區(qū)(8)和降流區(qū)(6)之間大部分通過(guò)隔板隔開(kāi)，底部通過(guò)導(dǎo)流板(3)相連通，降流區(qū)(6)底部連有降流管(7)，降流管(7)的下部與反應(yīng)區(qū)(2)的底部相通。
2. 按照權(quán)利要求1所述的一種升流式厭氧污泥消化器，其特征在于所述升流式厭氧 污泥消化器為塔式反應(yīng)器，在消化器主體外部設(shè)有沼氣罐，沼氣罐通過(guò)管道與所述的沼氣 泵(13)連接。
全文摘要
一種升流式厭氧污泥消化器，該消化器是為解決普通污泥消化器在處理城市污泥時(shí)降解有機(jī)物和產(chǎn)沼氣的能力相對(duì)較低，水力停留時(shí)間較長(zhǎng)，能耗較大等問(wèn)題而提出的新型消化器。主體部分主要包括反應(yīng)區(qū)、降流區(qū)、沉淀區(qū)和氣液分離區(qū)。此外，主體內(nèi)部還設(shè)有導(dǎo)流板、升流管、降流管等重要結(jié)構(gòu)。它依靠沼氣在升流管內(nèi)外形成的密度差，在反應(yīng)區(qū)和沉淀區(qū)之間形成流體循環(huán)，使傳質(zhì)條件大大改善。反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)有填料，可提高反應(yīng)器內(nèi)厭氧微生物濃度，從而保證高效。泥、液分別排放有利于與后續(xù)處理工藝的連接及保持消化器內(nèi)的厭氧微生物濃度。試驗(yàn)表明，本發(fā)明在提高污泥中有機(jī)物的降解及其轉(zhuǎn)化為沼氣方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，并且具有HRT短，節(jié)省能耗等突出優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C02F11/04GK101698560SQ20091023596
公開(kāi)日2010年4月28日 申請(qǐng)日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者吳靜, 姜潔 申請(qǐng)人:清華大學(xué)