应用于秸秆联合剩余污泥共发酵产酸的装置的制作方法

本实用新型涉及城市污水厂剩余污泥的减量化处理和资源化利用装置，具体是涉及剩余污泥联合秸秆共发酵产酸装置。

背景技术：

剩余污泥的处理处置难度大、费用高，如何妥善处理剩余污泥已成为城镇污水处理厂面临的一大难题。研究表明，污水厂每天产生的初沉污泥和活性污泥本身就是比较稳定、可靠的可资源化利用的碳源。这些污泥含有丰富的有机物，通过合理的处理手段，如厌氧发酵，不仅能实现污泥减量，而且能够产生易生物降解的溶解性有机物(SCOD)及挥发性脂肪酸(VFAs)。挥发性脂肪酸作为生物脱氮除磷碳源回用到污水厂，可以强化对污水中氮磷等营养物的去除，对南方地区低碳源城市污水厂的达标排放和提标改造具有现实意义。但目前许多中小城镇污水厂剩余污泥的碳氮比(C/N)较低，不利于厌氧微生物代谢，产酸效率低。

近年来，农作物秸秆成为农业生产地区面源污染的新源头，因缺乏成熟经济的处置技术，每年夏、秋收季节，总有秸秆在田间焚烧，不仅成为大气污染的一大来源，还造成秸秆资源极大浪费。秸秆中含有大量的纤维素和半纤维素，这些物质在厌氧微生物作用下发酵降解后，能够产生很多具有高附加值的物质，如氢气、甲烷和挥发性脂肪酸等。将秸秆作为外加碳源添加至剩余污泥厌氧发酵过程，可以促进污泥发酵产酸过程中蛋白质的转化，增加挥发酸的累积量，解决了剩余污泥因碳氮比低而产酸效率低等问题。

因此，设计开发针对秸秆和剩余污泥联合厌氧装置，该装置可在适当的预处理条件下，达到细胞破壁(破壁作用)目的的同时，一定程度上破坏木质纤维的稳定结构(破稳作用)，从而提高污泥有机质的能源转化效率并充分实现有机固体废弃物循环利用，实现剩余污泥的减量化、资源化和农业固体废弃物的无害化、资源化。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种秸秆联合剩余污泥厌氧发酵产酸装置，该装置将污水厂剩余污泥处理处置与农业废弃物利用有机结合起来，剩余污泥和秸秆在厌氧装置中进行连续发酵产挥发性脂肪酸，产生的发酵液可作为碳源回用于污水处理工艺，从而实现固体废弃物(城市剩余污泥和农业秸秆)的资源化利用。

一种应用于秸秆联合剩余污泥共发酵产酸的装置，所述发酵产酸装置包括厌氧罐体，保温系统、搅拌系统和控制系统，所述厌氧罐体包括包括主罐体和保温层，所述主罐体设有进料装置和出料装置，所述进料装置与主罐体的上端相贯通，所述出料装置与主罐体的下端相贯通，所述保温层设置在主罐体的外部，所述保温层连接保温系统，所述搅拌系统设置在主罐体上，所述控制系统与保温系统、搅拌系统和所述进出料装置连接。

为了进一步实现本实用新型，所述主罐体的器壁的侧面内部设有温度探头，超声波液位计和pH检测仪。

为了进一步实现本实用新型，所述控制系统与温度探头，超声波液位计和pH检测仪连接。

为了进一步实现本实用新型，所述保温系统包括连接管，循环水泵，水箱和加热棒，所述连接管设置在保温层的上下两端，所述连接管左端与保温层相通，所述循环水泵设置在连接管上，所述连接管的右端连接有水容器，所述加热棒设置在水容器内部。

为了进一步实现本实用新型，所述搅拌系统包括搅拌系统自下至上主要包括由搅拌桨，搅拌轴，轴封、支撑座、传动装置、减速器和变频电机构成，轴封、支撑座、传动装置、减速器和变频电机均设置在厌氧罐体的上端，所述电机纵向设置，所述电机安装有减速器，所述电机的输出轴与搅拌轴纵向固定连接，所述搅拌桨设置在搅拌轴上，所述搅拌桨深入罐体底部。

为了进一步实现本实用新型，所述主罐体的上端还设有加碱装置。

为了进一步实现本实用新型，所述搅拌系统包括搅拌桨、搅拌轴、电机、轴承、和减震基座，所述电机设置在减震基座上，所述减震基座固定设置在主罐体的上端，所述减震基座的中部设有通孔，所述搅拌轴穿过通孔，所述搅拌轴与减震基座之间设有轴承，所述电机的输出轴与搅拌轴固定连接，搅拌桨安装在搅拌轴的周面。

为了进一步实现本实用新型，所述搅拌桨包括第一列桨叶、第二列桨叶，所述第一列桨叶、第二列桨叶设置在所述搅拌轴的周面，所述第一列桨叶与所述第二列桨叶交错排列，所述第一列桨叶的搅拌面与水平面之间的夹角为钝角，所述第二列桨叶的搅拌面与水平面之间的夹角为锐角，所述第一列桨叶、第二列桨叶的搅拌面上分别设有多个第一凹槽、第二凹槽。

为了进一步实现本实用新型，所述第一桨叶的搅拌面与所述水平面之间的夹角为130°，所述第二桨叶的搅拌面与所述水平面之间的夹角为50°。

为了进一步实现本实用新型，所述电机为步进电机，所述控制系统为PLC控制系统。

有益效果：

1、本实用新型提供了一种秸秆联合剩余污泥厌氧发酵产酸装置，该装置将污水厂剩余污泥处理处置与农业废弃物利用有机结合起来，剩余污泥和秸秆在厌氧装置中进行连续发酵产挥发性脂肪酸，产生的发酵液可作为碳源回用于污水处理工艺，从而实现固体废弃物(城市剩余污泥和农业秸秆)的资源化利用。

2、本实用新型通过PLC自动控制与温度探头，超声波液位计，pH检测仪和加碱装置，以及进出料装置、保温系统，搅拌系统控制连接，实现自动控制发酵过程。

3、本实用新型通过设有减震装置，能够减轻搅拌轴产生的震动，使电机工作稳定，通过搅拌轴与减震基座之间设有轴承，使减震基座承受大部分负荷，大大减轻了齿轮的磨损，提高设备的使用寿命。

4、本实用新型通过搅拌桨包括第一列桨叶、第二列桨叶，第一列桨叶、第二列桨叶的搅拌面均与水平面呈一定的角度，第一桨叶、第二桨叶倾斜设置，减少第一桨叶、第二桨叶在搅拌时的阻力，同时设置的第一凹槽、第二凹槽使得物料与第一桨叶、第二桨叶之间的摩擦大，便于带动物料，搅拌效率高，物料混合均衡，能量和药物传递性能强，有利于促进产酸反应进行；有利于减少气泡产生，保障发酵处于厌氧环境。

5、本厌氧装置结构严密，耐腐蚀性好，有良好的搅拌和混合性能以及高效的热量、质量、动量传递性能；在保持生物反应要求的前提下，降低耗能，有良好的热量交换性能，以维持生物反应的最适合温度；有合理的仪表控制。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的控制系统原理图；

图3为实施例二的结构示意图；

图4为实施例二的搅拌轴与第一列桨叶、第二列桨叶连接的主视图；

图5为实施例二的搅拌轴与第一列桨叶、第二列桨叶连接的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步地详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，本具体实施的方向以图1方向为标准。

本实用新型提供了一种秸秆联合剩余污泥厌氧发酵产酸装置，该装置将污水厂剩余污泥处理处置与农业废弃物利用有机结合起来，剩余污泥和秸秆在厌氧装置中进行连续发酵产挥发性脂肪酸，产生的发酵液可作为碳源回用于污水处理工艺，从而实现固体废弃物(城市剩余污泥和农业秸秆)的资源化利用。

该装置主要包括厌氧罐体1、保温系统2、搅拌系统3和控制系统4，其中，厌氧罐体1主要包括主罐体11和保温层12，其中保温层12设置在主罐体11的外部，主罐体11的材质选用具有良好的耐腐蚀性和耐热性的，本实用新型优选采用高镍铬钢，有较好的耐腐蚀性和耐热性。与一般不锈钢相比，其含有少量的钛，钛的加入可防止晶间腐蚀，因为钛是一种具有高化学活性的金属，它对大多数腐蚀介质都呈现出特别优异的耐腐蚀性。另外，这种材质在高温下仍有很高的强度，在低温下仍有很好的塑性和韧性；

主罐体11上端设有进料口111，与主罐体11的内腔贯通，进料口111上设有进料管和阀门和进料泵，用来将预浓缩后的污泥泵入罐体内，以及在进料口111的对称位置设有设备监测孔，主罐体11的器壁的侧面内部设有温度探头112，超声波液位计113，pH检测仪114，以监控系统的进出泥量、温度和pH，主罐体11的上端还设有加碱装置115，可采用连接管和阀门以及加碱泵组成，主体罐11底部下底为椭圆形封头，中心位置设置出料口116，出料口116下端设置有电磁阀和不锈钢污泥泵(图中未示)，用以控制厌氧罐的排泥，主罐体11中部对称设置两个玻璃观察孔(图中未示)，通过照明灯的照射，可以清晰地观察发酵液的传质形态和污泥状况；

保温层12材质选用不锈钢，保温层12与主罐体11通过水进行传热，保温层12与主罐体11之间具有空隙，空隙内填充水。

保温系统2包括连接管21，循环水泵22，水箱23，加热棒24，其中，连接管21设置在保温层12的上下两端，且连接管21左端与保温层12相通，底端的连接管21上设有循环水泵22，连接管21的右端连接有水箱23，水箱内装满水，水箱23内设有加热棒24，温度探头113设置在主罐体11的内部，温度探头113能够检测到主罐体11内部的温度，温度探头113检测厌氧罐内部水温值低于设定温度时，控制系统4启动循环水泵22，循环水泵22实现保温层内水体和加温水箱23内水体交换，同时热水箱23内加热棒24开始工作，热水由循环水泵22将其由下至上经过保温夹层，并回流至热水箱23，实现热水与厌氧罐的热交换，如此周而复始的工作，保温层12内水温和热水箱温度平衡，保温层通过热交换提升厌氧罐内液体温度，直至厌氧罐内液体温度达到设定值。

搅拌系统3在厌氧罐中心轴向设置，搅拌系统3自下至上主要包括由搅拌桨31，搅拌轴32，轴封、支撑座、传动装置、减速器和变频电机33构成，轴封、支撑座、传动装置、减速器和变频电机33均设置在厌氧罐体1的上端，电机33纵向设置，电机33安装有减速器，电机33的输出轴与搅拌轴32纵向固定连接，搅拌桨31深入罐体底部，搅拌桨31为两叶式，固定连接搅拌轴32在周面上，从上至下设置为多个，桨叶式搅拌器使物料在纵向上由下而上循环，防止物料在底部堆积，提升厌氧罐内部剩余污泥和秸秆的混合效果，物料混合均衡，能量和药物传递性能强，有利于促进厌氧产酸反应进行；而且减少气泡产生，保持发酵厌氧环境。该装置采用的搅拌系统有效地保证发酵过程传热和传质。

控制系统4为基于PLC的厌氧发酵自动控制系统，运行分为单体手动操作和自动控制系统两种工作方式，手动/自动控制工作方式可不停机切换。PLC控制系统4与温度探头112，超声波液位计113，pH检测仪114和加碱装置115，以及进出料装置、保温系统2，搅拌系统3控制连接，实现发酵过程自动控制。

本实用新型的工作过程：厌氧产酸系统日常运行采用PLC自动控制，污泥停留时间为8d，系统序批式运行，每日定时开启出泥电磁阀和排泥泵，从厌氧罐排出混合液至指定液位，之后顺序开启进泥泵，将预浓缩后的污泥泵入罐体内至指定液位。进、出泥过程中，搅拌器一直开启(转速50r/min)，以使物料混合均匀，并保持稳定的污泥停留时间。进泥完毕后，系统根据监测到的pH自动开启加碱泵(碱为氢氧化钠)，保持系统pH稳定在10.0左右，进入正常的产酸过程。

发酵产物从出料口116排出并收集，在氮磷回收装置内实现固液分离，发酵液作为碳源回用于污水处理工艺，滤渣回收氮磷资源。

外界温度未达到发酵所需温度时，系统自动开启保温系统2，通过热交换器保障厌氧罐达到预定温度。

实施例二

本实施例在实施例一的基础上，考虑到搅拌系统3的搅拌效率以及在搅拌过程中会产生振动，为了克服这一问题，本实施例的搅拌系统还可采用以下方式实现，搅拌系统3包括搅拌桨31、搅拌轴32、电机33、轴承34、和减震基座35。搅拌桨叶31、减震基座35固定设置在主罐体11的上端，减震基座35的中部设有通孔，搅拌轴32穿过通孔，搅拌轴32与减震基座35之间设有轴承34，通过减震基座35承受大部分负荷，大大减轻了齿轮的磨损，减震基座35上设有电机33，电机33的输出轴与搅拌轴32固定连接，从而电机33驱动搅拌轴转动，搅拌桨31安装在搅拌轴32的两端。

上述电机33为步进电机可对搅拌轴32正反转，搅拌桨31包括第一列桨叶311、第二列桨叶312，其中第一列桨叶311、第二列桨叶312设置在搅拌轴32的周面，且第一列桨叶311和第二列桨叶312交错排列，第一列桨叶311的搅拌面3111与水平面310之间的夹角A为钝角，第二列桨叶312的搅拌面3121与水平面310之间的夹角A位锐角，减少了第一列桨叶311、第二列桨叶312在搅拌时的阻力，第一列桨叶311、第二列桨叶312的搅拌面3111、3121上设有多个第一凹槽3112、3122，增大了第一列桨叶311、第二列桨叶312与物体之间的摩擦，便于带动物料。

本实用新型优选第一列桨叶311、第二列桨叶312分别包括沿轴向排列的三个第一列桨叶311、第二列桨叶312。

其中，第一桨叶311的第一搅拌面3111与水平面310之间的夹角A为130°，第二例桨叶312的第二搅拌面3121与水平面310之间的夹角为50°。

第一凹槽3112、第二凹槽3122的数量均为四个，其中截面均呈V形，但局限于此。

本实施例中的搅拌装置，启动电机33，带动搅拌轴32正转，同时搅拌轴31上的三个第一桨叶311、三个第二桨叶312分别通过第一搅拌面3111的第一凹槽3112和第二搅拌面3121的第二凹槽3122带动物料同时往一个方向搅拌，当电机33反转时，三个第一桨叶311、三个第二桨叶312带动物料往相反方向搅拌，本实用新型的搅拌装置便与带动物料，阻力小，搅拌效率高。

其它均与实施例一相同，在此不做描述。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式，本实用新型并不局限于上述实施方式，在实施过程中可能存在局部微小的结构改动，如果对本实用新型的各种改动或变型不脱离本实用新型的精神和范围，且属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型。