間歇式流化床固體有機(jī)物反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種間歇式流化床固體有機(jī)物反應(yīng)器，經(jīng)序批間歇運(yùn)行操作，污泥以上流的方式進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)，反應(yīng)器反復(fù)以進(jìn)泥及排水期、反應(yīng)期、分離期、沉淀期和排泥期等階段運(yùn)行；采用沉淀技術(shù)對污泥和污水進(jìn)行分離，使污泥在反應(yīng)器內(nèi)的污泥停留時間大于水力停留時間，提高污泥在反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)時間；采用固體流態(tài)化技術(shù)提高了污泥與消化池內(nèi)微生物的傳質(zhì)速度和消化反應(yīng)速度；采用固體流態(tài)化技術(shù)提高消化反應(yīng)器內(nèi)可生化污泥的濃度、降低排放污泥中可生化污泥的含量、提高可生化污泥的消化反應(yīng)速度和排放污泥的脫水性。使用本發(fā)明消化處理城市污水處理廠剩余污泥，經(jīng)消化處理后的污泥含水率為98%，可生化污泥含量小于10%，污泥的脫水性能相當(dāng)好。
【專利說明】間歇式流化床固體有機(jī)物反應(yīng)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及有固體機(jī)廢物生物處理技術(shù)，特別是采用間歇式流化床來處理剩余污泥生化的生化方法及設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]城市污水處理廠剩余污泥是污水處理廠凈化污水時產(chǎn)生的副產(chǎn)物，它是由有機(jī)殘片、無機(jī)顆粒、細(xì)菌菌體及膠體等組成的成分極其復(fù)雜的非均質(zhì)體，世界水環(huán)境組織稱它為“生物固體”。城市污水處理廠剩余污泥的處理已經(jīng)成為我國注目的環(huán)境問題，我國很多城市都在建設(shè)剩余污泥處理廠。
[0003]厭氧消化是目前應(yīng)用最廣泛的污水處理廠剩余污泥處理工藝，它不僅可以減少剩余污泥的污泥量，還可以產(chǎn)生沼氣。為降低消化池容積減少污泥消化時間，人們研究開發(fā)了高溫厭氧消化、兩相消化、自熱高溫好氧消化、好氧消化及交替好氧/缺氧/厭氧消化等剩余污泥消化處理工藝，雖然它們能將剩余污泥消化處理的時間縮短到6天，但它們只能降解剩余污泥中40%~45%的有機(jī)質(zhì)，污泥減量不大。美國Fannion等人在1982年開發(fā)了上流式厭氧固體反應(yīng)器(Upflow Anaerobic Solid Reactor),并把它用于以海藻為原料制取沼氣的厭氧消化。從目前剩余污泥消化反應(yīng)的運(yùn)行方式來看，它們基本上屬于無回流的消化反應(yīng)池，HRT (水力停留時間)與SRT (污泥停留時間)相等。為了維持較長的SRT，剩余污泥在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間(HRT)也就較大，由于反應(yīng)池內(nèi)可生化污泥和不可生化污泥沒能被有效地分離，反應(yīng)池內(nèi)可生化污泥濃度低，因而消化反應(yīng)速度慢，反應(yīng)器容積很大、消化效率低、經(jīng)消化處理后的污泥脫水性能差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種間歇式流化床固體有機(jī)物反應(yīng)器，通過使污泥在間歇式循環(huán)上流污泥床反應(yīng)器內(nèi)的流化態(tài)運(yùn)行來提高可生化污泥的傳質(zhì)速度和反應(yīng)速度，并通過可生化污泥和不可生化污泥的分離操作來大大降低排放污泥中可生化污泥的含量并提高排放污泥的脫水性能。
[0005]本發(fā)明是這樣來實(shí)現(xiàn)上述目的的:
一種間歇式流化床固體有機(jī)物反應(yīng)器，經(jīng)序批間歇運(yùn)行操作，污泥以上流的方式從反應(yīng)器底部布水器的上方進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)，其特征在于:反應(yīng)器的一個運(yùn)行周期包含進(jìn)泥及排水期、反應(yīng)期、分離期、沉淀期和排泥期五個運(yùn)行階段；在進(jìn)泥及排水期，由污水處理廠排出的剩余污泥從反應(yīng)器底部布水器的上方進(jìn)入反應(yīng)器，并以上流推流的方式進(jìn)泥，進(jìn)泥時反應(yīng)器內(nèi)污水的上流速度低于反應(yīng)器內(nèi)污泥的沉降速度，在剩余污泥從下向上進(jìn)泥的同時將上一反應(yīng)期得到的清水從反應(yīng)器上部推出實(shí)現(xiàn)排水；在反應(yīng)期，用循環(huán)泵使反應(yīng)器內(nèi)的污水在由反應(yīng)器、布水器、管道和循環(huán)泵組成的系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)向上流動，使反應(yīng)器內(nèi)的污泥處于流化狀態(tài)，從而促使反應(yīng)器內(nèi)的污泥與反應(yīng)器內(nèi)的厭氧、兼氧微生物充分接觸反應(yīng)，加快傳質(zhì)速度和反應(yīng)速度，直至反應(yīng)器內(nèi)可生化污泥濃度達(dá)到處理要求時反應(yīng)器進(jìn)入分離期；在分離期，用循環(huán)泵使反應(yīng)器內(nèi)的污水在由反應(yīng)器、布水器、管道和循環(huán)泵組成的系統(tǒng)內(nèi)向上循環(huán)流動，同時控制循環(huán)泵使反應(yīng)器內(nèi)污水反復(fù)按照間歇循環(huán)上流的方式運(yùn)行，利用反應(yīng)器內(nèi)可生化污泥和不可生化污泥在沉降速度上的差別，對反應(yīng)池內(nèi)的可生化污泥和不可生化污泥進(jìn)行分離；在沉淀期，停止污水循環(huán)上流，通過沉淀澄清反應(yīng)器內(nèi)污水水、濃縮污泥；在排泥期，通過排泥管將經(jīng)過分離、沉淀后的不可生化污泥排出反應(yīng)器，保持可生化污泥在反應(yīng)器內(nèi)的濃度；反應(yīng)器進(jìn)入下一運(yùn)行周期。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:
1、利用污泥沉淀技術(shù)對污泥和污水進(jìn)行分離，使污泥在反應(yīng)器內(nèi)的污泥停留時間(SRT)大于污泥在反應(yīng)器內(nèi)的水力停留時間(HRT)，提高污泥在反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)時間。
[0007]2、采用固體流態(tài)化技術(shù)使污泥與反應(yīng)器內(nèi)的厭氧、兼氧微生物充分接觸反應(yīng)，提高了污泥與反應(yīng)器內(nèi)微生物的傳質(zhì)速度和消化反應(yīng)速度。
[0008]3、采用固體流態(tài)化技術(shù)將可生化污泥與不可生化污泥(塑料、纖維、頭發(fā)、無機(jī)物)進(jìn)行有效分離，提高消化反應(yīng)器內(nèi)可生化污泥的濃度，降低排放污泥中可生化污泥的含量，提高反應(yīng)器內(nèi)可生化污泥的消化反應(yīng)速度和排放污泥的脫水性。
[0009]使用本發(fā)明間歇式流化床固體有機(jī)物反應(yīng)器消化處理城市污水處理廠剩余污泥，歇式流化床固體有機(jī)物反應(yīng)器污泥負(fù)荷q = 1.5kgVSS/m3 -d,經(jīng)消化處理后的污泥含水率為98%，可生化污泥含量小于10%，污泥的脫水性能相當(dāng)好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明:
圖1是本發(fā)明間歇式流化床固體有機(jī)物反應(yīng)器采用厭氧反應(yīng)的構(gòu)造示意圖；
圖2是本發(fā)明間歇式流化床固體有機(jī)物反應(yīng)器采用兼氧反應(yīng)的構(gòu)造示意圖；
圖3是本發(fā)明一個運(yùn)行周期內(nèi)的操作過程示意圖。
[0011]圖中:1、布水器；2、循環(huán)泵；3、回流管；4、沼氣出口 ；5、出水管；6、污泥；7、進(jìn)泥管；8、排泥管；9、跌水曝氣器。
[0012]
【具體實(shí)施方式】
[0013]本發(fā)明的間歇式流化床固體有機(jī)物反應(yīng)器構(gòu)造為包括反應(yīng)器，反應(yīng)器底部設(shè)排泥管8，排泥管8上部設(shè)布水器1，布水器I上部設(shè)進(jìn)泥管7，反應(yīng)器上部側(cè)壁設(shè)出水管5和回流管3，反應(yīng)器頂部設(shè)沼氣出口 4。整個間歇式流化床固體有機(jī)物反應(yīng)器內(nèi)不設(shè)三相分離器、攪拌裝置和不裝填料。
[0014]間歇式流化床固體有機(jī)物反應(yīng)器剩余污泥處理工藝是由按一定時間順序間歇操作運(yùn)行，并在單個反應(yīng)器內(nèi)完成全部操作過程的處理工藝。其一個完整的操作過程(運(yùn)行周期)由五個階段按順序依次運(yùn)行組成:①進(jìn)泥、排水期反應(yīng)期分離期沉淀期
排泥期。圖3所示為間歇式流化床固體有機(jī)物反應(yīng)器處理工藝一個運(yùn)行周期內(nèi)的操作過程。下面就這幾個操作過程加以敘述；
1、進(jìn)泥及排水期
進(jìn)泥及排水期反應(yīng)器循環(huán)泵2停止運(yùn)行，將由污水處理廠排出未經(jīng)消化處理的剩余污泥通過反應(yīng)器的進(jìn)泥管7進(jìn)入反應(yīng)器。此時反應(yīng)器內(nèi)已有一定數(shù)量經(jīng)過上一運(yùn)行周期消化、分離和沉淀處理的污泥6，反應(yīng)器內(nèi)上層是清水，下層是沉淀的污泥層。進(jìn)泥量隨污泥6消化處理規(guī)模、反應(yīng)器容積的大小而定，進(jìn)入反應(yīng)器剩余污泥的含水率大于98%，進(jìn)泥流量應(yīng)控制在反應(yīng)器內(nèi)污水的上流速度在lm/h以下，以保證澄清的出水。隨著剩余污泥從反應(yīng)器進(jìn)泥管7進(jìn)入反應(yīng)器的同時，將沉淀期得到的上清液從反應(yīng)器上部出水管5推出實(shí)現(xiàn)排水，待進(jìn)泥量達(dá)到設(shè)計(jì)污泥處理量時停止進(jìn)泥，進(jìn)行下一步反應(yīng)期的操作過程。
[0015]2、反應(yīng)期
反應(yīng)期反應(yīng)器不進(jìn)泥、不排水、不排泥，用循環(huán)泵2使反應(yīng)器內(nèi)的污水由反應(yīng)器、循環(huán)泵2、管道和布水器I組成的循環(huán)系統(tǒng)向上循環(huán)流動，使反應(yīng)器內(nèi)污泥層污泥6處于流化狀態(tài)，使反應(yīng)器內(nèi)的污泥與反應(yīng)器內(nèi)的厭氧、兼氧微生物充分接觸反應(yīng)，加快傳質(zhì)速度和消化反應(yīng)速度。為保證反應(yīng)器內(nèi)的污泥能夠達(dá)到流化狀態(tài)，污水的上流速度應(yīng)保持6m/h以上，具體的上流速度需要根據(jù)剩余污泥的物理性質(zhì)選取。
[0016]反應(yīng)器內(nèi)，如果不對循環(huán)污水進(jìn)行跌水曝氣，則污泥處理過程為厭氧反應(yīng)過程，參照圖1;若對循環(huán)污水進(jìn)行跌水曝氣，充了氧的污水進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)，使得反應(yīng)器從底向上分別形成好氧區(qū)、缺氧區(qū)和厭氧區(qū)，使循環(huán)著的污水周期性的處于高濃度及低濃度基質(zhì)環(huán)境中，整個反應(yīng)器也相應(yīng)形成好氧-缺氧-厭氧的交替過程，參照圖2，與厭氧反應(yīng)器比較，僅在回流管3和循環(huán)泵2之間加設(shè)了跌水曝氣器9 ;隨著反應(yīng)的進(jìn)行及反應(yīng)器內(nèi)基質(zhì)濃度的降低，好氧區(qū)逐漸擴(kuò)大，厭氧區(qū)逐漸縮小，當(dāng)反應(yīng)結(jié)束時，反應(yīng)器內(nèi)的基質(zhì)濃度已很低，此時整個反應(yīng)器只存在好氧區(qū)，因此本發(fā)明污泥處理的方法同時具有UASB反應(yīng)器，EGSB反應(yīng)器，SBR反應(yīng)器和氧化溝的工作特色，能夠很好去除污泥中的有機(jī)污染物、氨氮、懸浮物和磷等污染物。
[0017]當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)可生化污泥濃度達(dá)到處理要求時，進(jìn)行下一步分離期的操作過程。
[0018]3、分離期
分離期反應(yīng)器不進(jìn)泥、不排水、不排泥，用循環(huán)泵2使反應(yīng)器內(nèi)的污水由反應(yīng)器、循環(huán)泵2、管道和布水器I組成的循環(huán)系統(tǒng)反復(fù)按照間歇循環(huán)上流的方式運(yùn)行，即反復(fù)以循環(huán)上流-停止循環(huán)的方式多次運(yùn)行，循環(huán)上流的上流速度在6m/h以上。利用反應(yīng)器內(nèi)可生化污泥和不可生化污泥在沉降速度上的差別，對反應(yīng)池內(nèi)的可生化污泥和不可生化污泥進(jìn)行分離。
[0019]4、沉淀期
沉淀期反應(yīng)器循環(huán)泵2停止運(yùn)行、不進(jìn)泥、不排水也不排泥，通過沉淀澄清出水、濃縮污泥。沉淀期所需的時間應(yīng)根據(jù)污泥的類型及消化處理結(jié)果而具體確定。
[0020]5、排泥期
沉淀期結(jié)束后，應(yīng)將反應(yīng)器中經(jīng)過分離、沉淀后的不可生化污泥排出反應(yīng)器，將可生化污泥保持在反應(yīng)器內(nèi)，提高可生化污泥在反應(yīng)器內(nèi)的濃度及消化反應(yīng)速度。排泥期反應(yīng)器循環(huán)泵2停止運(yùn)行、不進(jìn)泥也不排水，不可生化污泥通過反應(yīng)器底部排泥管8排出。排出污泥量應(yīng)根據(jù)排出污泥中可生化污泥的含量而定，為保證排出污泥有良好的脫水性能，排出污泥中的可生化污泥含量不宜大于10%。
[0021]與傳統(tǒng)厭氧消化、好氧消化污泥消化處理技術(shù)相比，本發(fā)明不僅消化反應(yīng)速度快、可生化污泥降解率高，而且經(jīng)消化、分離處理后的污泥中可生化污泥含量低，可生化污泥含量不大于10%，污泥的脫水性能好，可使最終處置的污泥體積減少80%~90%。
[0022]經(jīng)研究和試驗(yàn) 申請人:認(rèn)為以下公式可以滿足設(shè)計(jì)反應(yīng)器有效容積的要求:
V = ff/q.t
式中:V —反應(yīng)器的有效容積m3 ；
W —剩余污泥消化量kgVSS/d ； q —反應(yīng)池容積負(fù)荷kgVSS/m3.d ； t 一反應(yīng)時間d。
[0023]上式中的容積負(fù)荷q隨被處理污泥的成分不同而異，對于城市污水處理廠剩余污泥，上式中的容 積負(fù)荷q為1.5kgVSS/m3.d，反應(yīng)時間t為2d。
【權(quán)利要求】
1.間歇式流化床固體有機(jī)物反應(yīng)器，經(jīng)序批間歇運(yùn)行操作，污泥以上流的方式從反應(yīng)器底部布水器的上方進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)，其特征在于:反應(yīng)器的一個運(yùn)行周期包含進(jìn)泥及排水期、反應(yīng)期、分離期、沉淀期和排泥期五個運(yùn)行階段；在進(jìn)泥及排水期，由污水處理廠排出的剩余污泥從反應(yīng)器底部布水器的上方進(jìn)入反應(yīng)器，并以上流推流的方式進(jìn)泥，進(jìn)泥時反應(yīng)器內(nèi)污水的上流速度低于反應(yīng)器內(nèi)污泥的沉降速度，在剩余污泥從下向上進(jìn)泥的同時將上一反應(yīng)期得到的清水從反應(yīng)器上部推出實(shí)現(xiàn)排水；在反應(yīng)期，用循環(huán)泵使反應(yīng)器內(nèi)的污水在由反應(yīng)器、布水器、管道和循環(huán)泵組成的系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)向上流動，使反應(yīng)器內(nèi)的污泥處于流化狀態(tài)，從而促使反應(yīng)器內(nèi)的污泥與反應(yīng)器內(nèi)的厭氧、兼氧微生物充分接觸反應(yīng)，加快傳質(zhì)速度和反應(yīng)速度，直至反應(yīng)器內(nèi)可生化污泥濃度達(dá)到處理要求時反應(yīng)器進(jìn)入分離期；在分離期，用循環(huán)泵使反應(yīng)器內(nèi)的污水在由反應(yīng)器、布水器、管道和循環(huán)泵組成的系統(tǒng)內(nèi)向上循環(huán)流動，同時控制循環(huán)泵使反應(yīng)器內(nèi)污水反復(fù)按照間歇循環(huán)上流的方式運(yùn)行，利用反應(yīng)器內(nèi)可生化污泥和不可生化污泥在沉降速度上的差別，對反應(yīng)池內(nèi)的可生化污泥和不可生化污泥進(jìn)行分離；在沉淀期，停止污水循環(huán)上流，通過沉淀澄清反應(yīng)器內(nèi)污水水、濃縮污泥；在排泥期，通過排泥管將經(jīng)過分離、沉淀后的不可生化污泥排出反應(yīng)器，保持可生化污泥在反應(yīng)器內(nèi)的濃度；反應(yīng)器進(jìn)入下一運(yùn)行周期。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間歇式流化床固體有機(jī)物反應(yīng)器，其特征在于:在反應(yīng)器的反應(yīng)期，對循環(huán)于反應(yīng)器外的污水進(jìn)行曝氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間歇式流化床固體有機(jī)物反應(yīng)器，其特征在于:在進(jìn)泥及排水期，污水的上流速度小于lm/h。
4.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的間歇式流化床固體有機(jī)物反應(yīng)器，其特征在于:在反應(yīng)器的反應(yīng)期內(nèi)，污水的上流速度為6m/h以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間歇式流化床固體有機(jī)物反應(yīng)器，其特征在于:在分離期內(nèi)，所述間歇循環(huán)上流的方式運(yùn)行為控制循環(huán)泵使反應(yīng)器內(nèi)污水反復(fù)以循環(huán)上流-停止循環(huán)的方式多次運(yùn)行，循環(huán)上流的上流速度在6m/h以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間歇式流化床固體有機(jī)物反應(yīng)器，其特征在于:其包括反應(yīng)器，反應(yīng)器底部設(shè)排泥管，排泥管上部設(shè)布水器，布水器上部設(shè)進(jìn)泥管，反應(yīng)器上部側(cè)壁設(shè)出水管和回流管，反應(yīng)器頂部設(shè)沼氣出口。
【文檔編號】C02F11/02GK104003595SQ201410264811
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月16日
【發(fā)明者】藍(lán)敏武, 趙元超 申請人:藍(lán)敏武, 趙元超