新型内循环污泥浓缩消化反应器

1、新型内循环污泥浓缩消化反应器            摘要：本文研究开发了新型内循环污泥浓缩消化反应器（ICSTD），实现了污泥浓缩消化一体化，并进行了城市污水厂污泥处理的试验研究。结果表明，当有机负荷9.68KgVS/m3.d，平均水力停留时间3.1日，污泥固体停留时间为54.8d时，污泥有机物分解率可达到79.1，排泥含水率达到90，且上清液清澈，污泥消化与浓缩过程起到了相互促进的作用。 关键词：内循环 厌氧消化 浓缩消化 反应器  Study on Sludge

2、 Internal Circulation Thickening and Digestion  (ICSTD) ReactorAbstract：A new kind of Internal Circulation Sludge Thickening and Digestion reactor (ICSTD) was developed, and the process of sludge treatment of municipal wastewater treatment plant was studied in this paper. The results shows that

3、 the 79.1 VS removal rate can be obtained, and the 90 containing water rated of discharged sludge can be obtained also, while influent organic loading rate 9.68KgVS/m3.d, and HRT3.1d. The thickening process will benefit for the digestion, and digestion process will benefit for the thickening process

4、. Key works：Internal Circulation ; anaerobic digestion; sludge thickening and digestion process; reactor1 前言随着我国社会经济和城市化的发展，城市污水的数量在不断增长。据预测1，2010年我国城市污水排放量将达到440亿m3/d；2020年将达到536亿m3/d。目前我国污水处理量和处理率虽然不高，但城市污水处理厂每年排放干污泥大约30万吨，而且还以每年10的速度增长2。我国现有污水处理厂，有很大一部分污泥处理设施没有有效运行，污泥没有得到妥善处理，致使城市污水处理的最终问题落到

5、了污泥处理处置上。因此，如何有效处理污水厂污泥是国际范围内污（废）水处理领域中所面临的最为重要而复杂的问题3。本研究基于内循环反应器的理论与设计，开发了一种新型污泥浓缩消化反应器（STDR），将浓缩和消化集成在一个反应器的不同反应室，并使其相互促进，提高了反应器效率。 2 试验流程与方法2.1 试验流程本试验在重庆城南污水处理厂进行。试验流程如图1所示，反应器有效容积为220L，其中起消化作用的主要是第二反应室，容积约80L。反应器高度为1.8米，其中污泥压缩区为0.4米，反应室区高度为1.2米，沉淀区为0.2米。反应器构造参数见表1，构造如图2所示。 试验污泥来自二沉池底部，经自吸式排污泵抽

6、至高位配泥箱，配泥箱中安装有恒流装置，起调节和恒定流量的作用，进泥采用半连续方式。污泥经配泥箱进入ICSTD反应器进行浓缩并消化处理，消化污泥由反应器底部排出，沼气由气液分离器顶部经洗气瓶和湿式气体流量计计量后排至室外，上清液由反应器出水区排出，由水箱计量上清液体积，采用沼气内循环进行连续搅拌。表1  反应器的构造参数Table1 Construction parameters of ICSTD项目功能分区有效容积（L）过水面积（m2）功能总体2200.1764污泥浓缩与消化第一反应室600.0864污泥浓缩与消化第二反应室800.09污泥浓缩与消化污泥压缩区250.09污泥浓缩沉淀

7、区400.1764上清液澄清出水区150.1764上清液排出固气液分离器8  气液分离2.2 试验过程与方法试验包括启动期与负荷运行期，其运行温度在2035之间。启动时取重庆市唐家桥污水厂消化池污泥作为接种污泥，污泥接种量为50L，与二沉池底部污泥混合后装满反应器，关闭沼气收集计量装置，开动循环气泵，密闭运行2天，反应器在35天左右达到设计负荷并稳定运行，完成启动。运行期主要是考察反应器在不同有机负荷下的浓缩消化效果，并寻求反应器的最大设计负荷。3 试验结果与分析3.1试验结果反应器在设计负荷下运行的试验结果如表2所示。3.2 结果分析反应器有机负荷对VS去除率的影响如图3所示：表2

8、 试验结果Tab.2 The results of the experiment进泥量(L/d)32    2007-05-17        44587085HRT(d)6.953.83.12.6SRT(d)120.6135.675.654.841有机负荷（KgVS/m3·d）3.086.148.389.6811.25有机物去除率（%）86.382.78079.154.1进泥浓度（%）98.998.498.398.398.4排泥含水率（%）87.488.889.8

9、9094.6从图4可以看出，随着反应器水力停留时间的加大，有机物分解率加大，但可以看出在水力停留时间为3.1天时，有机物分解率达到79.08，而水力停留时间达到6.9天时，有机物去除率为86.27，比3.1天时大7左右，但反应器的容积将加大一倍。由此可见，水力停留时间为3.1天（负荷9.68KgVS/m3.d）时，有机物去除率达到79.08，此工况点为反应器的较佳工况。ICSTD反应器作为污泥浓缩消化一体的反应器，其底流排泥含水率反映了剩余污泥在其中的浓缩效果。而厌氧消化的主要目的之一在于降解有机物，使处理基质达到稳定状态，其中总固体TS与TS中有机物组分VS是厌氧消化的两个重要指标。通过VS

10、/TS可以看出剩余污泥在反应器里的消化程度。由图6可以看出，反应器进泥浓度在98.3左右，而稳定运行后排泥含水率在90左右，浓缩效果良好。主要原因是反应器内污泥的厌氧消化过程中，有机物不断减少，而污泥不断无机化，在重力的作用下加速污泥的下沉，使之与污泥浓缩相互促进，可见ICSTD反应器较好地达到了浓缩消化相互促进的效果。图7为试验过程的产气量变化曲线。由图8可以看出,进泥和上清液的pH值变化较大，没有一定的规律性，但pH值的范围都在7.08.0之间。从第一反应室中部和第二反应室中部的pH值来看，反应器内部的pH值变化不大，曲线比较平缓，其值范围在77.8之间，大部分值在7.47.6之间波动，该值处于产甲烷菌生长的最佳pH范围，说明该反应器内污泥厌氧消化状况良好。从图9可以看出，反应器内的有机酸浓度变化较大，反应器内的有机酸浓度明显比进泥的有机酸浓度大，从第一反应室中部和第二反