一种厌氧消化与脱水热解的污泥循环处理系统的制作方法

1.本实用新型涉及污泥处理技术领域，具体涉及一种厌氧消化与脱水热解的污泥循环处理系统。


背景技术：

2.随着工业化程度的加速发展，污水处理厂不断增加、污水处理效率不断提高，污水处理的副产物
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污泥的数量也不断上升；污泥是介于液体和固体之间的浓稠物，其含水率高、有机物含量高、且含有大量重金属与病原体，容易腐化发臭，同时很难通过沉降进行固液分离。
3.长期以来，我国对于污泥的处理大都采用焚烧法和填埋法（如卫生填埋、直接焚烧、堆肥处理等），但污泥的填埋数量极大且逐年升高，不仅造成严重的资源浪费，污泥中的重金属与病原体含量还增加了土壤、地下水等被污染的风险，导致严重的生态环境破坏；同时，若直接对污泥进行焚烧，无法有效避免焚烧后产物对于环境的破坏、且极大浪费了污泥中的能源物质。因此，如何最大限度的回收污泥中的能源物质、降低污泥处理过程中环境污染的风险，同时提高污泥的处理效率、减少污泥处理成本，是目前污泥处理领域亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.针对以上现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种厌氧消化与脱水热解的污泥循环处理系统，该系统通过对污泥进行厌氧消化-脱水-热解的处理工艺，同时利用污泥热解后形成的生物炭作为催化剂、进行热解循环处理，不仅能够提高热解产能的效率、减少催化剂的消耗、强化各个环节中污泥处置工艺，还能有效避免环境污染，从而最大限度的利用污泥产生的能源物质、提高污泥处理效率、降低污泥处理成本。
5.本实用新型的目的通过以下技术方案实现：
6.一种厌氧消化与脱水热解的污泥循环处理系统，其特征在于：包括搅拌池、厌氧消化池、脱水装置、热解装置及循环运输装置，所述搅拌池与厌氧消化池、厌氧消化池与脱水装置之间通过输送泵连通，脱水装置与热解装置之间通过倾斜导管连接；所述热解装置包括外壳、热解腔、第一电机、第一转轴、螺旋叶片、加热芯体及氮气瓶，所述热解腔设置在外壳内且热解腔与外壳中轴线共线，所述第一电机设置在外壳一侧且第一电机输出端连接第一转轴，第一转轴（远离第一电机的一端）贯穿外壳与热解腔、且与热解腔远离第一电机的一侧内壁转动连接，第一转轴外壁套接螺旋叶片且螺旋叶片外壁与热解腔内壁接触，所述加热芯体设置在热解腔（外壁）与外壳（内壁）之间且位于热解腔中段，所述氮气瓶设置在外壳外壁、用于向热解腔内通入氮气；所述外壳靠近倾斜导管的一侧上端设置进料管、远离倾斜导管的一侧下端设置出料管；所述循环运输装置包括滑轨、运输组件及抬升组件，所述滑轨设置在地面且位于搅拌池、厌氧消化池、脱水装置与热解装置的下侧，滑轨上滑动连接运输组件且运输组件与出料管对应、运输组件用于将污泥热解后的生物炭进行收集运输，所
述滑轨位于搅拌池一侧的端部设置抬升组件、用于将运输组件抬升至搅拌池上端、从而将污泥热解后的生物炭导入搅拌池。
7.作进一步优化，所述搅拌池、厌氧消化池、脱水装置、热解装置均通过支架设置在地面上。
8.作进一步优化，所述搅拌池上端无盖、底部设置第二电机，所述第二电机输出端连接第二转轴且第二转轴（远离第二电机的一端）贯穿搅拌池底部、位于搅拌池内，所述搅拌池上端设置“十”字形支架、第二转轴上端与“十”字形支架中部转动连接；所述第二转轴位于搅拌池内的外壁设置多根搅拌杆。
9.作进一步优化，所述搅拌池上端设置用于通入污泥的排料管。
10.作进一步优化，所述厌氧消化池为密封池体、其上部设置第一导气管且第一导气管上设置第一电磁阀，第一导气管用于对厌氧消化池进行抽空气处理以及收集厌氧消化过程的气体。
11.作进一步优化，所述脱水装置设置一排水管、用于排出污泥中脱除的水分。
12.作进一步优化，所述外壳远离倾斜导管一侧的上端设置第二导气管且第二导气管上设置第二电磁阀，第二导气管用于排出热解腔内的空气以及收集热解过程的气体。
13.作进一步优化，所述氮气瓶输出端通过“l”形导管与热解腔靠近倾斜导管的一侧上端连通。
14.作进一步优化，所述出料管上设置导通阀，用于控制热解生物炭的出料。
15.作进一步优化，所述滑轨为两条且两条滑轨相互平行设置；所述运输组件包括运输滑块、支撑杆、电动伸缩杆及载物容器，所述运输滑块设置在滑轨上且滑动连接，运输滑块上端面且靠近抬升组件的一侧设置支撑杆、运输滑块上端面且远离抬升组件的一侧设置电动伸缩杆，所述支撑杆与电动伸缩杆上设置载物容器且载物容器底面分别与支撑杆、电动伸缩杆转动连接；所述抬升组件包括抬升本体支架、第三电机、螺纹杆及抬升块，所述抬升本体支架设置在地面上且与滑轨垂直，抬升本体支架靠近搅拌池的一侧设置竖直滑槽，所述第三电机设置在抬升本体支架上侧且第三电机输出端贯穿抬升本体支架上端面、位于竖直滑槽内，第三电机输出端连接螺纹杆且螺纹杆底端与竖直滑槽底面转动连接，所述抬升块位于两条滑轨之间，抬升块一侧卡入竖直滑槽内且滑动连接，抬升块套接在螺纹杆外壁且与螺纹杆螺纹连接。
16.作进一步优化，所述抬升块与运输滑块之间能进行相互定位卡合。
17.作进一步优化，所述抬升本体支架顶面高于搅拌池顶面。
18.作进一步优化，所述滑轨远离抬升组件的一侧设置收集装置，用于直接收集多余的热解生物炭。
19.本实用新型具有如下技术效果：
20.本技术通过厌氧消化池释放出污泥中的磷，然后通过厌氧消化-脱水处理-热解处理制备获得污泥沼渣热解生物炭，通过滑轨、运输组件与抬升组件的配合将获得的热解生物炭循环回流到搅拌池内，利用搅拌池实现热解生物炭与污泥的充分混合，然后再进行厌氧消化，通过热解生物炭促进污泥厌氧消化产能效率；同时，含有热解生物炭的沼渣在进行脱水时能够有效替代脱水调理剂，从而提高污泥的脱水性能、减少脱水剂的消耗；随后，含有热解生物炭的沼渣通过倾斜导管进入热解装置中进行热解、热解生物炭作为热解催化剂
使用能够有效提高污泥热解产能的效率、减少热解催化剂的消耗、降低热解能源的消耗，同时产生热解生物炭进行循环使用。并且，本技术系统中产生的厌氧沼气及热解气、生物质油气收集后能够有效转换为电能，从而实现能源的再生利用。
21.本技术系统实现了厌氧消化-脱水处理-热解处理的循环工艺，利用热解后的生物炭强化污泥处理的各个环节（即厌氧消化、脱水处理、热解处理等环节），从而有效提高污泥处理效率、降低污泥处理成本、减少污泥处理的消耗，同时有效避免处理过程中对生态环境的破坏。
附图说明
22.图1为本实用新型实施例中污泥循环处理系统的整体结构示意图。
23.图2为图1的a-a向剖视图。
24.图3为图1中b的局部放大图。
25.其中，10、搅拌池；100、输送泵；11、第二电机；12、第二转轴；13、“十”字形支架；14、搅拌杆；20、厌氧消化池；21、第一导气管；22、第一电磁阀；30、脱水装置；31、倾斜导管；40、热解装置；41、外壳；411、进料管；412、出料管；4120、导通阀；413、第二导气管；4130、第二电磁阀；42、热解腔；43、第一电机；44、第一转轴；45、螺旋叶片；46、加热芯体；47、氮气瓶；470、“l”形导管；50、循环运输装置；51、滑轨；52、运输组件；521、滑块；522、支撑杆；523、电动伸缩杆；524、载物容器；53、抬升组件；531、抬升本体支架；5310、竖直滑槽；532、第三电机；533、螺纹杆；534、抬升块；54、收集装置。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.如图1～3所示，一种厌氧消化与脱水热解的污泥循环处理系统，其特征在于：包括搅拌池10、厌氧消化池20、脱水装置30、热解装置40及循环运输装置50，搅拌池10与厌氧消化池20、厌氧消化池20与脱水装置30之间通过输送泵100连通（如图1所示，即两个输送泵100分别设置在厌氧消化池20下端两侧，且输送泵100的导管分别连通搅拌池10与厌氧消化池20、厌氧消化池20与脱水装置30），脱水装置30与热解装置40之间通过倾斜导管31连接（如图1所示，脱水装置30位于热解装置40上侧）；搅拌池10、厌氧消化池20、脱水装置30、热解装置40均通过支架设置在地面上（支架图中未具体标示，按本领域常规设计进行设置）。
28.搅拌池10上端无盖、底部设置第二电机11，第二电机11输出端连接第二转轴12且第二转轴12（远离第二电机11的一端）贯穿搅拌池10底部、位于搅拌池10内，搅拌池10上端设置“十”字形支架13、第二转轴12上端与“十”字形支架13中部转动连接；第二转轴12位于搅拌池10内的外壁设置多根搅拌杆14（如图1所示，搅拌杆14的数量根据实际情况进行设置）。搅拌池10上端设置用于通入污泥的排料管（排料管图中未具体标示，其设置位置以及大小根据实际情况进行选择）。
29.厌氧消化池20为密封池体、其上部设置第一导气管21且第一导气管21上设置第一
电磁阀22，第一导气管21用于对厌氧消化池进行抽空气处理以及收集厌氧消化过程的气体。
30.脱水装置30设置一排水管、用于排出污泥中脱除的水分（排水管图中未具体标示，按本领域常规设计进行设置）。
31.热解装置40包括外壳41、热解腔42、第一电机43、第一转轴44、螺旋叶片45、加热芯体46及氮气瓶47，热解腔42设置在外壳41内且热解腔42与外壳41中轴线共线（如图1所示），第一电机43设置在外壳41一侧且第一电机43输出端连接第一转轴44，第一转轴44（远离第一电机43的一端）贯穿外壳41与热解腔42、且与热解腔42远离第一电机43的一侧内壁转动连接，第一转轴44外壁套接螺旋叶片45且螺旋叶片45外壁与热解腔42内壁接触，加热芯体46设置在热解腔42（外壁）与外壳41（内壁）之间且位于热解腔42中段（如图1所示），氮气瓶47设置在外壳41外壁、氮气瓶47输出端通过“l”形导管470与热解腔42靠近倾斜导管31的一侧上端连通、用于向热解腔42内通入氮气；外壳41靠近倾斜导管31的一侧上端设置进料管411、远离倾斜导管31的一侧下端设置出料管412；出料管412上设置导通阀4120，用于控制热解生物炭的出料。外壳41远离倾斜导管31一侧的上端设置第二导气管413且第二导气管413上设置第二电磁阀4130（如图1所示），第二导气管413用于排出热解腔42内的空气以及收集热解过程的气体。
32.循环运输装置50包括滑轨51、运输组件52及抬升组件53，滑轨51设置在地面且位于搅拌池10、厌氧消化池20、脱水装置30与热解装置40的下侧（如图1所示），滑轨51上滑动连接运输组件52且运输组件52与出料管412对应、运输组件52用于将污泥热解后的生物炭进行收集运输，滑轨51位于搅拌池10一侧的端部设置抬升组件53、用于将运输组件52抬升至搅拌池10上端、从而将污泥热解后的生物炭导入搅拌池10（如图1所示）。具体的，滑轨51为两条且两条滑轨51相互平行设置（如图2所示）；运输组件52包括运输滑块521、支撑杆522、电动伸缩杆523及载物容器524，运输滑块521设置在滑轨51上且滑动连接，运输滑块521上端面且靠近抬升组件53的一侧（即图1、图3所示左侧）设置支撑杆522、运输滑块521上端面且远离抬升组件53的一侧（即图1、图3所示右侧）设置电动伸缩杆523，支撑杆522与电动伸缩杆523上设置载物容器524且载物容器524底面分别与支撑杆522、电动伸缩杆523通过转杆转动连接（如图3所示）；抬升组件53包括抬升本体支架531、第三电机532、螺纹杆533及抬升块534，抬升本体支架531设置在地面上且与滑轨51垂直（如图1所示），抬升本体支架531靠近搅拌池10的一侧设置竖直滑槽5310，第三电机532设置在抬升本体支架531上侧且第三电机532输出端贯穿抬升本体支架531上端面、位于竖直滑槽5310内，第三电机532输出端连接螺纹杆533且螺纹杆533底端与竖直滑槽5310底面转动连接，抬升块534位于两条滑轨51之间，抬升块534一侧卡入竖直滑槽5310内且滑动连接，抬升块534套接在螺纹杆533外壁且与螺纹杆533螺纹连接（如图2所示）。抬升块534与运输滑块521之间能进行相互定位卡合（具体卡合结构根据本领域常规设计进行设置，例如抬升块534上端面设置定位销、运输滑块521底面对应设置定位孔，通过抬升块534上移使得定位销插入定位孔中实现卡合）。抬升本体支架531顶面高于搅拌池10顶面。
33.滑轨51远离抬升组件53的一侧设置收集装置54，用于直接收集多余的热解生物炭。
34.工作原理：
35.使用时，首先将污泥排入到搅拌池10中，启动第二电机11、使其带动第二转轴12与搅拌杆14转动，从而对污泥进行搅拌、排出污泥内部多余的气体；然后启动输送泵100将搅拌池10内的污泥排入到厌氧消化池20内（注意：在将搅拌池10内的污泥排入到厌氧消化池20前，通过第一导气管21抽出厌氧消化池20内的空气并通入惰性气体、如氮气等，确保厌氧消化池20内为无氧状态，并向厌氧消化池20内投入高铁酸钾、可通过在厌氧消化池20上设置投料口进行高铁酸钾的投入），污泥进入厌氧消化池20后进行厌氧消化得到沼渣、并在厌氧消化过程中通过第一导气管21持续收集消化气体；厌氧消化完成后，通过输送泵100将厌氧消化池20内的沼渣排入到脱水装置30内进行脱水（脱水装置30可采用现有常见设备）；脱水完成后通过倾斜导管31通入到热解装置40内进行热解过程（可通过在倾斜导管31上设置电子开关实现脱水完成后的沼渣的通入）。
36.热解过程：初始时，通过氮气瓶47向热解腔42内通入氮气、并通过第二导气管413收集排出空气（此时导通阀4120关闭，气体与固体不通过出料管412）；待热解腔42内处于氮气气氛下后，启动第一电机43、使其带动第一转轴44页螺旋叶片45转动，从而将脱水后沼渣运输至热解腔42中段的热解区域，然后关闭第一电机42，同时启动加热芯体46加热至900℃进行热解，热解过程中持续通入氮气且通过第二导气管413持续收集排出热解气体与生物质油气；热解完成后，首先关闭加热芯体46，然后保持氮气通入使得热解腔42内的热解气体与生物质油气通过第二导气管413被完全收集，再关闭第二电磁阀4130、打开导通阀4120，启动第一电机43将热解生物炭运输至出料口412、并通过出料口412落在载物容器524进行运输。
37.运输过程：当载物容器524装满时，关闭导通阀4120、运输滑块521启动（可通过在载物容器524上设置重量传感器实现），运输滑块521向图1所示左侧运动，运动至抬升本体支架531时停止（通过在抬升本体支架531处设置限位传感器实现），同时第三电机532启动、带动螺纹杆533转动，从而带动抬升块534向上滑动，抬升块534首先与运输滑块521卡合、然后带动运输滑块一同上移，到达搅拌池10上侧时，第三电机532停机，电动伸缩杆523收缩使得载物容器524倾斜，从而将热解后的生物炭导入搅拌池10内，然后通入污泥进行搅拌，并通过第三电机532翻转与运输滑块521运动使得运输组件52回到初始位置（即图1所示的出料口412下侧），实现循环。
38.当载物容器524内的生物炭过多时，可直接在出料管412下侧便启动电动伸缩杆523，使得多余生物炭倒入收集装置54进行收集。
39.实验表明：添加含铁沼渣生物炭的污泥在厌氧消化时现对于未添加的污泥而言，甲烷累计产量提高66.54%、且添加含铁沼渣生物炭的污泥有效缩短产甲烷的滞后期；同时，添加含铁沼渣生物炭的污泥在厌氧消化时现对于未添加的污泥而言，其沼气中甲烷的占比提高10.46%。
40.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
41.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，
可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。