公布日：2023.01.31
申请日：2022.10.09
分类号：C02F11/10(2006.01)I;C02F11/04(2006.01)I;C02F11/121(2019.01)I;C02F1/20(2006.01)I;C02F1/00(2006.01)I;C02F101/10(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N;
C02F101/30(2006.01)N
摘要
本发明涉及一种基于二次热水解的污泥处理系统，包括：沼气锅炉装置和依次连接的第一热水解处理装置、厌氧发酵产酸装置、厌氧发酵产甲烷装置、第二热水解处理装置；第一热水解处理装置用于将污水处理产生的污泥饼进行热水解处理，厌氧发酵产酸装置用于将热水解处理后的污泥在发酵产酸菌的作用下进行消化产酸，得到发酵产酸污泥；厌氧发酵产甲烷装置用于将发酵产酸污泥在产甲烷菌的作用下进行厌氧消化，得到消化污泥和沼气；沼气锅炉装置用于接收厌氧发酵产甲烷装置产生的沼气，并为第一热水解处理装置和第二热水解处理装置供给饱和蒸汽；第二热水解处理装置用于将消化污泥进行热水解处理，得到热水解消化污泥。
权利要求书
1.一种基于二次热水解的污泥处理系统，其特征在于，包括：沼气锅炉装置和依次连接的第一热水解处理装置、厌氧发酵产酸装置、厌氧发酵产甲烷装置、第二热水解处理装置；所述第一热水解处理装置用于将污水处理产生的污泥饼进行热水解处理，所述厌氧发酵产酸装置用于将热水解处理后的污泥在发酵产酸菌的作用下进行消化产酸，得到发酵产酸污泥；所述厌氧发酵产甲烷装置用于将所述发酵产酸污泥在产甲烷菌的作用下进行厌氧消化，得到消化污泥和沼气；所述厌氧发酵产甲烷装置的输出连接于所述沼气锅炉装置的输入，所述沼气锅炉装置用于接收所述厌氧发酵产甲烷装置产生的沼气，并为所述第一热水解处理装置和所述第二热水解处理装置供给饱和蒸汽；所述第二热水解处理装置用于将所述消化污泥进行热水解处理，得到热水解消化污泥。
2.根据权利要求1所述的基于二次热水解的污泥处理系统，其特征在于，所述系统还包括第一脱水装置，所述第一脱水装置连接在所述厌氧发酵产酸装置和所述厌氧发酵产甲烷装置之间，所述第一脱水装置用于将所述发酵产酸污泥进行固液分离，并将分离出的固体污泥饼输送至所述厌氧发酵产甲烷装置。
3.根据权利要求2所述的基于二次热水解的污泥处理系统，其特征在于，所述第一脱水装置包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端连接于所述厌氧发酵产甲烷装置，所述系统还包括氨氮吹脱装置，所述氨氮吹脱装置的输入连接于所述第一脱水装置的第二输出端，所述氨氮吹脱装置用于将所述发酵产酸污泥分离得到的沼液进行吹脱处理，以降低所述沼液的氨氮含量。
4.根据权利要求3所述的基于二次热水解的污泥处理系统，其特征在于，所述系统还包括鸟粪石回收装置，所述鸟粪石回收装置连接于所述第一脱水装置的输出，用于回收所述沼液中的磷。
5.根据权利要求1所述的基于二次热水解的污泥处理系统，其特征在于，所述系统还包括第二脱水装置，所述第二脱水装置连接于所述厌氧发酵产甲烷装置与第二热水解处理装置之间，用于将所述厌氧发酵产甲烷装置处理后的消化污泥进行固液分离，并将分离出的固相污泥饼输送至所述第二热水解装置。
6.根据权利要求1所述的基于二次热水解的污泥处理系统，其特征在于，所述系统还包括第三脱水装置，所述第三脱水装置的输入连接于所述第二热水解处理装置的输出，所述第三脱水装置的输出连接于所述厌氧发酵产甲烷装置，所述第三脱水装置用于将所述热水解消化污泥进行固液分离，并将分离出的沼液输送至所述厌氧发酵产甲烷装置。
7.根据权利要求1所述的基于二次热水解的污泥处理系统，其特征在于，所述第一热水解处理装置的反应温度为150-180℃，反应时间为30-60min。
8.根据权利要求1所述的基于二次热水解的污泥处理系统，其特征在于，所述厌氧发酵产酸装置的反应温度为25℃-55℃，反应时间为2-5天，得到的所述发酵产酸污泥含水率为92-94％。
9.根据权利要求1所述的基于二次热水解的污泥处理系统，其特征在于，所述厌氧发酵产甲烷装置的反应温度为40℃，反应时间为15-20天，得到的所述消化污泥含水率为94-96％。
10.根据权利要求1所述的基于二次热水解的污泥处理系统，其特征在于，所述第二热水解处理装置的反应温度为150-180℃，反应时间为30-60min。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于二次热水解的污泥处理系统，能够有效解决污水处理厂碳源缺乏及污泥有机物降解率不高的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于二次热水解的污泥处理系统，包括：
沼气锅炉装置和依次连接的第一热水解处理装置、厌氧发酵产酸装置、厌氧发酵产甲烷装置、第二热水解处理装置；
所述第一热水解处理装置用于将污水处理产生的污泥饼进行热水解处理，所述厌氧发酵产酸装置用于将热水解处理后的污泥在发酵产酸菌的作用下进行消化产酸，得到发酵产酸污泥；
所述厌氧发酵产甲烷装置用于将所述发酵产酸污泥在产甲烷菌的作用下进行厌氧消化，得到消化污泥和沼气；
所述厌氧发酵产甲烷装置的输出连接于所述沼气锅炉装置的输入，所述沼气锅炉装置用于接收所述厌氧发酵产甲烷装置产生的沼气，并为所述第一热水解处理装置和所述第二热水解处理装置供给饱和蒸汽；
所述第二热水解处理装置用于将所述消化污泥进行热水解处理，得到热水解消化污泥。
可选方案中，所述系统还包括第一脱水装置，所述第一脱水装置连接在所述厌氧发酵产酸装置和所述厌氧发酵产甲烷装置之间，所述第一脱水装置用于将所述发酵产酸污泥进行固液分离，并将分离出的固体污泥饼输送至所述厌氧发酵产甲烷装置。
可选方案中，所述第一脱水装置包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端连接于所述厌氧发酵产甲烷装置，所述系统还包括氨氮吹脱装置，所述氨氮吹脱装置的输入连接于所述第一脱水装置的第二输出端，所述氨氮吹脱装置用于将所述发酵产酸污泥分离得到的沼液进行吹脱处理，以降低所述沼液的氨氮含量。
可选方案中，所述系统还包括鸟粪石回收装置，所述鸟粪石回收装置连接于所述第一脱水装置的输出，用于回收所述沼液中的磷。
可选方案中，所述系统还包括第二脱水装置，所述第二脱水装置连接于所述厌氧发酵产甲烷装置与第二热水解处理装置之间，用于将所述厌氧发酵产甲烷装置处理后的消化污泥进行固液分离，并将分离出的固相污泥饼输送至所述第二热水解装置。
可选方案中，所述系统还包括第三脱水装置，所述第三脱水装置的输入连接于所述第二热水解处理装置的输出，所述第三脱水装置的输出连接于所述厌氧发酵产甲烷装置，所述第三脱水装置用于将所述热水解消化污泥进行固液分离，并将分离出的沼液输送至所述厌氧发酵产甲烷装置。
可选方案中，所述第一热水解处理装置的反应温度为150-180℃，反应时间为30-60min。
可选方案中，所述厌氧发酵产酸装置的反应温度为25℃-55℃，反应时间为2-5天，得到的所述发酵产酸污泥含水率为92-94％。
可选方案中，所述厌氧发酵产甲烷装置的反应温度为40℃，反应时间为15-20天，得到的所述消化污泥含水率为94-96％。
可选方案中，所述第二热水解处理装置的反应温度为150-180℃，反应时间为30-60min。
本发明的有益效果在于：
(1)污泥经过第一热水解装置处理后，细胞破壁，絮体解体，污泥中部分难降解的有机物转化为易降解的有机物。热水解后污泥进行厌氧发酵产酸，大大缩短产酸周期，使污泥中的溶出的大分子有机物进一步水解为小分子的挥发性脂肪酸，所得污泥酸化后沼液可提供优质的再生碳源。
(2)厌氧发酵产酸后的污泥饼可直接进行厌氧消化产甲烷，使污泥中的有机质得以进一步降解。由于产酸沼液和泥饼固液分离，使得泥饼中氨氮浓度降低，有利于后续的厌氧消化产甲烷，降低氨氮抑制风险。
(3)厌氧消化产甲烷后污泥经过第二热水解装置处理后，细胞壁破裂，细胞内物质溶出，未被降解的有机物进一步溶出，固液分离得到的沼液回流至厌氧消化产甲烷装置，使得污泥的有机质能够进一步降解，提高污泥产气率，提高污泥的有机物降解率。同时污泥胶体结构被打破，降低污泥颗粒与液相的粘附力，增加污泥的脱水性能，减少脱水药剂的用量。
（发明人：王佳伟;张含;文洋;任征然;齐利格娃）