一种生物淋滤反应器的制作方法

本实用新型属于污泥资源化利用技术领域，具体涉及一种生物淋滤反应器。

背景技术：

污泥的稳定化处理、安全处置和资源化利用已成为城市污水处理领域急需重点解决的问题。生物淋滤技术可以有效的去除污泥重金属、改善污泥脱水性能、消除病原菌、控制污泥恶臭，是一种具有广泛应用前景的污泥处理处置技术，对污泥的安全处置和资源化利用具有重要意义。在污泥生物淋滤过程中起主要作用的嗜酸性硫杆菌是好氧型化能自养菌，充足的氧气供应是其生长的首要条件。曝气强度和溶解氧的大小对生物淋滤酸化速度和底物单质硫的利用率产生很大影响。

目前的污泥生物淋滤反应器主要有气升式和机械搅拌式两种反应器，前者采用单独鼓风曝气，通过气体分布器和导流筒进行物料混匀和充氧，但常常存在气泡分散不均匀的现象；其高径比一般较大(4:1～10:1)，曝气强度往往超过1L/(min.L)，通气压力较大，需要较大的通气能耗；对于含有固体颗粒物的高浓度混合液，该反应器存在气液固混合不均、相间混合接触差和氧利用效率低下的问题。机械搅拌式反应器采用鼓风机曝气与机械搅拌的结合方式来进行搅拌和充氧，气体分布器位于机械搅拌器的下部，叶轮的搅拌作用使气体分散成为气泡，其曝气强度大于0.5L/(min.L)，存在耗能大和溶氧效率低的不足。

为了提高溶氧效率和搅拌效果，有效推动生物淋滤技术的工程化应用，需要对反应器的结构做进一步的改进。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种生物淋滤反应器。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种生物淋滤反应器，包括罐体、曝气搅拌装置及检测与控制系统；

所述罐体内壁设置有若干挡板，所述罐体侧壁包裹有加热夹套，所述罐体顶部开设有排气口和加料口，所述罐体侧壁上端开设有多个传感器连接孔、循环热水出口，所述罐体侧壁下端开设有循环热水进口，所述罐体底部开设有污泥排放口；

所述曝气搅拌装置包括驱动轴、驱动电机、消泡桨、直叶涡轮桨和斜叶涡轮桨，所述驱动轴为空心轴，所述驱动轴一端穿过所述罐体顶部并与所述驱动电机的输出轴连接，所述驱动轴另一端靠近所述罐体底部设置，所述消泡桨、直叶涡轮桨和斜叶涡轮桨均设置在所述罐体内，所述消泡桨、直叶涡轮桨和斜叶涡轮桨从上到下依次间隔套接在所述驱动轴上；

所述检测与控制系统包括pH计、溶解氧电极、氧化还原电位计、温度传感器、控制器和显示装置，所述pH计、溶解氧电极、氧化还原电位计和温度传感器分别安装在一个所述传感器连接孔内，所述pH计、溶解氧电极、氧化还原电位计、温度传感器和显示装置均与所述控制器电连接。

优选地，所述消泡桨包括第一套轴、至少两个连杆和至少两个蛇形栅，所述第一套轴套接在所述驱动轴上，所述连杆一端与所述第一套轴固定连接，两个所述连杆对称设置在所述第一套轴外壁上，所述蛇形栅固定在所述连杆上。

优选地，所述直叶涡轮桨包括第二套轴和至少三个垂直叶片，所述第二套轴套接在所述驱动轴上，三个所述垂直叶片均匀分布在所述第二套轴周围并与所述第二套轴固定连接。

优选地，所述斜叶涡轮桨包括第三套轴、曝气盘和若干倾斜叶片，所述曝气盘具有腔体，所述曝气盘上下表面均开设有若干通孔，所述驱动轴下端与所述曝气盘内部连通，所述第三套轴套接在所述驱动轴上，所述曝气盘套接在所述第三套轴上，所述倾斜叶片均匀分布在所述曝气盘的四周并与所述曝气盘固定连接。

优选地，所述罐体为圆柱状，其高径比为1～6/1。

优选地，所述挡板数量为3-6块，所述挡板宽度与所述罐体直径比为1/12～1/8。

优选地，所述直叶涡轮桨外周直径与所述罐体直径比为1/3-1/2，所述曝气盘外径与所述罐体直径比为1/4-2/3。

优选地，所述控制器为PLC控制器，所述显示装置为触摸屏。

本实用新型提供的生物淋滤反应器结构简单，所设计的斜叶涡轮桨既是搅拌桨，又是气体分布器，通过斜叶涡轮桨旋转产生的轴向和径向运动，在曝气盘表面形成一个低压区域，降低了供气系统的供气压力，上升的气泡在直叶涡轮桨的剪切分散作用下被分割成细小气泡，提高了气泡的弥散度，该生物淋滤反应器可以有效减少能源的消耗，减缓气体在液体中的逸出，提高溶氧的传质系数和溶氧效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的生物淋滤反应器的结构示意图；

图2为消泡桨的结构示意图；

图3为直叶涡轮桨的结构示意图；

图4为斜叶涡轮桨的结构示意图；

图5为本实用新型实施例1的污泥生物淋滤反应工艺图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

本申请所涉及的电路连接均为现有技术中的常规连接方式，所涉及的元件型号均为现有技术中的常规型号，连接结构未作说明的均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段连接，在此不再详述。

实施例1

本实用新型提供了一种生物淋滤反应器，具体如图1至图4所示，包括罐体1、曝气搅拌装置及检测与控制系统16；

罐体1内壁设置有若干挡板3，罐体1内壁设置有若干挡板3，挡板3是竖向焊接在罐体1内壁的长条形不锈钢板，挡板3均匀分布在罐体内壁。罐体1外部还配套设有热水加热装置和循环泵，罐体1侧壁包裹有加热夹套4，加热夹套4里面是空心的，热水从底部进入，然后从上部出来，外部可以连接热水加热装置。罐体1顶部开设有多个传感器连接孔2、排气口5和加料口6，罐体1侧壁上端开设有循环热水出口7，罐体1侧壁下端开设有循环热水进口8，罐体1底部开设有污泥排放口9，本实施例中传感器连接孔2为四个。

曝气搅拌装置是一种既有搅拌功能，又有曝气功能，是一种溶氧效率高的搅拌系统，包括驱动轴10、驱动电机11、消泡桨12、直叶涡轮桨13和斜叶涡轮桨14，驱动轴10为空心轴，驱动轴10一端穿过罐体1顶部并与驱动电机11的输出轴连接，驱动轴10一端与供气系统连接。驱动轴10另一端靠近罐体1底部设置，消泡桨12、直叶涡轮桨13和斜叶涡轮桨14均设置在罐体1内，消泡桨12、直叶涡轮桨13和斜叶涡轮桨14从上到下依次间隔套接在驱动轴10上，即消泡桨12靠近罐体1顶部设置，斜叶涡轮桨14套接在驱动轴10另一端，直叶涡轮桨13位于消泡桨12和斜叶涡轮桨14之间。

检测与控制系统16包括pH计、溶解氧电极、氧化还原电位计、温度传感器、控制器和显示装置，pH计、溶解氧电极、氧化还原电位计和温度传感器分别安装在一个传感器连接孔2内，pH计、溶解氧电极、氧化还原电位计、温度传感器和显示装置均与所述控制器电连接。控制器为PLC控制器，显示装置为触摸屏。通过触摸屏进行各种控制操作，触摸屏还实时显示罐体pH、溶解氧、氧化还原电位和温度的值。温度控制系统按照设定的夹套中水的温度和反应器中混合液的温度，分别控制热水加热装置和循环泵的自动开停，以调控反应温度。

本实施例中，消泡桨12包括第一套轴12-1、至少两个连杆12-2和至少两个蛇形栅12-3，带有蛇形栅12-3的消泡桨12可以抑制泡沫增加,由于在污泥混合液pH下降时，大量的异养菌发生解体，解体的细小污泥颗粒黏附在气泡中，泡沫粘性增强，进一步助长了泡沫的不易破裂，泡沫上升与栅条反复碰撞，搅破液面上的气泡，可以抑制泡沫的增长。第一套轴12-1套接在驱动轴10上，连杆12-2一端与第一套轴12-1固定连接，两个连杆12-2对称设置在第一套轴12-1外壁上，蛇形栅12-3固定在连杆12-2上。蛇行栅12-3的材质是轻质合金材料，是通过多次弯折形成的具有搅拌功能的蛇形器件，蛇形栅12-3垂直固定在连杆12-2上，蛇行栅12-3是一种机械消泡器，其作用是搅破液面上的气泡，抑制泡沫增加。

直叶涡轮桨13包括第二套轴13-1和至少三个垂直叶片13-2，第二套轴13-1套接在驱动轴10上，三个垂直叶片13-2均匀分布在第二套轴13-1周围并与第二套轴13-1固定连接。

斜叶涡轮桨14包括第三套轴14-1、曝气盘14-2和若干倾斜叶片14-3，曝气盘14-2具有腔体，曝气盘14-2上下表面均开设有若干通孔14-4，驱动轴10下端与曝气盘14-2内部连通，第三套轴14-1套接在驱动轴10上，曝气盘14-2套接在第三套轴14-1上，倾斜叶片14-3均匀分布在曝气盘14-2的四周并与曝气盘14-2固定连接。

当斜叶涡轮桨14的曝气盘14-2随驱动轴10旋转时，产生的搅拌力使混合液产生轴向和径向运动，从而在曝气盘14-2表面形成了一个低压区域，空气压缩机的气体很容易进入该低压区并溶于液体中，减少了空压机气压能源消耗。同时，上升的气泡在垂直叶片13-2和挡板3的剪切分散作用下被分割成细小气泡，从而增大了气体与液体的接触面积，减缓了气体在液体中的逸出，提高了溶氧的传质系数和溶氧效率

进一步地，罐体1为圆柱状，其高径比为1～6/1，挡板3数量为3-6块，挡板3宽度与罐体1直径比为1/12～1/8，直叶涡轮桨13外周直径与罐体1直径比为1/3-1/2，曝气盘14-2外径与罐体1直径比为1/4-2/3。本实施例中，罐体1的高径比为4/1，挡板3数量为4块，挡板3的形状为长条形，挡板3宽度与罐体1直径比为1/8，直叶涡轮桨13外周直径与罐体1直径比为1/3，曝气盘14-2外径与罐体1直径比为1/3。

在实际使用时，生物淋滤反应器还需和其它装置一起配合使用，如图5所示，包括原污泥池15、气体储罐17、空压机18和生物淋滤污泥池19。

原污泥池15与罐体1上的加料口6连通，空压机18与气体储罐17连通，气体储罐17与罐体1上的驱动轴10上端连通，罐体1上的排气口5与外界连通，气体储罐17的空气通过空心驱动轴10进入曝气盘14-2，为曝气盘14-2提供空气，生物淋滤污泥池19与罐体1底部的污泥排放口9连通。

生物淋滤反应器运行时，将原污泥池15中的原污泥泵入罐体1中，投加复合微生物菌种、微生物生长所需的能源物质和药剂。在检测与控制系统16中设定好温度、供气量、驱动轴转速，气体储罐17和空压机18为反应提供气体，保证反应器中的液体混合均匀和淋滤工艺要求的溶解氧浓度。运行5天后，Cr、Cu、Cd、Ni和Zn的去除率均达到最高值，分别为82.37％、87.80％、83.62％、89.12％和87.24％。生物淋滤污泥从反应器底部的污泥排放口9排放到生物淋滤污泥池19中。生物淋滤后的污泥，采用板框压滤机脱水，污泥含水率小于60％，达到城镇污水处理厂污泥处置土地改良用泥质标准(GB/T 24600-2009)。

以上所述实施例仅为本实用新型较佳的具体实施方式，本实用新型的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换，均属于本实用新型的保护范围。