一種城鎮汙水處理廠汙泥與生活垃圾一體化處理設備的製作方法

2023-06-01 04:16:31 2

專利名稱：一種城鎮汙水處理廠汙泥與生活垃圾一體化處理設備的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於汙泥處理技術領域。
背景技術：
隨著城市汙水處理技術的革新，處理程度的深化以及處理率的提高，汙泥的產生 量也在不斷增加，汙泥問題已成為當前影響城市發展的一大環境問題。因此，妥善地處理與 處置汙泥顯得尤為必要。同時隨著城市化進程的加快，生活垃圾的產量也在逐年增加，垃圾 中的有機質含量也隨著人民生活水平的提高而增加，厭氧堆肥(消化)作為生活垃圾處理 (汙泥穩定化)的工藝，具有減少垃圾和汙泥體積、殺滅病原微生物、改善垃圾和汙泥性能、 產生沼氣等優點，因而一直備受研究者的關注。如何妥善處置汙水處理廠產生汙泥是汙水淨化成功與否的決定性因素之一。汙 泥中蘊含著大量的生物質能，它們一般具有可生化降解性。有效利用這類生物質能源，對 減少汙泥汙染、實現環境和經濟的可持續發展具有重要意義。城市汙泥的厭氧消化是汙泥 處理中的重要方法之一，厭氧消化是汙泥處理常用的減容穩定工藝，具有能耗低、汙泥穩定 性好、產生沼氣等優點，與好氧消化相比厭氧消化操作的最大特點是要在專門的密封厭氧 反應器中進行，所以對設備的要求較高，根據反應所採用的溫度範圍可以分為低溫消化 (200C )、中溫消化(30°C -37°C )和高溫消化(45°C -55°C )。厭氧消化的最終產物是二氧 化碳和甲烷氣體。汙泥經過厭氧消化後可以達到減量化和穩定化的目的，同時可以回收一 部分資源，減輕後繼處理的負擔。這種方法在國內外應用廣泛，但是該工藝存在著負荷低、 運行不穩定，設備要求高、消化後的汙泥含水率較高等問題。隨著汙水生物處理技術的推廣 應用，厭氧消化具有廣闊的發展空間。對於小型的內循環汙泥濃縮厭氧消化反應器，汙泥處理量少，自身厭氧消化產熱 很難達到中溫消化的溫度要求，一般需要額外的熱量輸入。加熱方式一般採用直接加熱。這 就額外增加了汙泥處理過程的運行費用。生活垃圾的堆肥根據堆肥化過程中氧氣的供應情況可以把堆肥化過程分為好氧 堆肥和厭氧堆肥兩種。好氧堆肥是在通風條件好，氧氣充足的條件下藉助好氧微生物的生 命活動降解有機物，通常好氧堆肥堆溫高，一般在55-60°C時比較好，所以好氧堆肥也稱為 高溫堆肥；厭氧堆肥則是在通風條件差、氧氣不足的條件下藉助厭氧微生物發酵堆肥，厭氧 堆肥垃圾溫度一般維持在30-40°C。本實驗研究主要從小城鎮廢物(生活垃圾)再利用的 角度考慮，解決汙泥厭氧處理過程中的熱量輸入問題。目前，將汙水處理廠汙泥和城市生活垃圾聯合一體化處理還未見報導，研究的比 較多的是利用一定的生化反應器對汙泥或城市生活垃圾進行單獨處理或混合發酵。
發明內容本實用新型的目的在於針對現有技術存在的上述問題，提出一種城鎮汙水處理廠 汙泥與生活垃圾一體化處理設備，同時處理城鎮汙水處理廠汙泥與生活垃圾，汙泥經厭氧消化後含水率可由99%降至92%左右，汙泥有機質含量可降低20% -40%，汙泥的脫水性 能有明顯的提高；生活垃圾堆肥處理後可用作城市綠化肥料等用途。本實用新型的技術方案如下一種城鎮汙水處理廠汙泥與生活垃圾一體化處理設備，所述設備由內循環汙泥濃 縮消化一體化反應器和生活垃圾處理倉兩部分組成，兩個處理倉互不相通。所述內循環汙泥濃縮消化一體化反應器具有一外殼和設置在外殼上半部中央的 內腔，形成兩個汙泥處理倉汙泥外倉和汙泥內倉。汙泥外倉位於反應器外圍，是由反應器的外殼與內腔之間的空間形成，汙泥內倉 位於反應器中間，是由外殼的下半部和內腔內的空間共同形成，外殼的下半部收縮，縮小至 口徑與內腔相當，與內腔正對；汙泥外倉底部接有進泥管，頂部則設有出水堰和排水管，在 汙泥外倉的上部還設有三相分離器，在汙泥外倉產生的氣體經三相分離器分離後，通過通 氣孔進入氣液分離器內。氣液分離器頂部接有沼氣管，沼氣管通過洗氣瓶後，再接入集氣箱中。氣液分離器 底部接有內循環管，該管向下伸至汙泥內倉下部。內循環管被分隔成上下兩段，並在上段的 下端管壁上留有過水孔，在下段的上端管壁上留有過水過氣孔，內循環管的下段的下端底 部連接從外部接入的氣體回流管，氣體回流管與外部帶循環泵的集氣箱連接。汙泥內倉的底部即外殼的底部為漏鬥形的汙泥壓縮區，汙泥壓縮區的底部設排泥 管；所述垃圾倉圍繞於內循環汙泥濃縮消化一體化反應器外，垃圾倉的上方設置垃圾 進料口，下方設置垃圾出料孔，從垃圾倉內設置有曝氣管，曝氣管從垃圾倉上方一直伸到垃 圾處理倉下方，曝氣管上均勻設置通氣孔。利用上述設備進行處理的過程如下利用人工或泵吸的方式將汙泥送入高位配泥箱，汙泥採用間歇方式依靠重力作用 進入汙泥外倉中，經過重力濃縮和初步泥水分離，沉澱下來的汙泥經過汙泥外倉底部的過 水孔進入到汙泥內倉，在汙泥內倉內進行濃縮消化處理，然後經由三相分離器實現氣水、泥 水的分離，消化汙泥由汙泥內倉底部排泥管排出，沼氣則通過氣液分離器頂部的沼氣管進 入洗氣瓶，經洗氣後進入集氣箱，並通過集氣箱內的循環泵和氣體回流管抽至汙泥內倉的 內循環管內，回流的沼氣從內循環管下段的過水過氣孔溢出進入汙泥內倉，在回流沼氣的 循環帶動下，對汙泥內倉下部的汙泥進行攪拌，實現汙泥內倉的下部循環；汙泥內倉下部產 生的沼氣上升，帶動汙泥內倉中上部的混合液經過沼氣上升管提升至氣液分離器，被分離 的沼氣通過沼氣管進入集氣箱，分離出來的泥水混合液則將沿著內循環管上段回流，經過 過水孔回流到汙泥內倉中部，實現汙泥內倉的中上部循環，完成氣體攪拌過程；同時，在汙泥外倉的外圍的垃圾倉內填塞一定數量的垃圾，垃圾在垃圾倉內發酵 產熱產氣，一部分熱量通過汙泥外倉的倉壁傳至汙泥處理倉供汙泥消化，而另外一部分熱 量則用於保持垃圾倉內的溫度；通過鼓風機和曝氣管向垃圾倉供給空氣，並通過廢氣管收 集產生的廢氣，並做進一步處理。本城鎮汙水處理廠汙泥與生活垃圾一體化處理器主要針對生活垃圾和汙水處理 廠汙泥的資源化進行處理，該反應器系統可以建在汙水處理廠周圍。該反應器系統一方面 解決了汙水處理廠的汙泥問題，經處理後汙泥的脫水性能有了明顯的提高，汙泥中的有機物得到了部分的分解；另一方面有效地解決了城市生活垃圾的末端處理和處理過程中所產 生的滲濾液，其產生的堆肥可作為三峽庫區退耕還林的肥料，反應過程中所產生的氣體可 作為汙水處理廠的能源之一。本實用新型的優點如下①.可將城鎮汙水處理廠汙泥與城市生活垃圾在同一反應器中集中處理。②.可將外反應器垃圾生化反應過程所產生的熱量為內反應器汙泥生化反應過 程提供溫度條件。③.將外反應器垃圾生化反應過程所產生的氣體為內反應器汙泥生化反應過程 提供攪拌動力。④.所開發的技術與設備，可應用於小城鎮的汙水處理廠，將汙水處理廠和生活 垃圾處理廠集中在一起，將大大節約土地和處理廠的運行管理等費用。

圖1是城鎮汙水處理廠汙泥與生活垃圾一體化處理設備剖面圖；圖2是城鎮汙水處理廠汙泥與生活垃圾一體化處理設備的集氣箱剖面圖。
具體實施方式
以下結合附圖詳細說明本實用新型的結構參見圖1，該處理設備由內循環汙泥濃縮消化一體化反應器1和生活垃圾處理倉4 兩部分組成，反應器和處理倉互不相通。內循環汙泥濃縮消化一體化反應器具有兩個汙泥處理倉汙泥外倉2和汙泥內倉 3。汙泥外倉2位於反應器上半部，是由反應器的外殼與內腔之間的空間形成。汙泥內倉3位於反應器中間，是由外殼的下半部和內腔內的空間共同形成，外殼 的下半部收縮，縮小至口徑與內腔相當，與內腔正對，即與汙泥內倉3下部續接。汙泥外倉3下部接有進泥管20，底部與汙泥內倉3之間設有用於過水過泥的通孔 11，頂部則設有出水堰10和排水管14。在汙泥外倉2的上部還設有三相分離器7，頂部設有通氣孔12，通氣液分離器9。汙泥內倉3的頂部通過沼氣上升管26向上接氣液分離器9。氣液分離器9底部接 內循環管5，該管向下伸至汙泥內倉3下部。內循環管5被分隔成上下兩段，並在上段的下端以及下端的上端的管壁上留有用 於過水或過水過氣的通孔11，內循環管5的下端底部連接從外部接入的氣體回流管18，氣 體回流管18與外部帶循環泵的集氣箱17連接。氣液分離器9頂部接有沼氣管13，沼氣管13通過洗氣瓶16，再接入集氣箱17中。在氣體回流管18回流沼氣的帶動下，內循環管5的下部首先實現循環；然後回流 的沼氣從內循環管5的下半部分的過水過氣通孔11溢出進入汙泥內倉3中，與汙泥內倉3 產生的沼氣一道上升，並帶動汙泥內倉3中上部的混合液經過沼氣上升管26提升至氣液分 離器9，被分離的沼氣通過沼氣管13再進入集氣箱17，分離出來的泥水混合液則將沿著內 循環管回到汙泥內倉3中部，實現內反應室中上部循環。[0037]汙泥內倉3的底部即外殼的底部為漏鬥形的汙泥壓縮區6，汙泥壓縮區6的底部設 排泥管19。在汙泥外倉2和汙泥內倉3的上、中、下部分別接出有取樣口 15。在汙泥外倉 2的頂部還接有排廢氣管27垃圾倉4圍繞於內循環汙泥濃縮消化一體化反應器1外，垃圾處理倉4上方設置 垃圾進料孔21，下方設置垃圾出料孔22，垃圾倉內設置有曝氣管24，曝氣管24從垃圾倉上 方一直伸到垃圾倉下方，曝氣管24上均勻設置通氣孔。參見圖2，集氣箱17是空心長方體結構，內設有一臺循環泵，在長方體的外殼上留 有近進氣管口 A (接進氣管)，出氣管口 B (接出氣管)，電源線入口 C以及預留口 D。從汙泥 內倉和外倉產生的氣體通過沼氣管13收集，經洗氣瓶16淨化之後，再通過進氣管口 A進入 到集氣箱內，通過循環泵和出氣管進入到曝氣管內，氣體最後通過沼氣管再回到集氣箱內， 完成氣體的循環過程。整個處理設備有效容積為710L，其中汙泥處理倉容積約110L，垃圾處理倉容積約 600L。反應器高度為1.55m。汙泥由高位配泥箱25注入汙泥，高位配泥箱25中安裝有恆流 裝置，起調節和恆定流量的作用，進泥採用間歇方式。汙泥經高位配泥箱25進入設備的汙 泥倉進行濃縮消化處理，消化汙泥由反應器底部排泥管19排出，上清液由反應器出水堰10 排出，由水箱計量上清液體積。垃圾處理倉對生活垃圾進行堆肥處理，其中當垃圾處理倉進 行厭氧堆肥處理時產生的沼氣對汙泥倉的厭氧消化起到攪拌的作用，而汙泥厭氧消化產生 的沼氣由氣液分離器頂部經洗氣瓶16後，一部分儲存在集氣箱17內以用於汙泥的內循環 攪拌，多餘的部分經溼式氣體流量計計量排至室外，同時垃圾堆肥產生的熱量能對汙泥倉 汙泥消化反應提供熱量，可以保證汙泥厭氧消化的所需要的溫度條件。汙泥處理倉採用內循環汙泥濃縮消化技術處理汙泥；垃圾處理倉既可以採用厭氧 堆肥技術也可以採用好氧堆肥技術進行城鎮垃圾處理。汙泥倉與垃圾倉沒有直接的物質 交換，垃圾倉堆肥技術在夏天溫度高的時期採用厭氧堆肥即可保證自身良好的垃圾堆肥效 果，並且厭氧堆肥所產生的氣體可用來汙泥倉的攪拌，進而提高汙泥的厭氧消化效果；在冬 天等溫度低的時期採用好氧堆肥，可以保證良好的堆肥效果；汙泥倉的厭氧消化過程中可 以從設備垃圾倉的堆肥過程中汲取熱量以保證汙泥消化的中溫或高溫所需要的溫度條件， 而不需要直接外加熱源，可以降低汙泥及垃圾處理過程的能耗。反應器啟動取城鎮汙水處理廠汙泥作為接種汙泥(接種量為60L)，之後每天進泥 10L，五天之後汙泥倉中汙泥達到最大容積，反應器在負荷為IOL的情況下經過30d左右時 穩定運行，完成啟動。汙泥倉處理過程中的內循環通過外置集氣箱的循環泵進行汙泥倉的 循環攪拌。運行期主要是考察反應器垃圾倉中生活垃圾厭氧堆肥所產生的氣體、溫度對內 倉汙泥厭氧消化進程的影響和汙泥倉在不同有機負荷下的濃縮消化效果。在好氧堆肥的條件下，垃圾倉發酵溫度在35-40°C時即可保證汙泥倉中溫消化的 溫度條件(30-40°C )，處理後的汙泥具有良好的脫水性能且有機質含量有明顯的下降。汙泥倉厭氧消化後汙泥的含水率可從99%左右降低到92%左右，汙泥所含有機 質經厭氧消化後可降低20-40%，大大提高了汙泥的脫水性能。
權利要求一種城鎮汙水處理廠汙泥與生活垃圾一體化處理設備，其特徵在於所述設備由內循環汙泥濃縮消化一體化反應器和生活垃圾倉兩部分組成；所述內循環汙泥濃縮消化一體化反應器(1)由汙泥外倉(2)和汙泥內倉(3)組成；汙泥外倉(2)是由反應器的外殼與內殼之間的空間形成，汙泥內倉(3)位於反應器中心，是由內殼圍繞的空間形成；所述汙泥外倉(2)的下部收縮，縮小至口徑與汙泥內倉(3)相當，與汙泥內倉(3)下部續接；所述汙泥外倉(2)下部設置有進泥管(20)，與外部的高位配泥箱(25)連接，底部與汙泥內倉(3)之間設有用於過水過泥的通孔(11)，頂部則設有出水堰(10)和排水管(14)；在汙泥外倉(2)的上部還設有三相分離器(7)，在汙泥外倉(2)產生的氣體經三相分離器(7)分離後，通過通氣孔(12)進入氣液分離器(9)內；所述氣液分離器(9)頂部接出沼氣管(13)，沼氣管(13)通過洗氣瓶(15)後，再接入集氣箱(17)中；所述氣液分離器(9)底部接有內循環管(5)，該管向下伸至汙泥內倉(3)下部；所述內循環管(5)被分隔成上下兩段，並在上段的下端管壁上和下段的上端管壁上留有過水或過水過氣的通孔(11)；內循環管(5)的下端底部連接從外部接入的氣體回流管(18)，氣體回流管(18)與外部帶循環泵的集氣箱(17)連接；汙泥內倉(3)的底部為汙泥壓縮區(6)，汙泥壓縮區(6)的底部設排泥管(19)；所述垃圾倉(4)圍繞於內循環汙泥濃縮消化一體化反應器外，垃圾倉(4)上方設置垃圾進料口(21)，下方設置垃圾出料孔(22)，在垃圾倉(4)內設置有曝氣管(24)，曝氣管(24)與帶循環泵的集氣箱(17)相連，從垃圾倉(4)上方一直伸到垃圾倉(4)底部；在汙泥外倉(2)和汙泥內倉(3)的上分別接出有取樣口(15)。
專利摘要一種城鎮汙水處理廠汙泥與生活垃圾一體化處理設備，其由內循環汙泥濃縮消化一體化反應器和生活垃圾倉兩部分組成，兩個部分互不相通。內循環汙泥濃縮消化一體化反應器由汙泥外倉和汙泥內倉組成；汙泥外倉是由反應器的外殼與內殼之間的空間形成，汙泥內倉位於反應器中心，是由內殼圍繞的空間形成；生活垃圾倉包裹於內循環汙泥濃縮消化一體化反應器外層。本設備通過垃圾倉堆肥技術在夏天溫度高的時期採用厭氧堆肥即可保證自身良好的垃圾堆肥效果，並且厭氧堆肥所產生的氣體可用來汙泥倉的攪拌，進而提高汙泥的厭氧消化效果，在冬天等溫度低的時期採用好氧堆肥，可以保證良好的堆肥效果；汙泥倉的厭氧消化過程中可從垃圾倉的堆肥過程中汲取熱量即可保證汙泥消化的中溫或高溫所需要的溫度條件，而不需要直接外加熱源，可以降低汙泥及垃圾處理過程的能耗。
文檔編號C05F17/00GK201678597SQ20102019258
公開日2010年12月22日 申請日期2010年5月17日 優先權日2010年5月17日
發明者何強, 吳正松, 彭飛, 李果 申請人:重慶大學