专利名称：一种强化污泥减量的污泥厌氧消化装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及污泥减量处理装置领域，具体涉及一种强化污泥减量的污泥厌氧消化装置。
背景技术：
截止到2009年年底，全国城镇污水处理量达到280亿立方米，湿污泥(含水率 80% )产生量突破2000万吨。根据调研结果显示，我国污水处理厂所产生的污泥，有80% 没有得到妥善处理，污泥随意堆放及所造成的污染与再污染问题已经凸显出来，并且引起了社会的关注。近几年我国污泥处理行业发展速度较快，受益于污泥处理行业生产技术不断提高以及下游需求市场不断扩大，污泥处理行业在国内和国际市场上发展形势都十分看好。 “十二五”期间，我国在污泥处理处置上的投资有望达到600亿。污泥的厌氧消化，是在无氧条件下依靠厌氧微生物，使有机物分解的生物处理方法。适用于有机物含量较高的污泥。1污泥厌氧消化的目的(1)减少污泥体积(2)稳定污泥性质(3)提高污泥的脱水效果(4)利用产生的甲烷气体(5)消除恶臭(6)提高污泥的卫生质量污泥厌氧消化是指污泥在无氧条件下，由兼性菌和厌氧细菌将污泥中的可生物降解的有机物分解成二氧化碳、甲烷和水等，使污泥得到稳定的过程，是污泥减量化、稳定化的常用手段之一。污泥厌氧消化是一个多阶段的复杂过程，完成整个消化过程，需要经过三个阶段， 即水解、酸化阶段，乙酸化阶段，甲烷化阶段。各阶段之间既相互联系又相互影响，各个阶段都有各自特色微生物群体。一般水解过程发生在污泥厌氧消化初始阶段，污泥中的非水溶性高分子有机物， 如碳水化合物、蛋白质、脂肪、纤维素等在微生物水解酶的作用下水解成溶解性的物质。水解后的物质在兼性菌和厌氧菌的作用下，转化成短链脂肪酸，如乙酸、丙酸、丁酸等，还有乙
醇、二氧化碳。甲烷化阶段发生在污泥厌氧消化后期，在这一过程中，甲烷菌将乙酸(CH3COOH)和 H2、CO2分别转化为甲烷。在整个厌氧消化过程中，由乙酸产生的甲烷约占总量的2/3，由CO2和H2转化的甲烷约占总量的1/3。产酸菌是兼性厌氧菌和专性厌氧菌，对PH，VFA，温度变化适应性强，增殖速度快；甲烷菌是专性厌氧菌，PH = 6. 4-7. 4，对PH，VFA，温度变化敏感，增殖速度慢。在污泥厌氧消化过程中，温度对有机物负荷和产气量有明显影响。研究表明，在污泥厌氧消化过程中，温度发生士3°C变化时，就会抑制污泥消化速度；温度发生士5°C变化时，就会突然停止产气，使有机酸发生大量积累而破坏厌氧消化。污泥厌氧消化系统中，各种细菌在适应的酸碱度范围内，只允许在中性附件波动。 微生物对PH的变化非常敏感。水解与发酵菌及产氢、产乙酸菌适应的pH范围为5. 0 6. 5， 甲烷菌适应的PH范围为6. 6 7. 5。如果水解酸化和乙酸化过程的反应速度超过甲烷化过程速度，PH就会降低，从而影响产甲烷菌的生活环境，进而影响污泥厌氧消化效果，然而，由于消化液的缓冲作用，在一定范围内避免这种情况的发生。
实用新型内容针对现有的污泥处理方法中成本和能耗较高、资源利用程度较低等缺点，本实用新型的目的在于提供了一种强化污泥减量的污泥厌氧消化装置，进一步提高污泥厌氧消化处理对污泥有机成分的降解率，降低污泥处理成本，提升废物的资源化利用率。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下一种强化污泥减量的污泥厌氧消化装置，包括污泥重力浓缩罐、污泥重力浓缩罐通过管路与一级污泥厌氧消化罐的污泥进口连接，一级污泥厌氧消化罐的污泥排出口通过管道与二级污泥厌氧消化罐的进泥端连接，一级污泥厌氧消化罐分别通过污泥热交换进口和污泥热交换出口与加热装置的两端连接，一级污泥厌氧消化罐内设有一级搅拌机，二级污泥厌氧消化罐内设有二级搅拌机，一级污泥厌氧消化罐和二级污泥厌氧消化罐分别通过沼气流量计与水封罐连接。进一步，如上所述的一种强化污泥减量的污泥厌氧消化装置，所述污泥重力浓缩罐带有刻度和阀门。进一步，如上所述的一种强化污泥减量的污泥厌氧消化装置，所述污泥重力浓缩罐的有效容积三等分，第一段的上方设有多余液体排出阀门，第三段的上方设有上清液排出阀门。进一步，如上所述的一种强化污泥减量的污泥厌氧消化装置，所述一级搅拌机设有双层叶片，二级搅拌机为单层叶片，一级搅拌机和二级搅拌机均与减速机连接。进一步，如上所述的一种强化污泥减量的污泥厌氧消化装置，所述污泥重力浓缩罐底部的水平位置高于一级污泥厌氧消化罐内的有效液位。进一步，如上所述的一种强化污泥减量的污泥厌氧消化装置，所述一级污泥厌氧消化罐和二级污泥厌氧罐均设有液位观察窗，底部均设有放空阀和放空口。进一步，如上所述的一种强化污泥减量的污泥厌氧消化装置，所述一级污泥厌氧消化罐和二级污泥厌氧罐均安装有雷达液位计、安全压力阀、沼气流量计、压力表、温度计禾口 pH计。进一步，如上所述的一种强化污泥减量的污泥厌氧消化装置，所述一级污泥厌氧消化罐上设有取样口，所述二级污泥厌氧消化罐上设有上清液排放口、污泥排出口和备用污泥排出口。再进一步，如上所述的一种强化污泥减量的污泥厌氧消化装置，所述污泥重力浓
4缩罐与一级污泥厌氧消化罐连接的管路上设有管路放空阀。更进一步，如上所述的一种强化污泥减量的污泥厌氧消化装置，所述一级污泥厌氧消化罐与二级污泥厌氧消化罐连接的管道上设有维修阀和虹吸阀。本实用新型的有益效果在于1)由于污泥重力浓缩罐的底部高于一级污泥浓缩罐的有效水位且带有刻度，投料不需要动力设备，也不需要计量设备，为水厂减少了设备的投入；2)由于一级搅拌机双层搅拌的作用，可以避免反应器内部出现死泥和搅拌死角；3)通过加热装置和搅拌装置能够很好的实现对反应的温度和PH值的控制，污泥可以达到较高比例的污泥减量效果，其中的有机污染物、蛔虫卵、细菌等有害物质能够得到彻底的去除；污泥厌氧消化后剩余的泥量约为原有投加污泥量的51%左右，这部分污泥的脱水性能经过污泥厌氧消化后得到很大的提高，如果经过深度脱水或者焚烧，污泥产量会更少；4)因为本实用新型采用两级污泥厌氧消化技术，反应会产生沼气，沼气可以作为维持反应温度或者进行深度脱水的能源，因此整个工艺无需外界能量的补充，做到在低能耗状态下，为水厂节约成本；5)与单级污泥厌氧消化装置相比，在总的SRT(污泥泥龄)相同的情况下，单级反应往往需要全程加热和搅拌，由于本实用新型在反应后期进入第二级污泥厌氧消化装置， 二级污泥厌氧消化装置的特点是不用加热和不用深度搅拌，并且泥水分离的更加充分。从而使得污泥减量效果更好，能耗方面更加的节能降耗。
图1为本实用新型一种强化污泥减量的污泥厌氧消化装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图与具体实施方式
对本实用新型做进一步的详细说明。由于本实用新型的污泥厌氧消化装置涉及的部件比较多，首先对附图中的附图标记所对应的部件名称进行说明101-污泥重力浓缩罐；20-1 —级污泥厌氧消化罐；301- 二级污泥厌氧消化罐； 401-水封罐；1-1-1-多余液体排出阀门；1-1-2-上清液排出阀门；1-2-管路放空阀；2-1-污泥进口 ；2-4- —级搅拌机；2-10-加热装置；2-9_1_污泥热交换进口 ； 2-9-2-污泥热交换出口 ；2-14-取样口 ；2-16-污泥排出口 ；2_17_维修阀；2_18_虹吸阀；3-1-进泥端；3-4-二级搅拌机；3-12-上清液排放口 ；3-13-备用排泥口 ；3-14-污泥排出口 ；3-15-污泥排出阀；2-雷达液位计；3-安全压力阀；5-沼气流量计；6-压力表；7_温度计；8-PH计； 9-放空口 ； 10-放空阀；11-液位观察窗。图1示出了本实用新型一种强化污泥减量的污泥厌氧消化装置的结构示意图，该装置主要包括带刻度的污泥重力浓缩罐101，一级污泥厌氧消化罐201、二级污泥厌氧消化罐301和水封罐401。带刻度的污泥重力浓缩罐101的有效容积分为三等分，第一段的上方设有多余液体排出阀门1-1-1，在第三段上方装有上清液排出阀门1-1-2，污泥重力浓缩罐101底部的水平位置高于一级污泥厌氧消化罐201内的有效液位，污泥重力浓缩罐101 的底部管路带有管路放空阀1-2，管路与一级污泥厌氧消化罐201的污泥进口 2-1连接；一级污泥厌氧消化罐201和二级污泥厌氧消化罐301利用液位差通过管道连接，污泥通过污泥排出口 2-16通过二级污泥厌氧消化罐的进泥端3-1进入二级污泥厌氧消化罐301，一级污泥厌氧消化罐201和二级污泥厌氧消化罐301都是通过上进下溢流的方式进出污泥，一级污泥厌氧消化罐201分别通过污泥热交换进口 2-9-1和污泥热交换出口 2-9-2与加热装置2-10的两端连接，通过加热装置对消化罐进行外部循环持续加热，可以有效地改善罐体内污泥的混合效果。两个污泥厌氧消化罐均通过沼气流量计5计量后进入到水封罐401，消化罐产生的沼气通过水封罐401去除水蒸气和固体杂质，然后收集进行资源化利用。一级污泥厌氧消化罐201和二级污泥厌氧消化罐301还设有搅拌机，一级污泥厌氧消化罐201 的一级搅拌机2-4设有双层叶片，二级污泥厌氧消化罐301的二级搅拌机3-4为单层叶片。 通过搅拌机对消化罐内的污泥进行搅拌能够有效提高污泥厌氧消化处理过程中对污泥有机成分的降解率和最终沼气的产率。一级污泥厌氧消化罐201和二级污泥厌氧消化罐301均安装有安全压力阀3，沼气流量计5，压力表6，温度计7和pH计8，顶部还安装有雷达液位计2，以便对两个污泥厌氧消化罐内的反应温度、沼气流量和PH值等相关参数进行实时的监控与调整。在一级污泥厌氧消化罐201和二级污泥厌氧消化罐301的上方设有液位观察窗11，底部还设有放空口 9 和放空阀10。一级污泥厌氧消化罐201上设有2个取样口 2-14，所述二级污泥厌氧消化罐 301上设有3个上清液排放口 3-12、污泥排出口 3-14、污泥排出阀3_15和备用污泥排出口 3-13，污泥从底部通过溢流方式从污泥排出口 3-14和污泥排出阀3-15排出消化罐。此外，污泥重力浓缩罐101与一级污泥厌氧消化罐201连接的管路上还设有管路放空阀1-2，一级污泥厌氧消化罐201与二级污泥厌氧消化罐301连接的管道上设有维修阀 2-17和虹吸阀2-18，以便于对连接管路的清理与维修。下面对使用该装置进行污泥厌氧消化处理的步骤进行简要介绍，主要包括以下步骤步骤1、首先预处理进入消化装置的污泥，将污水处理厂产生的剩余污泥引入污泥重力浓缩罐进行重力浓缩(有初沉池的污水厂把初沉池和二沉池的污泥混合后进行处理)，一般污水处理厂产生的剩余污泥的含水率为99%，重力浓缩3倍后进入厌氧消化装置。为了保证后期厌氧消化反应的稳定性，尽可能的保证浓缩污泥的含水率是一个恒定值； 在将污泥引入重力浓缩罐时，为了保证引入的污泥为浓缩罐的有效容积，即在重力浓缩罐第一段的刻度线上，保持多余液体排出阀i-1-i的打开状态，使得多余的污泥排出去；步骤2、污泥厌氧消化正式启动后，同时开启加热装置和搅拌，外部控温加热方式使系统内部温度保持在34 36°C，搅拌装置对污泥进行搅拌，使得反应装置内部污泥呈完全混合状态，控制PH至在6. 4 7. 5之间；步骤3、采取先排水后进泥方式进行投料，排水和进泥是停止加热和搅拌，为了尽可能增加厌氧消化的时间，投料时间尽可能的缩短，每天分为3个周期，每个周期的投料时间小于等于10分钟；步骤4、利用沼气流量计和沼气分析仪对产气量和产气纯度进行监测和分析；[0054]步骤5、一级污泥厌氧消化罐的停留时间为14 18天，二级污泥厌氧消化罐的停留时间为4 8天；步骤6、每天按周期排放上清液和污泥，保持进出料平衡。产生的气体计量后去除水分和杂质进行资源化利用。本实用新型的技术方案是首先把城镇污水处理厂日常运行产生的污泥含水率调节至96%左右，以满足污泥厌氧消化装置的反应要求。污水厂日常生产所产生剩余污泥的含水率一般为99%，引入本实用新型的污泥重力浓缩罐，观察计量刻度，等污泥层自然重力沉降到总体积的三分之一时，通过上清液排出阀门1-1-2排掉上清液，将96%左右的污泥溢流到一级污泥厌氧消化装置中进行厌氧消化反应，污泥厌氧消化装置的温度必须维持在 34 36°C。由于本实用新型中一级污泥厌氧消化罐的加热方式为外部循环加热装置，反应中产生的沼气，经过洗气提纯后，可以作为加热装置的能源，保证整个污泥厌氧消化系统的正常运行。本实用新型采用先排泥和上清液，然后进泥的方式进行反应。第二级污泥厌氧消化罐利用第一级污泥厌氧消化罐的余热进行污泥稳化和深度产气。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其同等技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求1.一种强化污泥减量的污泥厌氧消化装置，包括污泥重力浓缩罐(101)、污泥重力浓缩罐(101)通过管路与一级污泥厌氧消化罐(201)的污泥进口(2-1)连接，一级污泥厌氧消化罐(201)的污泥排出口(2-16)通过管道与二级污泥厌氧消化罐(301)的进泥端(3-1) 连接，其特征在于一级污泥厌氧消化罐(201)分别通过污泥热交换进口(2-9-1)和污泥热交换出口(2-9-2)与加热装置(2-10)的两端连接，一级污泥厌氧消化罐(201)内设有一级搅拌机(2-4)，二级污泥厌氧消化罐(301)内设有二级搅拌机(3-4)，一级污泥厌氧消化罐 (201)和二级污泥厌氧消化罐(301)分别通过沼气流量计与水封罐(401)连接。
2.如权利要求1所述的一种强化污泥减量的污泥厌氧消化装置，其特征在于所述污泥重力浓缩罐(101)带有刻度和阀门。
3.如权利要求1或2所述的一种强化污泥减量的污泥厌氧消化装置，其特征在于所述污泥重力浓缩罐的有效容积三等分，第一段的上方设有多余液体排出阀门(1-1-1)，第三段的上方设有上清液排出阀门(1-1-2)。
4.如权利要求1所述的一种强化污泥减量的污泥厌氧消化装置，其特征在于一级搅拌机(2-4)设有双层叶片，二级搅拌机(3-4)为单层叶片，一级搅拌机和二级搅拌机均与减速机连接。
5.如权利要求1或2所述的一种强化污泥减量的污泥厌氧消化装置，其特征在于所述污泥重力浓缩罐(101)底部的水平位置高于一级污泥厌氧消化罐(201)内的有效液位。
6.如权利要求1所述的一种强化污泥减量的污泥厌氧消化装置，其特征在于所述一级污泥厌氧消化罐(201)和二级污泥厌氧罐(301)均设有液位观察窗(11)，底部均设有放空口 (9)和放空阀(10)。
7.如权利要求1或6所述的一种强化污泥减量的污泥厌氧消化装置，其特征在于所述一级污泥厌氧消化罐(201)和二级污泥厌氧罐(301)均安装有雷达液位计(2)、安全压力阀(3)、沼气流量计(5)、压力表(6)、温度计(7)和pH计(S)0
8.如权利要求7所述的一种强化污泥减量的污泥厌氧消化装置，其特征在于所述一级污泥厌氧消化罐(201)上设有取样口(2-14)，所述二级污泥厌氧消化罐(301)上设有上清液排放口(3-12)、污泥排出口 (3-14)和备用污泥排出口(3-13)。
9.如权利要求5所述的一种强化污泥减量的污泥厌氧消化装置，其特征在于所述污泥重力浓缩罐(101)与一级污泥厌氧消化罐(201)连接的管路上设有管路放空阀(1-2)。
10.如权利要求7所述的一种强化污泥减量的污泥厌氧消化装置，其特征在于所述一级污泥厌氧消化罐(201)与二级污泥厌氧消化罐(301)连接的管道上设有维修阀(2-17) 和虹吸阀(2-18)。
专利摘要本实用新型公开了一种强化污泥减量的污泥厌氧消化装置，涉及污泥减量处理装置领域。该装置主要由污泥重力浓缩罐、一级污泥厌氧消化罐、二级污泥厌氧消化罐和水封罐组成，污泥重力浓缩罐与一级污泥厌氧消化罐的污泥进口连接，一级污泥厌氧消化罐与二级污泥厌氧消化罐利用液位差通过管道连接，两级污泥消化罐均通过上进下溢流的方式进出污泥，两级消化罐顶部的出气口通过管路与水封罐连接。消化罐中分别设置有搅拌机来改善搅拌效果，通过对一级污泥消化罐进行温控提高污泥厌氧消化处理对污泥有机分的降解率和最终沼气的产率，相对于单级污泥厌氧消化装置，该装置更加节能，剩余污泥的含水率更低，大大减少了污水处理厂后续污泥的处理量和处理成本。
文档编号C02F11/04GK202226760SQ20112035025
公开日2012年5月23日 申请日期2011年9月19日 优先权日2011年9月19日
发明者于明, 任翊, 张庭吉, 张志刚, 李昌春, 牛奕娜, 陈曦 申请人:北京华利嘉环境工程技术有限公司