專利名稱：城市污泥處理方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種城市污泥處理方法及其設(shè)備，特別涉及城市污水處理廠的初沉污泥、剩余污泥以及化學(xué)污泥的資源化、減量化、無害化處理方法。
背景技術(shù)：
隨著我國城市污水處理廠建設(shè)力度加大，城市污水處理率快速提高，城市污泥的產(chǎn)生量激增，污泥的處理、處置問題日益突出。目前我國多數(shù)城市污水處理廠對污泥的處理多采用濃縮、脫水后外運(yùn)填埋或用作農(nóng)肥。城市污泥中的生物質(zhì)能沒得到充分利用，造成了資源、能源的浪費(fèi)。相比較其他污泥處理技術(shù)，采用厭氧消化技術(shù)不但可以實(shí)現(xiàn)污泥的減量化、穩(wěn)定化，而且產(chǎn)生的沼氣通過發(fā)電、帶動鼓風(fēng)機(jī)等途徑還可以用于補(bǔ)償污水廠的能耗。污泥的厭氧消化工藝是目前最可行的污泥處理工藝之一，污泥經(jīng)厭氧消化后，體積大幅度減小，脫水性能大大提高，可實(shí)現(xiàn)污泥的減量化和穩(wěn)定化。歐洲的城市污水處理廠 80%以上均采用厭氧消化工藝處理污泥，產(chǎn)生的沼氣全部用于發(fā)電，一般可以滿足污水處理廠50%以上的自用電量需求，有的可以達(dá)到完全的能源自給。我國目前僅有不到5 %的城市污水廠采用了污泥厭氧消化工藝，而在這為數(shù)不多的污泥厭氧消化工藝又存在技術(shù)水平低，污泥處理效果差，處理效能低下，沼氣利用率低等一系列問題。因此，改善污泥的厭氧消化潛能，開發(fā)新型高效厭氧消化工藝技術(shù)路線，提高污泥處理效率及處理效果，是我國污水污泥處理領(lǐng)域面臨的急迫問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決城市污泥處理方法的污泥處理效率低、效果差的技術(shù)問題，并同時提供一種城市污泥處理設(shè)備。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出如下技術(shù)方案本發(fā)明的城市污泥處理方法，包括如下步驟第一步濃縮待處理的污泥成為濃縮污泥，將濃縮污泥加熱至45 55°C后進(jìn)入高溫水解酸化反應(yīng)器中進(jìn)行水解酸化反應(yīng)；高溫水解酸化反應(yīng)器內(nèi)的PH控制在6. 5-7. 5，溫度維持在40 55°C，污泥在高溫水解酸化反應(yīng)器內(nèi)停留2 5天，獲得水解酸化產(chǎn)物；第二步將第一步獲得的水解酸化產(chǎn)物的溫度降為35-40°C后，進(jìn)入中溫產(chǎn)甲烷消化反應(yīng)器進(jìn)行水解酸化反應(yīng)，中溫產(chǎn)甲烷消化反應(yīng)器內(nèi)溫度維持在35 38°C，水解酸化產(chǎn)物在中溫產(chǎn)甲烷消化反應(yīng)器內(nèi)停留10 17天，產(chǎn)生沼氣和消化污泥；第三步將第二步產(chǎn)生的沼氣進(jìn)行脫硫處理；第四步將第二步產(chǎn)生的消化污泥進(jìn)行脫水至含水率60%以下，產(chǎn)生脫水污泥和消化液。本發(fā)明的城市污泥處理設(shè)備，包括用于使污泥在其中進(jìn)行產(chǎn)生沼氣和消化污泥反應(yīng)的中溫產(chǎn)甲烷消化反應(yīng)器、用于使消化污泥在其中脫水的脫水機(jī)以及用于使沼氣在其中脫硫的脫硫塔，其中所述中溫產(chǎn)甲烷消化反應(yīng)器上設(shè)有保溫器，所述城市污泥處理設(shè)備還包括高溫水解酸化反應(yīng)器和熱交換器，高溫水解酸化反應(yīng)器用于使污泥在其中進(jìn)行水解酸化反應(yīng)，該高溫水解酸化反應(yīng)器上設(shè)有加熱器；熱交換器用于加熱待處理的污泥，以及使由所述高溫水解酸化反應(yīng)器輸出的水解酸化產(chǎn)物降溫。由上述技術(shù)方案知，本發(fā)明的城市污泥處理方法具有如下優(yōu)點(diǎn)和積極效果1.本發(fā)明的方法中將濃縮污泥的厭氧消化過程分為兩個階段，第一個階段為高溫水解酸化，第二個階段是中溫產(chǎn)甲烷消化。在實(shí)現(xiàn)溫度分級的同時，優(yōu)化了不同微生物的代謝條件，實(shí)現(xiàn)了生物分相。經(jīng)高溫水解酸化后，污泥中微生物細(xì)胞壁的破壁率大為提高，從而能充分地將細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物釋放出來，有利于接下來的中溫產(chǎn)甲烷消化反應(yīng)，保證了甲烷化微生物的優(yōu)化，從而大幅度提高了濃縮污泥中有機(jī)物的降解率和甲烷的產(chǎn)量，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證有機(jī)物降解率大于50%，沼氣產(chǎn)率提高30%。實(shí)現(xiàn)了污泥的高能量回收率。2.經(jīng)高溫水解酸化和中溫產(chǎn)甲烷消化兩個階段的消化反應(yīng)所產(chǎn)生的消化污泥的脫水性能大為提高，從而簡化了后續(xù)的脫水工藝，并且脫水后的污泥含水率可達(dá)到60%以下。3.本發(fā)明的方法中，在40 55°C的高溫水解厭氧消化反應(yīng)過程中，可殺滅致病菌，保證了泥餅達(dá)到土地利用的衛(wèi)生無害化要求；同時可縮短消化時間，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相比于傳統(tǒng)的處理方法消化時間縮短25%。本發(fā)明的城市污泥處理設(shè)備為本發(fā)明的方法的實(shí)施提供了良好的保障，并且設(shè)備整體結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)。說明書附1是本發(fā)明的城市污泥處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的城市污泥處理方法的總體發(fā)明構(gòu)思在于發(fā)明人經(jīng)過多年潛心研究，認(rèn)為目前的城市污泥處理效果差的主要原因在于，污泥中微生物細(xì)胞壁呈半剛性結(jié)構(gòu)，屬于生物難降解物質(zhì)，嚴(yán)重阻礙了細(xì)胞內(nèi)易降解物質(zhì)的溶出和水解，從而影響了污泥厭氧消化的降解速率。因此本發(fā)明的方法著重從打破微生物細(xì)胞壁入手，再輔以其他的技術(shù)手段來改善污泥的厭氧消化潛能，開發(fā)新型高效的污泥處理方法，提高污泥處理效率及穩(wěn)定化水平。下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實(shí)施例只用于舉例說明，并不用于限制本發(fā)明。實(shí)施例1污水處理廠的初沉污泥與剩余污泥混合濃縮后污泥量為250噸/天(含水率 96%)，干固體含量為10，000千克/天。使用本發(fā)明的城市污泥處理方法進(jìn)行處理，包括如下步驟第一步驟，初沉污泥與剩余污泥等需要處理的污泥，首先進(jìn)行預(yù)處理(預(yù)處理與現(xiàn)有技術(shù)相同包括均質(zhì)等)形成濃縮污泥(含水率92%左右)，濃縮污泥首先經(jīng)熱交換器 7加熱后溫度升至55°C ；接著，將高溫濃縮污泥泵入有效容積為392m3的圓柱形高溫水解酸化反應(yīng)器5中，進(jìn)行高溫水解酸化反應(yīng)，在此過程中，由加熱器6對高溫水解酸化反應(yīng)器5 加熱并保溫，使其溫度保持在50°C，提供厭氧消化所需的熱量，高溫水解酸化反應(yīng)器5內(nèi)的污泥的PH值控制在7，反應(yīng)時間為3天，獲得水解酸化產(chǎn)物；
該步驟中，關(guān)于PH值的控制當(dāng)檢驗(yàn)到高溫水解酸化反應(yīng)器內(nèi)的污泥的PH值偏酸性時，可以通過快速排泥，快速補(bǔ)充濃縮污泥的方式使高溫水解酸化反應(yīng)器內(nèi)的污泥的PH 值回復(fù)到中性。通常，高溫水解酸化反應(yīng)器內(nèi)的污泥的PH值不會呈偏堿性。高溫水解酸化反應(yīng)器和中溫產(chǎn)甲烷反應(yīng)器分別為了給產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌提供各自的最佳生長環(huán)境，產(chǎn)酸、產(chǎn)氣兩相厭氧消化分別在兩個反應(yīng)器中進(jìn)行。第二步驟，將上述第一步驟獲得的水解酸化產(chǎn)物的溫度降低至40°C后，將其泵入有效容積為1567. 5m3的中溫產(chǎn)甲烷反應(yīng)器1中，進(jìn)行甲烷化反應(yīng)(即中溫產(chǎn)甲烷消化)，反應(yīng)過程中，由保溫器4對中溫產(chǎn)甲烷反應(yīng)器1進(jìn)行加熱及保溫，使其內(nèi)溫度保持在35°C，提供厭氧消化所需的熱量，水解酸化產(chǎn)物在該中溫產(chǎn)甲烷反應(yīng)器1中的反應(yīng)時間為12天，最終產(chǎn)生沼氣和消化污泥。溫度分級第一級采用高溫水解酸化反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞壁破壁，釋放內(nèi)容物，并強(qiáng)化內(nèi)容物和多糖類物質(zhì)的水解和酸化，從而保證有機(jī)物的降解率。第二級采用中溫產(chǎn)甲烷反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷。生物分相第一級在高溫下運(yùn)行，溫度在40 50°C之間，該溫度適合水解酸化細(xì)菌生長，抑制產(chǎn)甲烷細(xì)菌生長。第二級控制在35 38°C之間，適合產(chǎn)甲烷菌生長。通過溫度分級自然形成了生物分相，不同微生物在各自最佳的環(huán)境下生長。因此高溫水解酸化反應(yīng)器可以使微生物細(xì)胞更好的破壁。有機(jī)物含量為55%的濃縮污泥，經(jīng)上述兩個步驟處理后，有機(jī)物降解率為50%左右；同時污泥降解量為2750千克/天，沼氣產(chǎn)量為2210m3/d(立方米/天)，即每立方濃縮污泥(96%含水率)產(chǎn)生8. 46m3沼氣。相對于傳統(tǒng)的城市污泥處理方法，消化時間可縮短 25%左右，同時減小了中溫產(chǎn)甲烷反應(yīng)器的容積，增加了產(chǎn)沼氣的效率。在上述兩個步驟中，由于待處理的濃縮污泥需要加溫，而高溫水解酸化反應(yīng)器5 輸出的水解酸化產(chǎn)物需要降溫后再進(jìn)入中溫產(chǎn)甲烷反應(yīng)器1，所以，可以將相對低溫的濃縮污泥和相對高溫的水解酸化產(chǎn)物同時輸入熱交換器7，使二者進(jìn)行充分的熱交換，各自達(dá)到所需要的溫度，從而節(jié)約了能量消耗。第三步驟，上述第二步驟中獲得的沼氣采用一級生物脫硫塔3進(jìn)行生物脫硫， 進(jìn)入生物脫硫塔3前，沼氣中硫化氫(H2S)含量為8000-1 lOOOppm，生物脫硫停留時間為 18-20min，鼓風(fēng)量為10-40m3/h，經(jīng)生物脫硫后，硫化氫含量小于lOOppm，脫硫率可達(dá)99 %以上。進(jìn)行生物脫硫和凈化后的沼氣儲存至沼氣柜8，沼氣可以發(fā)電供污水處理廠內(nèi)自用或外輸，或者利用沼氣加熱產(chǎn)生蒸汽和熱水等。當(dāng)沼氣產(chǎn)量大于使用量或沼氣發(fā)電機(jī)進(jìn)行維修時通過沼氣火炬將沼氣燃燒掉。本步驟中所使用的一級生物脫硫塔可以采用目前應(yīng)用于其他領(lǐng)域的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)。第四步驟，上述第二步驟中獲得的消化污泥采用深度脫水方式進(jìn)行固液分離，可以使用隔膜壓濾機(jī)2進(jìn)行固液分離，分離出泥餅和消化液，泥餅含水率在60%左右，在泥質(zhì)滿足農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)或園林綠化標(biāo)準(zhǔn)條件下，可進(jìn)行土地利用或市政利用，亦可與垃圾混合焚燒，實(shí)現(xiàn)了污泥的減量化。當(dāng)然該步驟中，也可以使用其他的設(shè)備或方式進(jìn)行固液分
1 O使用本發(fā)明的方法通過充分回收產(chǎn)生的沼氣而獲得較高的能量自給率，工藝方法穩(wěn)定運(yùn)行時基本不需要另外輸入能量，實(shí)現(xiàn)污泥處理的資源化、減量化、無害化。實(shí)施例2
污水處理廠的初沉污泥與剩余污泥混合濃縮后污泥量為75噸/天(含水率 80% )，干固體含量為15000千克/天。使用本發(fā)明的城市污泥處理方法進(jìn)行處理，包括如下步驟第一步驟，經(jīng)預(yù)處理的濃縮污泥(含水率92% )首先經(jīng)熱交換器7加熱后溫度升至50°C ；接著，將高溫濃縮污泥泵入有效容積為965. 6m3的圓柱形高溫水解酸化反應(yīng)器5 中，進(jìn)行高溫水解酸化反應(yīng)，在此過程中，由加熱器6對高溫水解酸化反應(yīng)器5加熱并保溫， 使其溫度保持在45°C，提供厭氧消化所需的熱量，高溫水解酸化反應(yīng)器5內(nèi)的污泥的PH值控制在6. 5，反應(yīng)時間為5天，獲得水解酸化產(chǎn)物；第二步驟，將上述第一步驟獲得的水解酸化產(chǎn)物的溫度降低至35°C后，將其泵入有效容積為1931. 25m3的中溫產(chǎn)甲烷反應(yīng)器1中，進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，反應(yīng)過程中，由保溫器 4對中溫產(chǎn)甲烷反應(yīng)器1進(jìn)行加熱及保溫，使其內(nèi)溫度保持在38°C，提供厭氧消化所需的熱量，水解酸化產(chǎn)物在該中溫產(chǎn)甲烷反應(yīng)器1中的反應(yīng)時間為10天，最終產(chǎn)生沼氣和消化污泥。有機(jī)物含量為60%的濃縮污泥，經(jīng)上述兩個步驟處理后，有機(jī)物降解率為55%左右；同時污泥降解量為4950千克/天，沼氣產(chǎn)量為3138. 5m3/d(立方米/天)，即每立方濃縮污泥(96%含水率)產(chǎn)生8. 13m3沼氣。相對于傳統(tǒng)的城市污泥處理方法，消化時間可縮短20%左右，同時減小了中溫產(chǎn)甲烷反應(yīng)器的容積，增加了產(chǎn)沼氣的效率。第三步驟，上述第二步驟中獲得的沼氣采用一級生物脫硫塔3進(jìn)行生物脫硫，脫硫率可達(dá)98. 8%。第四步驟，上述第二步驟中獲得的消化污泥采用深度脫水方式進(jìn)行固液分離，可以使用隔膜壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離，分離出泥餅和消化液，泥餅含水率在60%。實(shí)施例3污水處理廠的初沉污泥與剩余污泥混合濃縮后污泥量為500噸/天(含水率 94% )，干固體含量為30，000千克/天。使用本發(fā)明的城市污泥處理方法進(jìn)行處理，包括如下步驟第一步驟，經(jīng)預(yù)處理的濃縮污泥(含水率92% )首先經(jīng)熱交換器7加熱后溫度升至45°C ；接著，將高溫濃縮污泥泵入有效容積為761. 3m3的圓柱形高溫水解酸化反應(yīng)器5 中，進(jìn)行高溫水解酸化反應(yīng)，在此過程中，由加熱器6對高溫水解酸化反應(yīng)器7加熱并保溫， 使其溫度保持在，提供厭氧消化所需的熱量，高溫水解酸化反應(yīng)器5內(nèi)的污泥的PH值控制在7. 5，反應(yīng)時間為2天，獲得水解酸化產(chǎn)物；第二步驟，將上述第一步驟獲得的水解酸化產(chǎn)物的溫度降低至38°C后，將其泵入有效容積為6470. 6m3的中溫產(chǎn)甲烷反應(yīng)器1中，進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，反應(yīng)過程中，由保溫器4 對中溫產(chǎn)甲烷反應(yīng)器1進(jìn)行加熱及保溫，使其內(nèi)溫度保持在36 °C，提供厭氧消化所需的熱量，水解酸化產(chǎn)物在該中溫產(chǎn)甲烷反應(yīng)器1中的反應(yīng)時間為17天，最終產(chǎn)生沼氣和消化污泥。有機(jī)物含量為65%的濃縮污泥，經(jīng)上述兩個步驟處理后，有機(jī)物降解率為52%左右；同時污泥降解量為10140千克/天，沼氣產(chǎn)量為5924m3/d (立方米/天)，即每立方濃縮污泥(80%含水率)產(chǎn)生38. 91m3沼氣。相對于傳統(tǒng)的城市污泥處理方法，消化時間可縮短
左右，同時減小了中溫產(chǎn)甲烷反應(yīng)器的容積，增加了產(chǎn)沼氣的效率。
第三步驟，上述第二步驟中獲得的沼氣采用一級生物脫硫塔3進(jìn)行生物脫硫，脫硫率可達(dá)99. 1% ο第四步驟，上述第二步驟中獲得的消化污泥采用深度脫水方式進(jìn)行固液分離，可以使用隔膜壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離，分離出泥餅和消化液，泥餅含水率在58%。實(shí)施例4本發(fā)明的城市污泥處理設(shè)備，包括熱交換器7、高溫水解酸化反應(yīng)器5、中溫產(chǎn)甲烷消化反應(yīng)器1、脫水機(jī)2、脫硫塔、沼氣柜8、發(fā)電機(jī)9、火炬10、鍋爐11，以及熱平衡罐12等。熱交換器7，包括熱交換管和循環(huán)動力泵(圖中未示出)。其中熱交換管由套裝在一起的內(nèi)套管和外套管構(gòu)成，內(nèi)套管中流動一種溫度的介質(zhì)，內(nèi)、外套管之間的夾套內(nèi)流動另一種溫度的介質(zhì)，兩種溫度的介質(zhì)在循環(huán)流動過程中進(jìn)行熱交換。為了增加熱交換面積， 可以將熱交換管制成重疊布置的多彎管形狀或盤管形狀或者螺旋管形狀等。當(dāng)然，熱交換器7不限于上述結(jié)構(gòu)，能夠?qū)ξ勰噙M(jìn)行加熱的任何現(xiàn)有結(jié)構(gòu)均是可行的。本發(fā)明中，可以將待處理的濃縮污泥通入到內(nèi)套管中，將由高溫水解酸化反應(yīng)器5輸出的水解酸化產(chǎn)物通入到內(nèi)、外套管之間的夾套內(nèi)，在循環(huán)過程中兩種溫度介質(zhì)進(jìn)行換熱。這樣本發(fā)明就充分利用了水解酸化產(chǎn)物的熱量來加熱待處理的濃縮污泥，一方面使水解酸化產(chǎn)物的溫度降至下道工藝所需要的溫度，同時使待處理的濃縮污泥溫度升高至處理前所需要的溫度。如果待處理的濃縮污泥溫度經(jīng)上述熱交換后還不能達(dá)到處理前所需要的溫度，則可以通過其他方式補(bǔ)充加熱即可。高溫水解酸化反應(yīng)器5的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的中溫產(chǎn)甲烷消化反應(yīng)器1相同，包括罐體， 罐體上設(shè)有加熱器6，加熱器6用于加熱高溫水解酸化反應(yīng)器5至所需要的溫度。罐體內(nèi)設(shè)攪拌機(jī)，用于攪拌罐體內(nèi)的污泥，罐體采用利浦罐結(jié)構(gòu)，安裝快捷、施工方便。前述已經(jīng)過熱交換器7加熱的濃縮污泥在該高溫水解酸化反應(yīng)器5內(nèi)進(jìn)行高溫水解酸化反應(yīng)，并生成水解酸化產(chǎn)物。中溫產(chǎn)甲烷消化反應(yīng)器1可以采用現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，包括罐體，罐體上設(shè)有保溫器4，保溫器4用于加熱或者冷卻中溫產(chǎn)甲烷消化反應(yīng)器1的溫度。前述的水解酸化產(chǎn)物在該中溫產(chǎn)甲烷消化反應(yīng)器1中進(jìn)一步進(jìn)行水解厭氧消化反應(yīng)，并生成沼氣和消化污泥。脫水機(jī)，用于使前述的消化污泥在其中進(jìn)行固液分離，形成含水率低于60%的泥餅和消化液。脫水機(jī)優(yōu)選為隔膜壓濾機(jī)，但不以此為限，其他現(xiàn)有的各種脫水機(jī)均是可行的。脫硫塔與中溫產(chǎn)甲烷消化反應(yīng)器1頂部之間連通有氣管，用于接收中溫產(chǎn)甲烷消化反應(yīng)器1內(nèi)水解厭氧消化反應(yīng)過程中產(chǎn)生的沼氣，并使沼氣在其中進(jìn)行脫硫反應(yīng)。脫硫塔優(yōu)先為傳統(tǒng)的一級生物脫硫塔3或其他類型生物脫硫塔，一級生物脫硫塔3的結(jié)構(gòu)包括 包括噴淋循環(huán)泵、塔內(nèi)生物填料、鼓風(fēng)機(jī)、塔內(nèi)液位計(jì)、電動補(bǔ)水閥門、一套自動控制系統(tǒng)， 脫硫塔內(nèi)設(shè)置噴淋噴頭，用于將營養(yǎng)液均勻噴灑至塔內(nèi)生物調(diào)料上，鼓風(fēng)機(jī)提供生物填料所需的氧氣，液位計(jì)用于檢測塔內(nèi)營養(yǎng)液液位，以控制電動補(bǔ)水閥門的開啟。自動控制系統(tǒng)按程序控制各個設(shè)備，保證生物脫硫塔正常運(yùn)行。本發(fā)明中不限于生物脫硫塔，傳統(tǒng)的化學(xué)脫硫塔或者其他類型的脫硫塔也是可行的。需要說明的是，在高溫水解酸化反應(yīng)器5內(nèi)進(jìn)行的高溫水解厭氧消化反應(yīng)理論上不產(chǎn)生沼氣，但考慮到實(shí)際反應(yīng)的復(fù)雜情況，也有可能意外產(chǎn)生少量的沼氣，因此在高溫水解酸化反應(yīng)器5與生物脫硫塔3之間設(shè)置供沼氣通過的氣管。沼氣柜8與生物脫硫塔3之間連通有氣管，用于儲存經(jīng)生物脫硫塔3處理后的干凈沼氣。發(fā)電機(jī)9與沼氣柜8之間連通有氣管，利用沼氣發(fā)電并外輸，供需要的地方使用， 也可以供污水處理廠自用。鍋爐11，與沼氣柜8之間連通有氣管，利用沼氣燒水并外輸，供需要的地方使用， 也可以供污水處理廠自用。本發(fā)明中還可以包括其他的能夠利用沼氣能源的裝置，如熱水
-V^r ^t ο火炬10與沼氣柜8之間連通有氣管，當(dāng)本發(fā)明所產(chǎn)生的沼氣特別多而過剩情況下，火炬10用于燃燒掉過剩的沼氣。在上述各個氣管上可以安裝單向閥(圖中未示出)，以防止沼氣倒流。熱平衡罐12為現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，包括一個罐體，罐內(nèi)設(shè)液位計(jì)，控制電動補(bǔ)水閥門的啟停。罐內(nèi)利用高溫水、低溫水的密度差異，自動實(shí)現(xiàn)分層，罐上層為高溫水，下層為低溫水。 熱平衡罐12與鍋爐11之間連通有循環(huán)回路，這樣，利用鍋爐11熱水的熱量可以加熱熱平衡罐12內(nèi)的水，使其保持在所需要的溫度。本發(fā)明中，在設(shè)有熱平衡罐12的情況下，發(fā)電機(jī)9的冷卻系統(tǒng)出水管可以連通于熱平衡罐12，這樣就充分利用了發(fā)電機(jī)9的冷卻系統(tǒng)的熱水，另外，也可以將發(fā)電機(jī)9的冷卻系統(tǒng)的進(jìn)水管連通于熱平衡罐12下部，從而形成了由熱平衡罐12提供循環(huán)水的冷卻循環(huán)系統(tǒng)。熱平衡罐12上還可以設(shè)置軟化水補(bǔ)水管，用于在需要的時候給熱平衡罐12補(bǔ)水。本發(fā)明中，高溫水解酸化反應(yīng)器5的加熱器6、中溫產(chǎn)甲烷消化反應(yīng)器1的保溫器 4的結(jié)構(gòu)均可以與熱交換器7的結(jié)構(gòu)相同，包括內(nèi)套管、外套管。加熱器6的內(nèi)套管與熱平衡罐12之間連通有循環(huán)回路；加熱器6的內(nèi)、外套管之間的夾套與高溫水解酸化反應(yīng)器 5(或者其內(nèi)的加熱裝置)之間連通有循環(huán)回路。兩個循環(huán)管路中不同溫度的介質(zhì)循環(huán)過程中進(jìn)行熱交換，從而利用熱平衡罐12內(nèi)水的熱量將高溫水解酸化反應(yīng)器5加熱至所需要的溫度。同樣，保溫器4的內(nèi)套管與熱平衡罐12之間連通有循環(huán)回路；保溫器4的內(nèi)、外套管之間的夾套與中溫產(chǎn)甲烷消化反應(yīng)器1(或者其內(nèi)的加熱裝置)之間連通有循環(huán)回路。兩個循環(huán)管路中不同溫度的介質(zhì)循環(huán)過程中進(jìn)行熱交換，從而利用熱平衡罐12內(nèi)水的熱量將中溫產(chǎn)甲烷消化反應(yīng)器1加熱至所需要的溫度。各個循環(huán)管路上安裝有提供循環(huán)動力的液體泵(圖中未示出)。在不需要加熱時，可以關(guān)閉液體泵。雖然已參照幾個典型實(shí)施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，所用的術(shù)語是說明和示例性、而非限制性的術(shù)語。由于本發(fā)明能夠以多種形式具體實(shí)施而不脫離發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例不限于任何前述的細(xì)節(jié)，而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種城市污泥處理方法，其特征在于，包括如下步驟第一步濃縮待處理的污泥成為濃縮污泥，將濃縮污泥加熱至45 55°C后進(jìn)入高溫水解酸化反應(yīng)器中進(jìn)行水解酸化反應(yīng)；高溫水解酸化反應(yīng)器內(nèi)的PH控制在6. 5-7. 5，溫度維持在40 55°C，污泥在高溫水解酸化反應(yīng)器內(nèi)停留2 5天，獲得水解酸化產(chǎn)物；第二步將第一步獲得的水解酸化產(chǎn)物的溫度降為35-40°C后，進(jìn)入中溫產(chǎn)甲烷消化反應(yīng)器進(jìn)行厭氧消化反應(yīng)，中溫產(chǎn)甲烷消化反應(yīng)器內(nèi)溫度維持在35 38°C，水解酸化產(chǎn)物在中溫產(chǎn)甲烷消化反應(yīng)器內(nèi)停留10 17天，產(chǎn)生沼氣和消化污泥； 第三步將第二步產(chǎn)生的沼氣進(jìn)行脫硫處理；第四步將第二步產(chǎn)生的消化污泥進(jìn)行脫水至含水率60%以下，產(chǎn)生脫水污泥和消化液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污泥處理方法，其特征在于，所述第一步驟中，污泥在高溫水解酸化反應(yīng)器中進(jìn)行水解酸化反應(yīng)時，PH控制在7。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污泥處理方法，其特征在于，所述第一步驟中，污泥在高溫水解酸化反應(yīng)器中進(jìn)行水解酸化時，高溫水解酸化反應(yīng)器內(nèi)溫度維持在45 50°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污泥處理方法，其特征在于，所述第三步驟中，用生物脫硫工藝對沼氣進(jìn)行脫硫處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污泥處理方法，其特征在于，所述第四步驟中，用隔膜壓濾機(jī)對消化污泥進(jìn)行脫水。
6.一種用于上述權(quán)利要求1-5之任一項(xiàng)所述的城市污泥處理方法的城市污泥處理設(shè)備，包括用于使污泥在其中進(jìn)行產(chǎn)生沼氣和消化污泥反應(yīng)的中溫產(chǎn)甲烷消化反應(yīng)器(1)、用于使消化污泥在其中脫水的脫水機(jī)O)以及用于使沼氣在其中脫硫的脫硫塔，其中所述中溫產(chǎn)甲烷消化反應(yīng)器(1)上設(shè)有保溫器G)，其特征在于，所述城市污泥處理設(shè)備還包括高溫水解酸化反應(yīng)器(5)，用于使污泥在其中進(jìn)行水解酸化反應(yīng)，該高溫水解酸化反應(yīng)器(5)上設(shè)有加熱器(6)；熱交換器(7)，用于加熱待處理的污泥，以及使由所述高溫水解酸化反應(yīng)器( 輸出的水解酸化產(chǎn)物降溫。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的城市污泥處理設(shè)備，其特征在于，所述城市污泥處理設(shè)備還包括沼氣柜(8)，與所述脫硫塔之間連通有氣管，用于儲存經(jīng)所述脫硫塔處理后的沼氣； 發(fā)電機(jī)(9)，與所述沼氣柜(8)之間連通有氣管，利用沼氣發(fā)電并外輸； 鍋爐(11)，與所述沼氣柜(8)之間連通有氣管，利用沼氣加熱產(chǎn)生蒸汽和熱水； 火炬(10)，與所述沼氣柜(8)之間連通有氣管，燃燒掉過剩的沼氣。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的城市污泥處理設(shè)備，其特征在于，還包括熱平衡罐(12)，所述發(fā)電機(jī)(9)的冷卻系統(tǒng)出水管連通于所述熱平衡罐(1 ；所述加熱器(6)與所述熱平衡罐 (12)和所述高溫水解酸化反應(yīng)器( 之間分別連通有循環(huán)回路；所述保溫器(4)與所述熱平衡罐(1 和所述中溫產(chǎn)甲烷消化反應(yīng)器(1)之間分別連通有循環(huán)回路。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的城市污泥處理設(shè)備，其特征在于，所述脫硫塔是生物脫硫塔⑶。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種城市污泥處理方法，包括如下步驟加熱濃縮污泥至45～55℃后進(jìn)入高溫水解酸化反應(yīng)器中在pH為6.5-7.5、溫度為40～55℃條件下進(jìn)行溫水解厭氧消化反應(yīng)2～5天，得水解酸化產(chǎn)物；將水解酸化產(chǎn)物的溫度降為35-40℃后，進(jìn)入中溫產(chǎn)甲烷消化反應(yīng)器在溫度為35～38℃條件下進(jìn)行中溫水解厭氧消化反應(yīng)10～17天，得沼氣和消化污泥；將沼氣進(jìn)行脫硫處理；將消化污泥進(jìn)行脫水，產(chǎn)生脫水污泥和消化液。本發(fā)明的方法充分實(shí)現(xiàn)了城市污泥處理的資源化、減量化和無害化。本發(fā)明還公開了一種城市污泥處理設(shè)備，包括中溫產(chǎn)甲烷消化反應(yīng)器、脫水機(jī)、脫硫塔以及高溫水解酸化反應(yīng)器和熱交換器，高溫水解酸化反應(yīng)器上設(shè)有加熱器。設(shè)備整體結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)。
文檔編號C02F11/12GK102241464SQ20111014597
公開日2011年11月16日 申請日期2011年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月1日
發(fā)明者李彩斌, 王立寧, 邵凱 申請人:北京中持綠色能源環(huán)境技術(shù)有限公司