公布日：2023.01.31

申請日：2022.10.09

分類號：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

本發明涉及一種基于二次熱水解的污泥處理系統，包括：沼氣鍋爐裝置和依次連接的第一熱水解處理裝置、厭氧發酵產酸裝置、厭氧發酵產甲烷裝置、第二熱水解處理裝置；第一熱水解處理裝置用于將污水處理產生的污泥餅進行熱水解處理，厭氧發酵產酸裝置用于將熱水解處理后的污泥在發酵產酸菌的作用下進行消化產酸，得到發酵產酸污泥；厭氧發酵產甲烷裝置用于將發酵產酸污泥在產甲烷菌的作用下進行厭氧消化，得到消化污泥和沼氣；沼氣鍋爐裝置用于接收厭氧發酵產甲烷裝置產生的沼氣，并為第一熱水解處理裝置和第二熱水解處理裝置供給飽和蒸汽；第二熱水解處理裝置用于將消化污泥進行熱水解處理，得到熱水解消化污泥。

權利要求書

1.一種基于二次熱水解的污泥處理系統，其特征在于，包括：沼氣鍋爐裝置和依次連接的第一熱水解處理裝置、厭氧發酵產酸裝置、厭氧發酵產甲烷裝置、第二熱水解處理裝置；所述第一熱水解處理裝置用于將污水處理產生的污泥餅進行熱水解處理，所述厭氧發酵產酸裝置用于將熱水解處理后的污泥在發酵產酸菌的作用下進行消化產酸，得到發酵產酸污泥；所述厭氧發酵產甲烷裝置用于將所述發酵產酸污泥在產甲烷菌的作用下進行厭氧消化，得到消化污泥和沼氣；所述厭氧發酵產甲烷裝置的輸出連接于所述沼氣鍋爐裝置的輸入，所述沼氣鍋爐裝置用于接收所述厭氧發酵產甲烷裝置產生的沼氣，并為所述第一熱水解處理裝置和所述第二熱水解處理裝置供給飽和蒸汽；所述第二熱水解處理裝置用于將所述消化污泥進行熱水解處理，得到熱水解消化污泥。

2.根據權利要求1所述的基于二次熱水解的污泥處理系統，其特征在于，所述系統還包括第一脫水裝置，所述第一脫水裝置連接在所述厭氧發酵產酸裝置和所述厭氧發酵產甲烷裝置之間，所述第一脫水裝置用于將所述發酵產酸污泥進行固液分離，并將分離出的固體污泥餅輸送至所述厭氧發酵產甲烷裝置。

3.根據權利要求2所述的基于二次熱水解的污泥處理系統，其特征在于，所述第一脫水裝置包括第一輸出端和第二輸出端，所述第一輸出端連接于所述厭氧發酵產甲烷裝置，所述系統還包括氨氮吹脫裝置，所述氨氮吹脫裝置的輸入連接于所述第一脫水裝置的第二輸出端，所述氨氮吹脫裝置用于將所述發酵產酸污泥分離得到的沼液進行吹脫處理，以降低所述沼液的氨氮含量。

4.根據權利要求3所述的基于二次熱水解的污泥處理系統，其特征在于，所述系統還包括鳥糞石回收裝置，所述鳥糞石回收裝置連接于所述第一脫水裝置的輸出，用于回收所述沼液中的磷。

5.根據權利要求1所述的基于二次熱水解的污泥處理系統，其特征在于，所述系統還包括第二脫水裝置，所述第二脫水裝置連接于所述厭氧發酵產甲烷裝置與第二熱水解處理裝置之間，用于將所述厭氧發酵產甲烷裝置處理后的消化污泥進行固液分離，并將分離出的固相污泥餅輸送至所述第二熱水解裝置。

6.根據權利要求1所述的基于二次熱水解的污泥處理系統，其特征在于，所述系統還包括第三脫水裝置，所述第三脫水裝置的輸入連接于所述第二熱水解處理裝置的輸出，所述第三脫水裝置的輸出連接于所述厭氧發酵產甲烷裝置，所述第三脫水裝置用于將所述熱水解消化污泥進行固液分離，并將分離出的沼液輸送至所述厭氧發酵產甲烷裝置。

7.根據權利要求1所述的基于二次熱水解的污泥處理系統，其特征在于，所述第一熱水解處理裝置的反應溫度為150-180℃，反應時間為30-60min。

8.根據權利要求1所述的基于二次熱水解的污泥處理系統，其特征在于，所述厭氧發酵產酸裝置的反應溫度為25℃-55℃，反應時間為2-5天，得到的所述發酵產酸污泥含水率為92-94％。

9.根據權利要求1所述的基于二次熱水解的污泥處理系統，其特征在于，所述厭氧發酵產甲烷裝置的反應溫度為40℃，反應時間為15-20天，得到的所述消化污泥含水率為94-96％。

10.根據權利要求1所述的基于二次熱水解的污泥處理系統，其特征在于，所述第二熱水解處理裝置的反應溫度為150-180℃，反應時間為30-60min。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于二次熱水解的污泥處理系統，能夠有效解決污水處理廠碳源缺乏及污泥有機物降解率不高的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種基于二次熱水解的污泥處理系統，包括：

沼氣鍋爐裝置和依次連接的第一熱水解處理裝置、厭氧發酵產酸裝置、厭氧發酵產甲烷裝置、第二熱水解處理裝置；

所述第一熱水解處理裝置用于將污水處理產生的污泥餅進行熱水解處理，所述厭氧發酵產酸裝置用于將熱水解處理后的污泥在發酵產酸菌的作用下進行消化產酸，得到發酵產酸污泥；

所述厭氧發酵產甲烷裝置用于將所述發酵產酸污泥在產甲烷菌的作用下進行厭氧消化，得到消化污泥和沼氣；

所述厭氧發酵產甲烷裝置的輸出連接于所述沼氣鍋爐裝置的輸入，所述沼氣鍋爐裝置用于接收所述厭氧發酵產甲烷裝置產生的沼氣，并為所述第一熱水解處理裝置和所述第二熱水解處理裝置供給飽和蒸汽；

所述第二熱水解處理裝置用于將所述消化污泥進行熱水解處理，得到熱水解消化污泥。

可選方案中，所述系統還包括第一脫水裝置，所述第一脫水裝置連接在所述厭氧發酵產酸裝置和所述厭氧發酵產甲烷裝置之間，所述第一脫水裝置用于將所述發酵產酸污泥進行固液分離，并將分離出的固體污泥餅輸送至所述厭氧發酵產甲烷裝置。

可選方案中，所述第一脫水裝置包括第一輸出端和第二輸出端，所述第一輸出端連接于所述厭氧發酵產甲烷裝置，所述系統還包括氨氮吹脫裝置，所述氨氮吹脫裝置的輸入連接于所述第一脫水裝置的第二輸出端，所述氨氮吹脫裝置用于將所述發酵產酸污泥分離得到的沼液進行吹脫處理，以降低所述沼液的氨氮含量。

可選方案中，所述系統還包括鳥糞石回收裝置，所述鳥糞石回收裝置連接于所述第一脫水裝置的輸出，用于回收所述沼液中的磷。

可選方案中，所述系統還包括第二脫水裝置，所述第二脫水裝置連接于所述厭氧發酵產甲烷裝置與第二熱水解處理裝置之間，用于將所述厭氧發酵產甲烷裝置處理后的消化污泥進行固液分離，并將分離出的固相污泥餅輸送至所述第二熱水解裝置。

可選方案中，所述系統還包括第三脫水裝置，所述第三脫水裝置的輸入連接于所述第二熱水解處理裝置的輸出，所述第三脫水裝置的輸出連接于所述厭氧發酵產甲烷裝置，所述第三脫水裝置用于將所述熱水解消化污泥進行固液分離，并將分離出的沼液輸送至所述厭氧發酵產甲烷裝置。

可選方案中，所述第一熱水解處理裝置的反應溫度為150-180℃，反應時間為30-60min。

可選方案中，所述厭氧發酵產酸裝置的反應溫度為25℃-55℃，反應時間為2-5天，得到的所述發酵產酸污泥含水率為92-94％。

可選方案中，所述厭氧發酵產甲烷裝置的反應溫度為40℃，反應時間為15-20天，得到的所述消化污泥含水率為94-96％。

可選方案中，所述第二熱水解處理裝置的反應溫度為150-180℃，反應時間為30-60min。

本發明的有益效果在于：

(1)污泥經過第一熱水解裝置處理后，細胞破壁，絮體解體，污泥中部分難降解的有機物轉化為易降解的有機物。熱水解后污泥進行厭氧發酵產酸，大大縮短產酸周期，使污泥中的溶出的大分子有機物進一步水解為小分子的揮發性脂肪酸，所得污泥酸化后沼液可提供優質的再生碳源。

(2)厭氧發酵產酸后的污泥餅可直接進行厭氧消化產甲烷，使污泥中的有機質得以進一步降解。由于產酸沼液和泥餅固液分離，使得泥餅中氨氮濃度降低，有利于后續的厭氧消化產甲烷，降低氨氮抑制風險。

(3)厭氧消化產甲烷后污泥經過第二熱水解裝置處理后，細胞壁破裂，細胞內物質溶出，未被降解的有機物進一步溶出，固液分離得到的沼液回流至厭氧消化產甲烷裝置，使得污泥的有機質能夠進一步降解，提高污泥產氣率，提高污泥的有機物降解率。同時污泥膠體結構被打破，降低污泥顆粒與液相的粘附力，增加污泥的脫水性能，減少脫水藥劑的用量。

（發明人：王佳偉;張含;文洋;任征然;齊利格娃）