申请日2005.01.28
公开(公告)日2005.09.28
IPC分类号C02F11/00; C02F11/04
摘要
本发明涉及一种内循环污泥浓缩消化一体化反应器，它具有一外壳和设置在外壳上半部中央的内腔，形成两个污泥反应室;第一污泥反应室底部接有进泥管，顶部则设有出水堰和排水管，第一污泥反应室的上部设第一三相分离器，其排气管向上接气液分离器;第二污泥反应室的顶部设第二三相分离器，引出沼气上升管向上接气液分离器;气液分离器底部接有循环下降管，该管向下伸至第二反应室下部，气液分离器顶部接有沼气排放管;第二反应室的底部即外壳的底部为漏斗形的污泥压缩区，污泥压缩区的底部设排泥管。本装置可实现污泥在浓缩过程中消化，在消化过程中浓缩，浓缩和消化一体化处理，且浓缩功能与消化功能相互促进，处理能力强，工艺简单，反应器容积小。
权利要求书
1、内循环污泥浓缩消化一体化反应器，其特征在于：
它具有一外壳和设置在外壳上半部中央的内腔，形成两个污泥反应室;
第一污泥反应室位于反应器上半部，是由反应器的外壳与内腔之间的空间形成， 第二污泥反应室位于反应器中间，是由外壳的下半部和内腔内的空间共同形成，外壳 的下半部收缩，缩小至口径与内腔相当，与内腔正对;
第一污泥反应室底部接有进泥管，顶部则设有出水堰和排水管，在第一污泥反应 室的上部还设有第一三相分离器，第一三相分离器的排气管向上接气液分离器;
第二污泥反应室的顶部设有第二三相分离器，引出沼气上升管向上接气液分离 器;
气液分离器底部接有循环下降管，该管向下伸至第二反应室下部，气液分离器顶 部接有沼气排放管;
第二反应室的底部即外壳的底部为漏斗形的污泥压缩区，污泥压缩区的底部设排 泥管。
2、根据权利要求1所述的内循环污泥浓缩消化一体化反应器，其特征在于：气 液分离器顶部的沼气排放管管路上安装回流气泵，将部分沼气接入第二污泥反应室。
说明书
内循环污泥浓缩消化一体化反应器
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种内循环污泥浓缩消化一体化反应 器。
背景技术
通过科技查新，目前国内外尚未见有关于城市污水处理厂污泥内循环浓缩消化一 体化反应器的报道。现有的城市污水处理厂污泥处理技术大多将污泥的浓缩和消化稳 定分开设置。污泥浓缩中广泛采用的重力浓缩池往往因进泥沉降性能和浓缩过程中产 生气体，阻止污泥得到浓缩，而使得重力浓缩池失去功效。同时污泥的传统消化法水 力停留时间长达20～30天，即使高负荷消化法的水力停留时间也要长达10～20天的时 间。这就使得污泥消化池的体积非常庞大，污水厂污泥部分的投资非常巨大(往往达 到污水厂总投资的40%左右)。另外现有的污泥浓缩消化技术运行管理复杂，且容易 发生安全事故。
发明内容
本发明针对以上现有污泥处置方法及设备存在的问题，提供一种内循环污泥浓缩 消化一体化反应器(ICSTD)，实现了污泥在浓缩过程中消化，在消化过程中浓缩， 浓缩和消化一体化处理，且浓缩功能与消化功能相互促进，提高处理能力，简化设备， 减小占地面积。
本发明的技术实现方案如下：
本发明提出的内循环污泥浓缩消化一体化反应器具有以下结构：
它具有一外壳和设置在外壳上半部中央的内腔，形成两个污泥反应室;
第一污泥反应室位于反应器上半部，是由反应器的外壳与内腔之间的空间形成， 第二污泥反应室位于反应器中间，是由外壳的下半部和内腔内的空间共同形成，外壳 的下半部收缩，缩小至口径与内腔相当，与内腔正对;
第一污泥反应室底部接有进泥管，顶部则设有出水堰和排水管，在第一污泥反应 室的上部还设有第一三相分离器，第一三相分离器的排气管向上接气液分离器;
第二污泥反应室的顶部设有第二三相分离器，引出沼气上升管向上接气液分离 器;
气液分离器底部接有循环下降管，该管向下伸至第二反应室下部;气液分离器顶 部的沼气排放管管路上设回流气泵，将部分沼气送入第二污泥反应室。
第二反应室的底部即外壳的底部为漏斗形的污泥压缩区，污泥压缩区的底部设排 泥管。
反应器的处理过程如下：
来自普通污水处理厂的二沉池底部的剩余污泥经均匀布泥管由本反应器的第一 反应室的底部进入，经第一反应室初步浓缩消化(主要是浓缩和水解酸化)，上清液经 出水堰、排水管排出反应器，第一反应室产生的少量气体经第一三相反应器进入气液 分离器排出。第一反应室底部浓度较高的污泥由于重力沉降作用进入第二反应室，在 第二反应室进入由于内循环形成的污泥膨胀床(该污泥膨胀床是在内循环过程中由浓 度较高的污泥形成的主要反应层)，与污泥膨胀床中大量的厌氧微生物充分接触反应， 可降解的有机物大部分被转化为沼气经第二三相分离器分离后经沼气上升管进入气 液分离器，沼气被分离排出，排出的沼气部分经气泵泵回至第二反应室，搅拌污泥反 应区，同时提供内循环动力。分离后的泥水混合物经气液分离器底部的循环下降管至 第二反应室的底部。污泥在第二反应室内进行消化降解，向上经三相分离和气液分离， 再由循环下降管回到第二反应室，由此形成一个内循环。沉降性能差的污泥会滞留在 第二反应室中继续进入内循环消化反应，沉降性能好的污泥会进入污泥压缩区，经排 泥管排出。一般说来无机物含量高的污泥沉降性能好于无机物含量高的污泥，即消化 程度较高的污泥进入污泥压缩区，而消化程度较低的污泥留在第二反应室内继续消化 降解。因此进入压缩区的污泥可以保证具有较好的沉降性能和较高的消化程度。
本发明的优点如下：
①传统污泥浓缩与厌氧消化工艺低能低效，且容易操作失败。内循环污泥浓缩 消化一体化反应器(ICSTD)提出了污泥浓缩消化一体化的新概念，实现了污泥在浓 缩过程中消化，在消化过程中浓缩，且浓缩功能与消化功能相互促进，是污泥浓缩与 污泥厌氧消化领域的一个创新和突破。ICSTD反应器的设计原理建立在重力浓缩池、 高速消化池和IC厌氧反应器的基础之上。设计中借鉴了现代高速厌氧消化反应器理 论及其在废水处理领域的成功经验，对这三种传统污泥处理装置进行了整合和创新， 使之成为一个全新的污泥处理装置。
②内循环污泥浓缩消化一体化反应器(ICSTD)的消化效果良好，当控制温度在 20℃～35℃之间时，污泥中有机物含量由进泥的63%～69%降低到排泥的20%～33 %，有机物分解程度达到了80%左右，远远高于标准消化池的35%左右，和高负荷 消化池的38%左右。同时有机负荷也远远高于标准消化池和高负荷消化池，标准消化 池有机负荷是0.64～1.6kgVSS/m3.d，高负荷消化池的有机负荷是2.4～6.4kgVSS/m3.d， 本内循环污泥浓缩消化一体化反应器(ICSTD)的有机负荷则可以高达9.0～9.68 kgVSS/m3.d，大大节省了消化池容积。
③内循环污泥浓缩消化一体化反应器(ICSTD)同时具备了非常好的浓缩效果， 若进泥含水率98.3%左右，在水力停留时间3.1d条件下，排泥含水率在90%左右， 浓缩效果远远优于普通的浓缩池(普通重力浓缩池排泥含水率为97.5%～97%)。
综上所述，与目前污水处理厂污泥普遍采用的污泥重力浓缩池+标准/高负荷消化 池相比，本发明内循环污泥浓缩消化一体化反应器(ICSTD)将污泥浓缩消化进行一 体化设计，具有工艺简单，反应效果好，效率高，反应器容积小、占地省，投资低， 管理简单等优势。