CN102153388A - 循环式污泥生物发酵塔、处理系统和处理方法 - Google Patents

循环式污泥生物发酵塔、处理系统和处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种循环式污泥生物发酵塔，其包括塔体、设于塔体顶部的可开合的塔盖、设于塔体底部的储料罐；平行设于塔体内的多层可转动的发酵装置，该发酵装置将塔体内腔沿其轴向分割为多层发酵仓，每层发酵装置下部设有与一鼓风机相通的通风供氧管道、每层发酵装置上部设有与一引风机相通的出气管道、每层发酵装置上部设有监测装置，该监测装置接受控制室的控制；驱使发酵装置和塔盖运动的机构、鼓风机和引风机均接受控制室的控制。本发明还公开了循环式污泥生物处理系统及处理方法。本发明可以高效率、低能耗及连续稳定地对污泥进行工业化的生物发酵干化处理。

Description

循环式污泥生物发酵塔、处理系统和处理方法
技术领域
本发明涉及对污泥进行工业化生物干化处理的设备，特别是涉及一种能够实现连续循环发酵过程的污泥生物发酵干化处理设备以及处理方法。
背景技术
城市污泥不仅含水率高，还含有有机物质、重金属、氮磷及病原微生物和寄生虫卵，易腐烂，散发出强烈的臭气，如不对其进行有效地处理处置，将破坏环境，污染土壤和水体，危害人类健康。污泥的常规处置方式是主要有焚烧、填埋、堆肥和投海等。焚烧处理处置不仅受技术和设备的限制，还耗能大、费用高，并会造成大气污染；填埋方法受场地、环境等条件影响；投海处置的方法会污染海洋，目前已明令禁止。
污泥微生物堆肥处理能利用发酵过程中产生的高温杀死病原微生物和寄生虫卵，并能除臭。发酵后的产品能作为绿化营养土和有机基材进行土地利用，使污泥变废为宝，是目前各个国家着重推行和研究的技术。近年来，微生物堆肥处理技术有了很大的发展，主要表现在辅料的选择，重金属的钝化，微生物菌种，不同的堆肥、翻堆和监控装置等，如“城市污水厂污泥资源化处置成套设备”(CN101143758A)公开了一套包括预混合器、生物反应器、输送设备、供热和通风装置及控制系统的污泥处理设备，“多层发酵仓污泥高温好氧发酵工艺”(CN101549942A)公开了一种污泥和辅料计量混合、破碎后，在一次发酵仓发酵，然后通过翻转底板使物料跌入二次发酵仓对污泥进行处理的工艺和装置。
微生物堆肥过程中的翻堆技术是决定物料是否充分发酵的关键因素，如果翻堆得当，不仅能为好氧微生物提供充足的氧气，使发酵充分，而且缩短发酵时间，并能有效降低物料中的水分。上述公开的方法中前者需要热源进行干燥，以及利用多个浆式搅拌釜对物料进行搅拌，因此，能耗大；多层结构生物反应器没有实现循环发酵，因此，效率低。后者使用的发酵只有两层，只能对物料进行一次翻堆，难以实现物料多次翻堆，因此，发酵周期长(24～30天)。
发明内容
本发明为了解决现有污泥微生物发酵处理效率低、能耗大和周期长的技术问题，提出一种高效、低能耗、能够实现对物料进行良好通风和多次翻堆并能够连续稳定地对污泥进行工业化的生物干化处理设备及处理方法。
为了解决所述的技术问题，本发明提出的循环式污泥生物发酵塔，其包括塔体、设于塔体顶部的可开合的塔盖、设于塔体底部的储料罐；平行设于塔体内的多层可转动的发酵装置，该发酵装置将塔体内腔沿其轴向分割为多层发酵仓，每层发酵装置下部设有与一鼓风机相通的通风供氧管道、每层发酵装置上部设有与一引风机相通的出气管道、每层发酵装置上部设有监测装置，该监测装置接受带有计算机系统的控制室的控制。驱动发酵装置和塔盖运动的机构、鼓风机和引风机均接受带有计算机系统的控制室的控制。
本发明提出的使用循环式污泥生物发酵塔的循环式污泥生物处理系统，其包括多个发酵塔、污泥料仓、辅料仓和菌剂储罐；设于辅料仓口上方的辅料输送带、设于辅料输送带上方的粉碎机、联通粉碎机的辅料给料带；污泥仓通过污泥输送系统与设于辅料仓下部的辅料计量回转阀的出口以及设于菌剂储罐下部的菌剂输送计量泵出口汇合并与一搅拌机联通，该搅拌机下方设有一破碎机，该破碎机与一混合料输送带联通；混合料输送带上设有移动式下料器，混合料输送带位于发酵塔的顶部；发酵塔的储料罐的下方设有经由支架支撑的传送带，该传送带联通一包装间；引风机的出口与一吸附塔联通，污泥输送系统、辅料计量回转阀、菌剂输送计量泵、搅拌机和破碎机均接受带有计算机的控制室控制。
本发明提出的循环式污泥生物处理方法，其步骤如下：
步骤一、将污泥、辅料和菌剂按重量比或体积比配置，并送至搅拌机进行搅拌混合；
步骤二、将污泥、辅料和菌剂充分搅拌混合后，送至破碎机进行破碎，破碎后的混合物料，再输送至发酵塔的上方；
步骤三、打开发酵塔塔盖，将混合物料铺设到第一层发酵仓中呈水平关闭状的发酵装置上，关闭发酵塔塔盖，对第一层发酵仓中的混合物料通风供氧，促使其发酵，发酵积聚的热汽抽出并输入吸附塔内，经干燥和除臭处理后排出；
步骤四、发酵一段时间后，转动第一层发酵仓中的发酵装置，使其上的混合物料下落至第二层发酵仓中呈水平关闭状的发酵装置上；而第一层发酵仓中的发酵装置回复到水平关闭状态，混合物料又铺设到其发酵装置上，接着对发酵塔内的所有混合物料通风供氧发酵；发酵积聚的热汽抽出并输入吸附塔内，经干燥和除臭处理后排出；
步骤五、以此类推，使得混合物料由发酵塔顶部向下部，层层发酵，并向下一层落下，就进行一次翻堆，如此循环，直至混合物料在发酵塔最下层发酵仓中发酵完全；
步骤六、打开最下层发酵仓发酵装置，发酵完全的混合物料经由传送皮带输送至包装问，包装成袋。
本发明同现有的发明专利相比，具有处理速度快、周期短，干化效果好，处理过程不产生废液和废物，封闭式处理环境安全，充分利用空间占地面积少，投资和运行成本明显低于污泥焚烧和热干化处理等特点，1个发酵塔可以处理污泥的量为15.75吨/日(污泥容重1.05吨/m3)，可根据需处理的污泥量来灵活配置发酵塔的个数。例如，如果污泥处理量为110吨/日，则需配置7个发酵塔。这样就实现了对城市污泥连续循环稳定的工业化处置。由于“V”形结构的底板与固定在其上的多孔板之间形成一定的空间，转筒上的通气孔开口于其中，使得通风阻力小，与常规方法相比较，不仅有利于堆料的完全发酵，而且堆料发酵时所需的风压、风量均较小，这也大大了减低了能耗和运行费用；另外，由于本发明采用了多层发酵仓，每层发酵仓的底板由并列的多块可转动的“V”形结构的底板组成，通过转动底板来实现堆料的翻堆换仓，整个发酵装置使得发酵过程能实现多次的翻堆换仓，既省去现有的对堆料进行搅拌的翻堆机械设备，又有利于堆料的完全发酵，缩短了发酵周期，大大了减低了能耗和运行费用。底板的打开和关闭、通风供氧系统、监测系统和引风系统均由带有计算机系统的控制台控制，整个装置便于自动化操作。
附图说明
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细的说明，其中：
图1为本发明的循环式污泥生物发酵塔的剖切示意图；
图2为本发明发酵装置的剖切示意图；
图3为本发明发酵塔中的转筒剖切示意图；
图4为本发明循环式污泥生物处理系统的配置示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提出的循环式污泥生物发酵塔的较佳实施例，该发酵塔包括塔体41、设于塔体顶部的可开合的塔盖24、设于塔体底部的储料罐28。平行设于塔体内的八层可转动的发酵装置。该发酵装置将塔体41内腔沿其轴向分割为八层发酵仓26，每层发酵装置下部设有与一鼓风机16相通的通风供氧管道301、每层发酵装置上部设有与一引风机19相通的出气管道3、每层发酵装置上部设有监测装置，并接受带有计算机系统的控制室21的控制；驱动发酵装置和塔盖运动的机构、鼓风机和引风机均接受控制室的控制。
本实施例，请结合图2，每一层的发酵装置包括：六块并列设置的横截面呈“V”形结构的底板23、设于该底板顶部的多孔板31，该底板尖角部通过肋板28与转筒29(请结合图3)连接，该转筒的壁体上均布有通气孔33。该转筒外圆还设有驱动转筒转动的齿轮机构30，鼓风机16通过风量、风压控制阀25及通风供氧管道301与转筒29相通。两底板23之间设有一立柱32，底板与立柱之间以及底板与塔体内壁之间均留有供底板转动的间隙。监测装置包括：设于每层发酵仓的中部的pH值计和温湿度检测仪27、含氧检测仪22。发酵塔的总容积为140m3，其中发酵仓的每层的容积相同为15m3，其总容积为15×8＝120m3，储料罐28的体积为20m3。
如图4所示，本发明提出的循环式污泥生物处理系统，其包括多个的发酵塔15、污泥仓2、辅料仓4和菌剂储罐9、设于辅料仓4口上方的辅料输送带10、设于辅料输送带上方的粉碎机11、联通粉碎机的辅料给料带12。污泥仓2通过污泥输送系统40与设于辅料仓4下部的辅料计量回转阀5的出口以及设于菌剂储罐9下部的菌剂输送计量泵8出口汇合并与一搅拌机6联通，该搅拌机下方设有一破碎机7，该破碎机与一混合料输送带13联通。混合料输送带上面设有移动式下料器14，混合料输送带位于发酵塔15顶部。发酵塔15的储料罐28的下方设有经由支架17支撑的传送带18，该传送带联通一包装间42。引风机19的出口与一吸附塔20联通，污泥输送系统40、辅料计量回转阀5、菌剂输送计量泵8、搅拌机6和破碎机7均接受带有计算机系统的控制室的控制。
本发明循环式污泥生物处理方法如下：辅料由辅料给料带12运输至辅料粉碎机11进行粉碎，粉碎后再由辅料输送带10运至辅料料仓4。同时污泥运输车1将污泥送至污泥仓2。辅料通过辅料计量回转阀5、污泥由污泥输送系统40、菌剂储存罐9中的菌剂由菌剂输送计量泵8同时按比例配置，送至搅拌机6进行搅拌，充分搅拌后再送至破碎机7进行破碎，破碎后的混合物料由输送带13送至发酵塔15的顶部。
此时发酵塔盖24打开，输送带13上面的移动式下料器14将混合物料铺设到发酵塔15的第一层发酵仓中的呈水平关闭状的发酵装置上。关闭发酵塔塔盖，鼓风机16鼓风，风量、风压控制阀25控制风量和风压，空气通过通气管道进入转筒29，再通过转筒上的通气孔33向多孔板31上的混合物料通风供氧，促使其发酵。由于转筒29上的通气孔与多孔板之间形成的空间，使得通风阻力小，有利于堆料的完全发酵。引风机19将发酵塔15内积聚的热汽抽入吸附塔20内，经过活性炭层吸附干燥和除臭处理后通过排出。
混合物料发酵一天后，齿轮机构30驱动转筒29转动第一层发酵仓中的发酵装置，使其上的混合物料下落至第二层发酵仓中呈水平关闭状的发酵装置上，如此转动使混合物料下落，相当于对混合物料进行了一次翻堆。而第一层发酵仓中的发酵装置回复到水平关闭状态，下料机14将混合物料又铺设到其发酵装置上，接着对发酵塔内的第一、二层发酵仓中的所有混合物料通风供氧发酵。引风机19将发酵塔15内积聚的热汽抽入吸附塔20内，经过活性炭层吸附干燥和除臭处理后通过排出。
混合物料在第二层发酵仓再次发酵一天后，又通过发酵装置的转动使混合物料落至第三层发酵仓。第二层发酵仓空出，第一层发酵仓中的混合物料落入第二层发酵仓。第一层发酵仓又空出，下料机又往第一层发酵仓布料。依次类推，整个发酵塔就实现了污泥的连续循环生物干化处理。发酵装置转动使其上的堆料下落，在下落过程中堆料改变了堆积结构，即发酵装置转动一次就对混合物料进行一次翻堆。如此循环，进入第八层发酵仓的最下面的一层混合物料，便经过了七次翻堆，八天发酵，发酵完全。
在上述发酵-翻堆过程中，每层发酵仓26内的pH值、温湿度检测仪27和含氧气检测仪22监测发酵过程中堆料的pH值、温度和湿度以及含氧量。发酵塔内积聚的热汽通过出气管道3由引风机19抽入吸附塔20，经过塔内的活性炭层进行吸附干燥和除臭处理后排出。监测装置监测到的信号传递至带有计算机系统的控制台21，控制台对信息处理后发出控制通风供氧装置和引风装置的指令；另外，污泥输送系统40、辅料计量回转阀5、菌剂输送计量泵8、搅拌机6和破碎机7都与控制台21相连，由控制台控制污泥、辅料和菌剂的输送量以及三者的搅拌和破碎过程。这样由控制台对发酵过程全程自动化控制。重复上述步骤，本发明可连续对污泥进行好氧发酵处理。
发酵塔最下面的物料经过八天生物发酵和干化后，泄入储料罐28，经传送带18输送至包装间42，包装成袋。
本发明：①能够连续循环地处理污泥；②封闭式发酵塔，处理过程不产生废液和废物；③独有的可转动的“V”形底板和带通气孔的轴能够对堆料进行良好的通风供氧和多次翻堆；④处理污泥的速度快，周期短(8天)；⑤占地面积小；⑥根据需处理的污泥量，可将发酵塔并联组合，从而实现污泥的工业化规模处理；⑦处理得到的产品松散无臭味，卫生学指标、营养学指标和重金属指标符合《城镇污水处理厂污泥处置——园林绿化用泥质》(CJ248-2007)标准，可作为绿化营养土和有机基材使用，实现了污泥的无害化、资源化处理处置。

Claims (10)

1.一种循环式污泥生物发酵塔，其特征在于，包括塔体(41)、设于塔体顶部的可开合的塔盖(24)、设于塔体底部的储料罐(28)；平行设于塔体内的多层可转动的发酵装置，该发酵装置将塔体(41)内腔沿其轴向分割为多层发酵仓(26)，每层发酵装置下部设有与一鼓风机(16)相通的通风供氧管道(301)、每层发酵装置上部设有与一引风机(19)相通的出气管道(3)、每层发酵装置上部设有监测装置，该监测装置接受控制室(21)的控制；所述的驱动发酵装置和塔盖运动的机构、鼓风机和引风机均接受控制室的控制。
2.如权利要求1所述的发酵塔，其特征在于，所述的多层发酵仓(26)为八层，每层发酵仓的容积相同。
3.如权利要求2所述的发酵塔，其特征在于，所述的发酵装置包括：多块并列设置的横截面呈“V”形结构的底板(23)、设于该底板顶部的多孔板(31)、设于该底板尖角部的壁体上均布有通气孔(33)的转筒(29)、设于该转筒外圆的驱动转筒转动的齿轮机构(30)，所述鼓风机(16)通过风量、风压控制阀(25)及通风供氧管道(301)与转筒(29)相通。
4.如权利要求3所述的发酵塔，其特征在于，所述的发酵装置包括六个并列设置的底板(23)，其下部通过肋板(28)与所述的转筒(29)连接，两底板之间设有-立柱(32)，底板与立柱之间以及底板与塔体内壁之间均留有供所述底板转动的间隙。
5.如权利要求1所述的发酵塔，其特征在于，所述的监测装置包括：设于每层发酵仓的中部的pH值计和温湿度检测仪(27)、含氧检测仪(22)。
6.如权利要求5所述的发酵塔，其特征在于，所述的发酵塔的总容积为140m3；所述的储料罐的体积为20m3；所述发酵仓每层的容积为15m3。
7.一种使用权利要求1所述发酵塔的循环式污泥生物处理系统，其特征在于，包括多个所述的发酵塔(15)、污泥仓(2)、辅料仓(4)和菌剂储罐(9)；设于辅料仓(4)口上方的辅料输送带(10)、设于辅料输送带上方的粉碎机(11)、联通粉碎机的辅料给料带(12)；所述的污泥仓(2)通过污泥输送系统(40)与设于辅料仓(4)下部的辅料计量回转阀(5)的出口以及设于菌剂储罐(9)下部的菌剂输送计量泵(8)出口汇合并与一搅拌机(6)联通，该搅拌机下方设有一破碎机(7)，该破碎机与一混合料输送带(13)联通；混合料输送带上面设有移动式下料器(14)，混合料输送带位于所述发酵塔(15)顶部；所述发酵塔(15)的储料罐(28)的下方设有经由支架(17)支撑的传送带(18)，该传送带联通一包装间(42)；所述引风机(19)的出口与一吸附塔(20)联通，所述污泥输送系统(40)、辅料计量回转阀(5)、菌剂输送计量泵(8)、搅拌机(6)和破碎机(7)均接受带有计算机的控制室的控制。
8.一种循环式污泥生物处理方法，其包括如下步骤：
步骤一、将污泥、辅料和菌剂按比例配置，送至搅拌机进行搅拌混合；
步骤二、将污泥、辅料和菌剂充分搅拌混合后，送至破碎机进行破碎，破碎后的混合物料，再输送至发酵塔的上方；
步骤三、打开发酵塔塔盖，将混合物料铺设到第一层发酵仓中呈水平关闭状的发酵装置上，关闭发酵塔塔盖，对第一层发酵仓中的混合物料通风供氧，促使混合物料发酵，发酵积聚的热汽抽出并输入吸附塔内，经干燥和除臭处理后排出；
步骤四、发酵一段时间后，转动第一层发酵仓中的发酵装置，使其上的混合物料下落至第二层发酵仓中呈水平关闭状的发酵装置上；而第一层发酵仓中的发酵装置回复到水平关闭状态，混合物料又铺设到其发酵装置上，接着对发酵塔内的所有混合物料通风供氧发酵；发酵积聚的热汽抽出并输入吸附塔内，经干燥和除臭处理后排出；
步骤五、以此类推，使得混合物料由发酵塔顶部向下部，层层发酵，并向下一层落下，就进行一次翻堆，如此循环，直至混合物料在发酵塔最下层发酵仓中发酵完全；
步骤六、打开最下层发酵仓发酵装置，发酵完全的混合物料经由传送皮带输送至包装间，包装成袋。
9.如权利要求8所述的处理方法，其特征在于，所述通风供氧的风量和风压、每层发酵仓的温度和湿度、pH值及含氧量通过控制台自动监测和反馈控制调节。
10.如权利要求9所述的处理方法，其特征在于，所述的辅料先经过粉碎，再与污泥以及菌剂进行混合搅拌。
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