專利名稱：氣升筒式反應器，及其應用于城市污泥堆肥的處理系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種應用于城市污泥液態(tài)堆肥的處理設備，具體地，涉及ー種內置“氣液兩相逆向導流交換裝置”的氣升筒式反應器，及利用該氣升筒式反應器進行城市污泥液態(tài)堆肥的處理系統(tǒng)。
背景技術：
城市污泥堆肥是ー種利用污泥中微生物進行發(fā)酵的過程。污泥中有機物將被生物降解為穩(wěn)定產物。目前公知的好氧堆肥是利用脫水污泥泥餅為原料的固態(tài)堆肥，一般廣泛應用的有鼓風靜態(tài)堆肥，條垛式堆肥和反應器堆肥。固態(tài)堆肥エ藝普遍效率低，成本高，易產生臭氣、蚊蠅等二次污染。目前還沒有公示的污泥液態(tài)堆肥エ藝，我們參考與之相近的公知高效好氧污泥消化工藝ATAD (自動升溫高溫好氧消化)，研發(fā)出較ATAD更為高效、節(jié)能的污泥處理工藝。自動升溫高溫好氧消化ATAD是ー種利用微生物內源呼吸原理，對微生物原生質進行生物降解利用，直接表現(xiàn)對剩余污泥中有機物進行生物氧化去除的エ藝。在ATADエ藝中，進料污泥通常需要進行預濃縮，并且反應器需要進行保溫隔熱處理。在反應器內完成對預濃縮原污泥的消化，穩(wěn)定和滅菌。ATAD在20世紀60年代得到研究和發(fā)展，現(xiàn)在歐洲和北美應用比較廣泛。ATAD系統(tǒng)通常有2 3個反應器組成系統(tǒng)，并在45飛(TC的高溫消化范圍內進行消化，其熱量的來源完全來自內源呼吸過程中熱量的釋放，而不需要外加熱量。在污泥好氧消化過程中每生物氧化I千克有機物能夠釋放大約20000kJ的熱能，而ATAD正是利用這部分生物釋熱進行系統(tǒng)自動升溫，這也是其得名的由來。ATAD中對于污泥中病原體的殺滅，基于巴氏消毒法，也就是在一定溫度及該溫度對應的消毒時間內能夠對病原體產生滅絕作用。根據美國環(huán)保聯(lián)合會EPA CFR40 Reg503中巴氏滅菌數據在55°C下，滅菌所需時間大約為72小時，而在65°C下大約只需要2. 5小吋。根據EPA以及德國ATAD的設計及運行標準ATAD能夠達到高至67°C的實際運行溫度，這就使在消化過程中同時完成污泥滅菌成為了可能。在一個傳統(tǒng)ATAD系統(tǒng)中，一般有兩至三個曝氣池串聯(lián)成ー個系統(tǒng)，原污泥以序批方式進入系統(tǒng)中。其典型的曝氣和攪拌方式是利用葉輪和文丘里管進行曝氣/攪拌。因為進泥的溫度在1(T20°C，處于低溫消化溫度上端和中溫消化溫度下端。在初次啟動期間，低溫消化菌消耗污泥中的有機質并產生足夠的熱量對反應器進行升溫至高溫消化溫度范圍(450C 60°C)的下端。隨后，高溫消化菌成為優(yōu)勢菌體，對生物污泥進一歩氧化并提升污泥溫度至大約5(T55°C。這ー步反應過程大約能占據兩池體式ATAD整體生物氧化的60%。第一個反應器不能完全殺滅污泥中的病毒。傳統(tǒng)ATADエ藝串聯(lián)2個反應器，污泥停留時間為5天。運行方式為每天都停止曝氣ー小時，將二號反應器中2/5的污泥體積排出系統(tǒng)，并將一號反應器中的大約2/5的污泥體積輸送至二號反應器中，而一號反應器隨即進入原污泥充滿。隨后曝氣23小時，并重復上述循環(huán)。一號反應器保留其3/5的體積、熱量以及高溫菌環(huán)境而能對進泥進行高、溫消化。二號反應器接受來自一號反應器中含有高溫菌的污泥，更重要的是，接受轉移污泥流中含有的潛熱。這個熱量的轉移使二號反應器能夠在即使進入二號反應器中的污泥中有機物的量減少情況下，升溫至高溫消化溫度范圍的上端及狹溫菌生長溫度范圍的下端(55^65 °C),
早期曾為了縮短ATAD的流程，而將原有的兩池(或三池)串聯(lián)エ藝修改為單池エ藝，其結果表明單池的ATAD比之多池串聯(lián)需要1(Γ15天的污泥停留時間，這是因為單池的ATAD無法解決將處理完成污泥與進料污泥分隔的問題，在投配污泥吋，進料污泥會對反應器內消化完成污泥產生再接種作用。在ATAD中，污泥停留主要是為了滿足有機物生物降解的時間需要。也意味著在ATAD的設計中，污泥停留時間由生物反應的速率決定。ATAD消化エ藝的不足有
1)ATAD為了防止進料污泥對出料污泥的“再接種”，采用分級(ニ級或三級)反應器串聯(lián)運行形式，反應器數量多，設備、連接及運行方式都顯復雜；
2)ATAD利用機械攪拌方式對污泥進行攪拌，使污泥處于懸浮狀態(tài)。ATAD中機械攪拌的方法只是促進了污泥與氧氣的傳質，而并沒有對高溫消化菌進行有效回流，這就直接造成了在第一污泥好氧消化反應裝置內，必須先經過中溫消化來對有機物進行緩慢地降解，并對系統(tǒng)緩慢地升溫；
3)ATAD污泥產物中N以NH4+形式存在，而且污泥產物中含有大量蛋白質、脂肪類，單價陽離子和高分子聚合物的存在對混凝的吸附架橋作用帶來不利影響，影響了污泥產物的脫水性能。在環(huán)保領域中公知的氣升式反應器普遍都是機械結構簡単，并且含有ー個氣/液兩相流的結構，氣液兩相流在ー個特殊設計的同心回流空間中進行循環(huán)流動。流體運動的動カ來自于上升空間和下降空間的密度差。氣升式反應器通常由ー些具有不同水力流態(tài)的特征區(qū)域組成。較為典型的是在上升空間內進行氣體注入，并產生流體密度下降，由此帶來氣液兩相流的向上流動。在反應器的頂部，通常有ー個氣液分離區(qū)域，這個區(qū)域的水力特征通常是水平推流，并且氣體將從液相中分離出來。脫氣后的液流密度増大，并進入下降區(qū)域內沿此區(qū)域向下流動并最終重新進入上升區(qū)域，形成ー個循環(huán)。在上升及下降兩區(qū)域的下端有一個額外的反應器空間將上升區(qū)的進ロ與下降區(qū)的出口連接起來。生物反應所需要的空氣注入點位于下降空間內，運行要求反應器內流體的循環(huán)速率由生物反應所需要的空氣提供(下降速率>0. 5m/s),并控制在一定的范圍。增大空氣供給速率可以滿足更大的生物需氧要求，増大反應器處理負荷，同時帶來流體循環(huán)速率的增大，而循環(huán)速率的増大直接可以導致流體中氧氣的潛カ飽和溶解度降低，微生物呼吸速率下降，最終表現(xiàn)為反應器效率不能最大化。因此，需要有ー種處理系統(tǒng)能夠控制在滿足生化需要的曝氣量下，整體循環(huán)流速仍然可控，不會因為氣量的增大使循環(huán)流速増大。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供ー種內置“氣液兩相逆向導流交換裝置”的氣升筒式反應器，以液態(tài)的堆肥原料，利用內循環(huán)回流系統(tǒng)進行ー級堆肥處理，利用“氣液兩相逆向導流交換裝置”進行ニ級堆肥處理，在一個氣升筒式反應器內進行兩級堆肥處理及氣液兩相分離，實現(xiàn)將原有ATAD兩級反應器的合井，不會出現(xiàn)污泥的返混，處理周期短，處理效率高，且在滿足生化需要的曝氣量下，循環(huán)流速可控，不會因為氣量增大使循環(huán)流速増大。為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種氣升筒式反應器，該氣升筒式反應器包含
反應器本體，該反應器本體包含長筒反應器及頂部水箱；
設置在反應器本體內的循環(huán)回流系統(tǒng)，通過內循環(huán)對污泥進行充分處理，
設置在循環(huán)回流系統(tǒng)下方且緊鄰設置的氣液兩相逆向導流交換裝置，以對從循環(huán)回流系統(tǒng)處理后的液體進行二次堆肥處理；
設置長筒反應器內的空氣輸入裝置，該空氣輸入裝置與獨立的空氣進氣管道相連； 設置在長筒反應器ー側的污泥進泥裝置；及
設置在長筒反應器底部的污泥出流裝置，該污泥出泥裝置連接后續(xù)脫水設備進泥ロ ；所述的循環(huán)回流系統(tǒng)包含設置在長筒反應器內的中心圓筒，該中心圓筒與長筒反應器的筒體形成環(huán)形氣體上升區(qū)域，該中心圓筒內的區(qū)域為液流下降區(qū)域；
所述的氣液兩相逆向導流交換裝置包含
設置在中心圓筒下端的環(huán)形空隙式導流器，該環(huán)形空隙式導流器上開有縫隙，即液體導向口，用于引導空氣攜帶液體上升；
設置在環(huán)形空隙式導流器下方的空氣導流板，該空氣導流板包含上折流板和下折流板，該上折流板與下折流板形成縫隙，即氣體導向口，用于引導空氣從該導流板的氣體導向口中通過，及
設置在空氣導流板下方的氣泡擋流板，用于使得方便液體流下并阻擋氣泡。上述的氣升筒式反應器，其中，所述的長筒反應器的高徑比超過15。上述的氣升筒式反應器，其中，所述的頂部水箱上還設置有廢氣排氣管，用于排除氣液分離后的氣體。上述的氣升筒式反應器，其中，在所述的中心圓筒的頂端還設置有引導自環(huán)形氣體上升區(qū)域上升的氣液混合物進入液體下降區(qū)域的液流導向板。上述的氣升筒式反應器，其中，所述的環(huán)形空隙式導流器為環(huán)形空隙的板狀結構。上述的氣升筒式反應器，其中，所述的空氣輸入裝置為貫通中心圓筒的管狀結構，其出口端位于中心圓筒的下方。上述的氣升筒式反應器，其中，所述的空氣輸入裝置的出口端設置為喇叭ロ。上述的氣升筒式反應器，其中，所述的污泥進泥裝置為具有出泥方向與氣流方向一致的出ロ端的彎管結構，該出ロ端位于環(huán)形氣體上升區(qū)域的下部。上述的氣升筒式反應器，其中，所述的污泥出流裝置包含設置在長筒反應器底部的高溫滅菌區(qū)及出泥ロ。本發(fā)明的氣升筒式反應器內置的“氣液兩相逆向導流交換裝置”，其包括環(huán)形的空氣導流板和環(huán)形空隙式導流器及氣泡擋流板。空氣能在空氣導向板中形成氣墊，阻止液流的“返混”，氣液兩相流中氣相和液相在所述裝置中發(fā)生分離，并且液相流體只能從所述裝置上部區(qū)域單向潛流進入下部區(qū)域，相反的，氣相流體只能從下部區(qū)域單向升流至上部區(qū)域，以此過程完成以所述“氣液兩相逆向導流交換裝置”為分隔的兩部分區(qū)域的水力狀態(tài)分離，實現(xiàn)將原有ATAD兩級反應器的合井。在空氣總量供給不變的情況下，増加空氣及流體在反應器內的壓頭損失，能有效降低空氣對于流體的提升作用，從而降低流體的循環(huán)速率。而壓頭的損失量可以根據不同分流導向結構尺寸的變化予以控制。在所述“氣液兩相逆向導流交換裝置”上設有氣液分流導向結構(即空氣導流板結合環(huán)形空隙式導流器的分流導向結構)，使氣液兩相流分別從氣體導向ロ和液體導向口出流，通過分流導向的結構變化以控制氣液兩相流的壓降，最終控制流體的循環(huán)流速。本發(fā)明的氣升筒式反應器包括有內循環(huán)區(qū)、ニ級堆肥區(qū)以及高溫滅菌區(qū)三個水力分離的獨立功能區(qū)，分別對污泥的消化處理和病毒殺滅實施単元操作。長筒反應器上部與頂部水箱組成內循環(huán)區(qū)，內循環(huán)區(qū)包括ー個直徑小于長筒反應器的中心圓筒，該中心圓筒被安裝在長筒反應器的上部，中心圓筒與長筒反應器壁形成一個環(huán)形空間，該環(huán)形空間的上部和下部分別通過頂部水箱和長筒反應器空間連接，組成ー 個完整的循環(huán)回路，中心圓筒內是污泥的下降區(qū)，環(huán)形空間是污泥的上升區(qū)。ニ級堆肥區(qū)位于內循環(huán)區(qū)以下，ニ級堆肥區(qū)底部設置有空氣輸入裝置出口，為整個反應器供氣，ニ級堆肥區(qū)接受來自內循環(huán)區(qū)的出泥，這是ー個單向的污泥流。高溫滅菌區(qū)位于全混式混合區(qū)以下直至長筒反應器的底部，在高溫滅菌區(qū)底部設置出泥ロ。本發(fā)明還提供了ー種包含所述的氣升筒式反應器的城市污泥堆肥處理系統(tǒng)，該處理系統(tǒng)包含
格柵裝置，用于篩分進料污泥中大塊固體；
內置氣液兩相逆向導流交換裝置的氣升筒式反應器，采用格柵裝置處理后的污泥通過進料泵進入到上述氣升筒式反應器；及
與氣升筒式反應器的底部出料管連接的脫水裝置，該脫水裝置包含通過污泥泵連接的儲存污泥的污泥中間池及污泥脫水機。在本發(fā)明的處理系統(tǒng)中，濃縮后的原液態(tài)污泥通過格柵裝置，初步過濾除去固體渣滓，然后，通過進料泵，進入到氣升筒式反應器中進行內循環(huán)處理、ニ級堆肥處理、氣液分離進入到高溫滅菌區(qū)殺菌，最后通過底部的出泥ロ輸入到儲存污泥的污泥中間池，再經污泥脫水機脫水處理，完成城市污泥堆肥處理。本發(fā)明以濃縮后的液態(tài)污泥為原料，在筒式氣升反應器內進行好氧發(fā)酵堆肥。污泥在堆肥過程中由于微生物的內源呼吸作用，利用溶解性氧將原生質降解將會生成CO2，井溶解于溶液中形成CO32-離子。NH4+可以與溶液中游離的CO32-離子結合形成重碳酸鹽，而使NH4+得到固定，消除NH4+對于污泥脫水性能的影響。本發(fā)明的有益效果是
1.在4飛天的堆肥時間里得到腐熟的成肥，并同時滿足有機物含量去除40%以上，氧氣攝取率低于I. 5mg02/h/g ；
2.堆肥污泥中含有NO3-N,而NH4-N很少，達到腐熟污泥標準；
3.所述“氣液兩相逆向導流交換裝置”內，可以完成一次對空氣壓頭的損失、一次對空氣/液流兩相壓頭損失、以及完成氣液兩相的相分離；最終達到對流體降壓I. 5nT5. 5m，將流體在上升區(qū)域內的流速控制在O. 18^0. 30m/s，且所述“氣液兩相逆向導流交換裝置”下部的液體不會“返混”進入上部；
4.在出料端的“推流區(qū)”內污泥不會返混至上部循環(huán)區(qū)，污泥能在此區(qū)域內得到滅
菌；
5.裝置無活動件，維修少。
圖I為本發(fā)明的一種氣升筒式反應器的主視圖。
圖2為本發(fā)明的一種氣升筒式反應器應用于城市污泥堆肥的處理系統(tǒng)。
具體實施例方式以下結合附圖和實施例對本發(fā)明的具體實施方式
作進ー步地說明。如圖I所示，本發(fā)明提供的氣升筒式反應器100包含反應器本體、循環(huán)回流系統(tǒng)、氣液兩相逆向導流交換裝置30、空氣輸入裝置40、污泥進泥裝置50，及污泥出流裝置。所述的反應器本體包含具有外壁的地下垂直細長的長筒反應器11及頂部水箱12，該長筒反應器11的高徑比超過15，這種結構的設置是為了在獲得較大反應空間的情況下同時減少占地面積，更為重要的是能夠獲取更大的溶氣壓カ以提高氧氣利用率。所述的循環(huán)回流系統(tǒng)設置在長筒反應器11內，其包含設置在長筒反應器11內的中心圓筒21，其與長筒反應器11的中心同心，并縱向延伸至長筒反應器11長度的約3/4處，中心圓筒21內空間形成反應器內的液流下降區(qū)域212。長筒反應器11與中心圓筒21之間的環(huán)形空間區(qū)域是反應器液流的完全混合區(qū)域，即氣體上升區(qū)域211。在中心圓筒21的頂端還設置有液流導向板22，以將上升到頂部水箱12的氣液完全混合狀態(tài)的污泥引導至液流下降區(qū)212，使得氣液初步分離，氣體從頂部水箱的排氣管121排出，液相通過液流下降區(qū)212進入循環(huán)回路。所述的氣液兩相逆向導流交換裝置30緊鄰設置在循環(huán)回流系統(tǒng)下方，焊接在長筒反應器11內壁上，該氣液兩相逆向導流交換裝置30包含設置在中心圓筒21下端的環(huán)形空隙式導流器31，該空隙式導流器31為平板狀，還包含環(huán)狀縫隙，即液體導向口 311，用于引導空氣攜帶液體通過該液體導向口 311進入到氣體上升區(qū)域211 ;設置在環(huán)形空隙式導流器31下方的空氣導流板32，該空氣導流板包含上折流板、下折流板及設置在上下折流板之間的空隙，該導流板的空隙為氣體導向口 321，用于引導空氣從該氣體導向口 321中通過；及設置在空氣導流板32下方的氣泡擋流板33，用于阻擋氣泡并將氣泡引流進入氣液兩相逆向導流交換裝置30。所述的環(huán)形空隙式導流器31與空氣導流板32之間依靠焊接多塊對稱布置的連接肋(圖中未示)連接并固定。具有液流導向板22和廢氣排放管121的頂部水箱12位于中心圓筒21的上方，該液流導向板22的一端與中心圓筒21的頂端連接，液流下降區(qū)域212與氣體上升區(qū)域211通過液流導向板22在頂部水箱12內空間連通。其中，液流導向板22能引導來自氣體上升區(qū)域211的液體流向中心圓筒區(qū)域，即液流下降區(qū)域212，而液流中攜帯的氣泡在頂部水箱12內垂直上升通過廢氣排氣管121排放，達到初步氣液分離的目的；液流下降區(qū)域212與氣體上升區(qū)域211通過氣液兩相逆向導流交換裝置30的上部空間連通。中心圓筒內是污泥的下降區(qū)，環(huán)形空間是污泥的上升區(qū)，在反應器本體內形成一個完整的循環(huán)回路，進入氣升筒式反應器內的污泥先在該循環(huán)回路中完成ー級堆肥處理。所述的環(huán)形空隙式導流器31為環(huán)形空隙式導流器平板結構，在平板上開縫，反應器內的循環(huán)流體將通過該縫隙(即液體導向口 311)流出，在此過程中完成對流體完成一次壓頭損失。在運行過程中，經過中心圓筒21下降的液流在空氣導流板32溢出的氣泡的提升下，通過環(huán)形空隙式導流器31形成的液體導向口 311進入到氣體上升區(qū)域211中，此時氣泡和液流夾雜在一起通過縫隙進入反應器完全混合區(qū)域(即氣體上升區(qū)域211)空間內，進行循環(huán)處理。所述空氣導流板32包含上折流板和下折流板，該上下折流板均為環(huán)狀結構，依靠焊接多塊對稱布置的肋連接和固定。在運行時，氣泡先被氣泡擋流板33導流進入下折流板與長筒反應器外壁形成的狹縫中，通過狹縫進入上折流板與反應器外壁形成的空間中，由于氣泡在液相中的自然垂直上升特性，將會使其填充于上折流板與反應器外壁形成的空間 之內形成氣墊，以此分離由氣泡所帯入的液態(tài)流體；此氣墊所帯來的壓力，同時給氣泡壓カ使其經由上折流板與下折流板形成的狹縫(即氣體導向口 321)中進入下折流板，并從下折流板的外部溢出。氣液分離后的氣體經氣體導向口 321上升，而液態(tài)流體單向流入到ニ級堆肥區(qū)。此過程中，不僅完成了空氣壓頭的損失減壓，同時完成了氣相與液相的分離。完成此次氣液分離的效果可以使氣液兩相逆向導流交換裝置30之下的反應器區(qū)域液態(tài)流體不能“返混”至上部，形成獨立的水力“推流區(qū)”。所述的空氣輸入裝置40設置在長筒反應器11內，為貫通中心圓筒21的管狀結構，其出口端41位于中心圓筒21的下方；該出口端41最好設置為喇叭ロ曝氣頭，以利于氣體的大量快速擴散。具有喇叭ロ曝氣頭的氣體輸入裝置的出ロ端41與氣泡擋流板33之間的“推流區(qū)”，位于所述氣液兩相逆向導流交換裝置30的下方，使得污泥不會返混至上部循環(huán)區(qū)。所述的污泥進泥裝置50設置在長筒反應器11的ー側，該污泥進泥裝置50為具有出泥方向與氣流方向一致的出ロ端51的彎管結構，該出ロ端51位于環(huán)形氣體上升區(qū)域212內的下部，且高于環(huán)形氣體上升區(qū)域212的底端，使得進料污泥能順利被上行空氣攜帶進入循環(huán)區(qū)，開始循環(huán)堆肥處理。所述的污泥出流裝置包含設置在長筒反應器11底部的高溫滅菌區(qū)61及出泥ロ62。ニ級堆肥區(qū)出泥自流進入氣升筒式反應器下部第三個反應區(qū)，即高溫滅菌區(qū)62，這個區(qū)域不進行曝氣，利用區(qū)域內的高溫和提供足夠的停留時間來對污泥中病原體進行殺滅；高溫滅菌后污泥成為氣升筒式反應器裝置最終處理后污泥，從底部出泥ロ 62出流，收集。如圖2所示，本發(fā)明還提供了ー種將上述氣升筒式反應器應用于城市污泥堆肥的處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含
格柵裝置200，用于篩分進料污泥中大塊固體；
內置氣液兩相逆向導流交換裝置的氣升筒式反應器100，采用格柵裝置200處理后的污泥通過進料泵201進入到上述氣升筒式反應器100 ；
與氣升筒式反應器100的底部出料管連接的脫水裝置300，該脫水裝置300包含通過污泥泵303連接的儲存污泥的污泥中間池301及污泥脫水機302。本發(fā)明還提供了ー種將“氣液兩相逆向導流交換裝置”安裝于氣升筒式反應器中，應用于城市污泥液態(tài)堆肥的方法，其包括以下步驟a、將預濃縮后污泥含固率為39Γ4.5%的原污泥經由格柵裝置除去粗大懸浮物后通過進料泵輸送至氣升筒式反應器的循環(huán)回路系統(tǒng)的氣體上升區(qū)域內；
b、將高壓空氣通過空氣壓縮機輸送至氣升筒式反應器的空氣輸入裝置，通過所述氣升筒式反應器的導流作用進入上部內循環(huán)區(qū)的上升空間內，同時，所述氣升筒式反應器還能對污泥與空氣形成的氣液兩相流進行分離，污泥在氣升筒式反應器中形成的“氣墊”阻斷下，不能返回進入內循環(huán)區(qū)，而空氣經由分流上升后，壓頭下降，對于上升區(qū)內的污泥流提升減緩；
C、在空氣提升的作用下，污泥開始進行內循環(huán)單向流動，在循環(huán)流動過程中，微生物攝取空氣中的氧對原污泥進行氧化分解，稱之為“第一次污泥堆肥”，在內循環(huán)過程中完成了第一次生物堆肥后污泥，稱之為“內循環(huán)出泥”；同時在循環(huán)過程中，完成對污泥的攪拌和熱量的交換以及高溫消化菌的回收； d、內循環(huán)出泥以在內回流分流出部分污泥(體積等同于反應器最終出泥)單向下潛的潛流形式與單向的循環(huán)污泥流分離，且以在流動方向上，即軸向不存在混合，而在徑向則達到完全混合的推流形式進入下部所述“ニ級堆肥區(qū)”，成為ニ級堆肥區(qū)的進泥，在此過程中，污泥同時將熱量帶入ニ級堆肥區(qū)；所述的ニ級堆肥區(qū)位于內循環(huán)區(qū)以下，ニ級堆肥區(qū)底部設置有空氣輸入裝置出口，為整個反應器供氣，ニ級堆肥區(qū)接受來自內循環(huán)區(qū)的出泥，這是一個單向的污泥流；
e、在ニ級堆肥區(qū)下部，氣體對污泥進行攪拌，污泥攝取空氣中的氧對污泥中殘余有機物進行進一步氧化分解(污泥堆肥)，稱之為“第二次污泥堆肥”；完成第二次污泥堆肥后污泥，稱之為ニ級堆肥區(qū)出泥；
f、ニ級堆肥區(qū)出泥自流進入氣升筒式反應器下部第三個反應區(qū)，稱之為“高溫滅菌區(qū)”，這個區(qū)域不進行曝氣，利用區(qū)域內的高溫和提供足夠的停留時間來對污泥中病原體進行殺滅；
g、高溫滅菌后污泥成為氣升筒式反應器裝置最終處理后污泥，從底部出泥ロ出流，并自流進入污泥中間池內；
h、污泥中間池與后續(xù)機械脫水設備相連，經由污泥泵將堆肥后污泥輸送至污泥脫水機進行污泥脫水。本發(fā)明提供的氣升筒式反應器及其應用于城市污泥堆肥的處理系統(tǒng)，以液態(tài)的堆肥原料，并利用筒式氣升反應器中的空氣輸入及循環(huán)回路可以滿足堆肥エ藝所需要的氧氣供給和攪拌回流等エ藝要求，完成對污泥的堆肥。在反應器內對輸入空氣和流體進行“氣液分離”后，并利用氣墊防止流體返混，可以在反應器內出料端形成獨立的“推流區(qū)”。而獨立“推流區(qū)”的形成能夠防止進料污泥對出料污泥的“再接種”發(fā)生。而且，本發(fā)明提供的技術方案能夠控制在滿足生化需要的曝氣量下，整體循環(huán)流速仍然可控，不會因為氣量的増大使循環(huán)流速増大。盡管本發(fā)明的內容已經通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發(fā)明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護范圍應由所附的權利要求來限定。
權利要求
1.一種氣升筒式反應器，其特征在于，該氣升筒式反應器(100)包含 反應器本體，該反應器本體包含長筒反應器(11)及頂部水箱(12); 設置在長筒反應器(11)內的循環(huán)回流系統(tǒng)， 緊鄰所述循環(huán)回流系統(tǒng)下方設置的氣液兩相逆向導流交換裝置(30); 設置長筒反應器(11)內的空氣輸入裝置(40)， 設置在長筒反應器(11) 一側的污泥進泥裝置(50) '及 設置在長筒反應器(11)底部的污泥出流裝置； 所述的循環(huán)回流系統(tǒng)包含設置在長筒反應器(11)內的中心圓筒(21)，該中心圓筒(21)與長筒反應器(11)的筒體形成環(huán)形氣體上升區(qū)域(211)，該中心圓筒(21)內的區(qū)域為液流下降區(qū)域(212); 所述的氣液兩相逆向導流交換裝置(30)包含 設置在中心圓筒(21)下端的環(huán)形空隙式導流器(31)，該環(huán)形空隙式導流器(31)上開有縫隙，即液體導向口(311)，用于引導空氣攜帶液體上升； 設置在環(huán)形空隙式導流器(31)下方的空氣導流板(32)，該空氣導流板(32)包含上折流板和下折流板，該上折流板與下折流板形成縫隙，即氣體導向口(321)，用于引導空氣從該導流板的氣體導向口(321)中通過，及 設置在空氣導流板(32)下方的氣泡擋流板(33)，用于使得方便液體流下并阻擋氣泡。
2.如權利要求I所述的氣升筒式反應器，其特征在于，所述的長筒反應器(11)的高徑比超過15。
3.如權利要求I所述的氣升筒式反應器，其特征在于，所述的頂部水箱(12)上還設置有廢氣排氣管(121)。
4.如權利要求I所述的氣升筒式反應器，其特征在于，在所述的中心圓筒(21)的頂端還設置有引導自環(huán)形氣體上升區(qū)域(211)上升的氣液混合物進入液體下降區(qū)域(212)的液流導向板(22)。
5.如權利要求I所述的氣升筒式反應器，其特征在于，所述的環(huán)形空隙式導流器(31)為環(huán)形空隙的板狀結構。
6.如權利要求I所述的氣升筒式反應器，其特征在于，所述的空氣輸入裝置(40)為貫通中心圓筒(21)的管狀結構，其出口端(41)位于中心圓筒(21)的下方。
7.如權利要求6所述的氣升筒式反應器，其特征在于，所述的空氣輸入裝置(40)的出ロ端(41)設置為喇叭ロ。
8.如權利要求I所述的氣升筒式反應器，其特征在于，所述的污泥進泥裝置(50)為具有出泥方向與氣流方向一致的出口端(51)的彎管結構，該出口端(51)位于環(huán)形氣體上升區(qū)域(211)的下部。
9.如權利要求I所述的氣升筒式反應器，其特征在于，所述的污泥出流裝置包含設置在長筒反應器(11)底部的高溫滅菌區(qū)(61)及出泥ロ(62)。
10.ー種包含如權利要求I所述的氣升筒式反應器的城市污泥堆肥處理系統(tǒng)，其特征在于，該處理系統(tǒng)包含 格柵裝置(200)，用于篩分進料污泥中大塊固體；內置氣液兩相逆向導流交換裝置的氣升筒式反應器(100)，采用格柵裝置(200)處理后的污泥通過進料泵(201)進入到上述氣升筒式反應器(100)；與氣升筒式反應器(100)的底部出料管連接的脫水裝置(300)，該脫水裝置(300)包含通過污泥泵(303)連接的儲存污泥的污泥中間池(301)及污泥脫水機(302)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氣升筒式反應器及其應用于城市污泥堆肥的處理系統(tǒng)，該氣升筒式反應器包含反應器本體、循環(huán)回流系統(tǒng)、氣液兩相逆向導流交換裝置、空氣輸入裝置、污泥進泥裝置，及污泥出流裝置。其中，該循環(huán)回流系統(tǒng)包含設置在長筒反應器內的中心圓筒，該中心圓筒與長筒反應器的筒體形成環(huán)形氣體上升區(qū)域，該中心圓筒內的區(qū)域為液流下降區(qū)域。該氣液兩相逆向導流交換裝置包含環(huán)形空隙式導流器、空氣導流板及氣泡擋流板。本發(fā)明提供的污泥處理系統(tǒng)只需要1個反應器即可實現(xiàn)兩次堆肥處理，且完成氣液分離，不會出現(xiàn)污泥的返混，處理效率高，且處理后的污泥產物中有機物含量降低，可作為土壤調理劑利用于土地或園藝。
文檔編號C05F17/02GK102674924SQ20111006473
公開日2012年9月19日 申請日期2011年3月17日 優(yōu)先權日2011年3月17日
發(fā)明者喬若石 申請人:上海沃土環(huán)境技術有限公司