[實用新型]一種市政污泥能源化處理系統

有效

• 申請號: 201020265552.2
• 申請日: 2010-07-20
• 公開（公告）號: CN201915013U
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發明（設計）人: 吳亞堅;劉偉;邵云海;丁凱
• 申請（專利權）人: 劉偉
• 主分類號: C02F11/04
• 分類號: C02F11/04
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳衛

技術領域

本實用新型屬于污泥處理領域，涉及一種市政污泥處理系統。

背景技術

自20世紀90年代末以來，我國城市污水處理事業迅速發展，城市污水處理廠由400多座發展到2005年的792座，年產污泥近60萬t(干物質計)，根據2010年遠景規劃，2010年全國污水處理廠數量將會達到2000座左右，污水處理率達到50％，相應產生的污泥量約為1000萬t/年。污水和污泥是解決城市水污染問題同等重要又緊密關聯的兩個系統，污泥處理處置是污水處理得以最終實施的保障。

國內外進行污泥穩定化處理主要采用厭氧消化，厭氧消化可分為水解發酵、酸性發酵和甲烷發酵三個階段。傳統的厭氧消化工藝中，產酸菌和產甲烷菌在單相反應器內完成厭氧消化的過程。由于二者的特性有較大差異，對環境條件的要求不同，無法使產酸菌和產甲烷菌都處于最佳的生理生態環境條件，因而存在著處理效率和運行穩定性差等問題。

1971年，Ghosh和Pholand首先提出了兩相厭氧消化的概念，即把第1、第2階段與第3階段分別在兩個消化池中進行，將產酸菌和產甲烷菌分別置于兩個串聯的反應器內，并提供各自所需的最佳條件，使這兩類細菌都能發揮最大的活性，與傳統單相厭氧消化工藝相比：兩相厭氧消化工藝的有機負荷、沼氣產量、速率以及整個系統的處理效果都遠遠高于傳統的厭氧消化工藝；兩相厭氧消化工藝中產酸反應器對污水進行預處理，不僅為產甲烷反應器提供了更適宜的基質，還能夠解除或降低水中的有害物質，減少對產甲烷菌的毒害作用和影響，增強了整個系統運行的穩定性。

相分離是實現兩相厭氧消化工藝的關鍵，傳統兩相厭氧消化通過動力學參數(如有機負荷率、停留時間等)的調控實現產酸菌和產甲烷菌的有效分離。但在實際運行中，產酸菌經常會隨出水進入產甲烷反應器，既造成產酸菌的流失，大分子有機物不能充分水解酸化，又會對產甲烷反應器中產甲烷菌的生長造成危害，影響產氣發酵，降低整個系統的處理效率。

此外，在我國許多已運行的污水處理廠污泥厭氧消化系統中，沼氣產量波動較大，導致發電波動大，沼氣發電等關鍵設備不能正常運行或停運等。這種低產率的現象主要是由厭氧消化過程中不能維持穩定的高有機負荷造成。

實用新型內容

本實用新型的目的在于針對現有技術的不足，提供一種可有效提升兩相厭氧消化及產氣效率的污泥處理系統。

本實用新型通過以下技術方案實現上述目的：

本實用新型提供了一種市政污泥能源化處理系統，包括產酸反應器和產甲烷反應器，產酸反應器和產甲烷反應器之間還設置有第一級膜分離設備和第二級膜分離設備。污泥先經過產酸反應器在其中水解產酸，使大分子有機物進行水解酸化，轉變成小分子有機酸和醇類等，之后經過第一級膜分離設備，分離成為第一濃縮液和第一滲透液，第一滲透液進入第二級膜分離設備，分離為成為第二濃縮液和第二滲透液，第二濃縮液再進入所述的產甲烷反應器進行發酵產甲烷；而分離出來的成為清液，可直接排放或處理后回用。

由第一級膜分離設備分離所得的第一濃縮液，可以通過管道連接回流進入產酸反應器，與新進入產酸反應器的污泥一起進行再次水解產酸反應，提高污泥產酸效率。一級膜分離可截留產酸菌，杜絕其對產甲烷相的影響。

在產酸反應器和產甲烷反應器之間設置第一和第二級分離膜設備，使得污泥在各個步驟分離成為適應于下一步反應的濃縮液/滲透液，是本實用新型重要的實用新型點之一。

膜分離是20世紀60年代以后迅速崛起的一門分離新技術。膜分離技術兼有分離、濃縮的功能，又有高效、易于控制等特征。但是，目前的膜分離技術僅被應用于水處理系統。

本實用新型首次將膜分離設備應用于污泥處理系統，發現利用兩級分離，非常適合于獲得適應于兩相厭氧消化的濃縮液/滲透液。在本實用新型中，膜分離系統所采用的膜是振動膜或管式膜，它們具有高抗污染性，易清洗，對水質和料液的預處理要求很低，經過實踐發現它們非常適合于本系統的運行。為了使得分離效果與本實用新型的目的更貼近，進一步提升產酸、產甲烷及出水水質，本實用新型優選以下膜：第一級分離膜設備所采用的膜為微濾膜或超濾膜；第二級分離膜設備所采用的膜為超濾膜、納濾膜或反滲透膜。

為了進一步提升產酸/產甲烷效率，產酸反應器和產甲烷反應器均設有加熱裝置或保溫裝置；反應器內的溫度(兩相反應溫度)均控制在35±1℃。