CN102728180A - 污泥富氧发酵专用供氧系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了污泥富氧发酵专用供氧系统，包括空气增压及干燥系统、多个吸附塔、自动切换阀门组、氧气缓冲罐，该供氧系统通过变压吸附技术分离出空气中的氧气，直接向发酵系统提供，使用氧气而不是空气供氧，这样氧气浓度增加，保证了发酵系统的氧气供应，而且当鼓入发酵系统内部的氧气总量一定时，采用供氧系统鼓入发酵系统的气体流量要比采用空气时要大大减少，不会发生因气体流量过大导致发酵温度下降的现象。

Description

污泥富氧发酵专用供氧系统

技术领域

本发明涉及一种污泥富氧发酵专用供氧系统。

背景技术

工农业生产和城市生活废水处理产生大量污泥。目前常用的污泥处置方式有填埋、焚烧和土地利用等。污泥处置方式决定了污泥的处理方法，其中，高温好氧发酵法是最常用的一种技术手段。

污泥高温好氧发酵TAF（Thermophilic Aerobic Fermentation），是指污泥在以某种形式的有氧条件堆放过程中，污泥中的有机物在好氧微生物的作用下发酵和分解。好氧发酵是放热反应，期间温度升至55℃以上，故经过发酵，污泥一方面得到稳定，另一方面污泥中的病原菌得到杀灭。

高温好氧发酵的反应过程离不开氧气的参与。目前最常用的供氧方式是：强制通风（抽风、鼓风）和自然通风。事实上，在供氧问题上，关键问题不在于向发酵系统供应的氧的总量是否充分，而在于如何保证：时时有氧而又不过量通风，即：一方面要避免由于供氧不足使得发酵处理时间过长，同时产生臭气；另一方面又要避免由于过量通风，导致发酵温度下降，反应速度降低，过多地带出半产物，同时导致过高的能耗的运行费用。现有的强制通风或自然通风手段很难解决上述关键问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种污泥富氧发酵专用供氧系统，该系统通过变压吸附分离出空气中的氧气，然后直接向发酵系统供氧，这样一方面保证了氧气的供应，另一方面避免了过量通风。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案:一种污泥富氧发酵专用供氧系统，包括

空气增压及干燥系统；

能够从增压和干燥后的空气中连续制取氧气的多个交替变压吸附和解析的吸附塔，每个所述吸附塔均具有能够输入空气或排出解析气体的底部开口、能够输出氧气的顶部开口；

能够控制多个所述吸附塔交替吸附和解析的自动切换阀门组，该自动切换阀门组包括连接在每个所述吸附塔的底部开口和顶部开口上的吸附切换阀门、连接在每个所述吸附塔的底部开口上的解析切换阀门、连接在两个交替吸附和解析的吸附塔的顶部开口之间的均压切换阀门和吹扫切换阀门；

入口能够通过所述吸附切换阀门与所述多个吸附塔的顶部开口相连通的氧气缓冲罐。

具体实施时，所述氧气缓冲罐上或者该氧气缓冲罐的出口连接管路上安装有氧气浓度测量仪器或氧气流量计量装置，该氧气缓冲罐的出口连接管路上还安装有能够调节氧气流量的手动或自动控制阀门。

具体实施时，所述空气增压及干燥系统中空气增压设备采用鼓风机或空气压缩机，在所述空气增压设备采用鼓风机时，所述污泥富氧发酵专用供氧系统还包括抽真空泵，该抽真空泵通过所述解析切换阀门与所述每个吸附塔的底部开口相连接。

具体实施时，所述吸附塔内自下而上依次放置有能够使输入的空气均匀分布的气流分布器、能够吸附空气中的水分、二氧化碳以及烃类等杂质气体的填充剂、能够将经填充剂吸附净化后的空气中的氮气吸附的制氧分子筛、压紧机构。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的污泥富氧发酵专用供氧系统，通过变压吸附技术分离出空气中的氧气，直接向发酵系统提供，使用氧气而不是空气供氧，这样氧气浓度增加，保证了发酵系统的氧气供应，而且当鼓入发酵系统内部的氧气总量一定时，采用供氧系统鼓入发酵系统的气体流量要比采用空气时要大大减少，不会发生因气体流量过大导致发酵温度下降的现象。

附图说明

附图1为本发明的示意图。

具体实施方式

下面结合附图来进一步阐述本发明的结构。

参见图1，一种污泥富氧发酵专用供氧系统，包括空气增压及干燥系统1、二个吸附塔2、自动切换阀门组5、氧气缓冲罐3、抽真空泵4，空气增压及干燥系统1对周围的空气进行增压，并通过冷媒、冷却水换热等手段对空气进行降温除水，空气增压及干燥系统1中还能够设置过滤器，以除去空气中的尘埃颗粒和油气等杂质。二个吸附塔2中每个吸附塔2内自下而上依次放置有气流分布器、填充剂、制氧分子筛、压紧机构，气流分布器能够使输入的空气均匀分布，均匀分布的空气然后通过填充剂，空气中的水分、二氧化碳和烃类等杂质气体会被填充剂吸附，然后净化后的气体在通过制氧分子筛床层时，空气中的氮气分子被分子筛优先吸附，而氧气分子则可以顺利通过床层输出，即通过吸附塔2能够从空气中制取一定纯度的氧气。在一个吸附塔2吸附空气中的氮气以制取氧气时，另外一个吸附塔2内已经吸附饱和的填充剂和制氧分子筛在低压（常压或负压）下解析，即氮气和其他杂质气体会释放出来，排入大气，这样填充剂和制氧分子筛会获得再生，重新恢复吸附能力。图1中的二个吸附塔2是交替进行吸附和解析的，即一个吸附塔2吸附，另外一个吸附塔2解析，过一段时间，会转变成一个吸附塔2解析，另外一个吸附塔2吸附，这样实现连续制取氧气。每个吸附塔2均具有能够输入空气或排出解析气体的底部开口、能够输出氧气的顶部开口，通过在吸附塔2的底部开口、顶部开口上连接自动切换阀门组5，实现对二个吸附塔2交替吸附和解析的工作控制。具体来说，如图1所示，在每个吸附塔2的底部开口和顶部开口上均连接有吸附切换阀门51和52，每个吸附塔2的底部开口上还连接有解析切换阀门53，在两个吸附塔2的顶部开口之间连接有均压切换阀门55和吹扫切换阀门54。在图1中，对应二个吸附塔2，吸附切换阀门51和52分别有两个，标记为PV01、PV02、PV07、PV08，解析切换阀门53也有两个，标记为PV03、PV04，均压切换阀门55和吹扫切换阀门54分别标记为PV05、PV06，各阀门的开关靠ＰＬＣ已经编制好的程序控制。控制状态如下表（这里将图1中左边的吸附塔定义为A塔，右边的吸附塔定义为B塔）：

结合上表，能够得到二个吸附塔2变压吸附的工作过程。具体来说，打开阀门PV01、PV04、PV07，其他阀门关闭，A塔吸附产气，B塔解析排气，在B塔解析的过程中，还打开阀门PV06，将A塔产出的氧气的一部分引入B塔的顶部，这样能够将B塔中制氧分子筛吸附的氮气分子更加彻底地吹扫出来，提高解析效果。在A塔吸附饱和，B塔解析完成，将要互换工作状态之前，A塔还要对B塔进行均压，打开阀门PV05，其他阀门关闭，这样A塔顶部的氧气会送入B塔的内部，以充分利用制取出的氧气，避免A塔直接切换到解析状态后顶部氧气的浪费，达到节能的目的。接下来就是打开阀门PV02、PV03、PV08，其他阀门关闭，B塔吸附产气，A塔解析排气，同理，在A塔解析过程中，还打开阀门PV06，利用B塔的氧气对A塔进行吹扫，提高解析效果，在B塔吸附饱和，A塔解析完成，将要互换工作状态之前，同理，也要进行均压，避免氧气浪费。接着就是重复进行A塔、B塔的吸附、解析。

在实际应用中，自动切换阀门组5除了包括上述提到的吸附切换阀门51和52、解析切换阀门53、均压切换阀门55和吹扫切换阀门54以外，还包括一些保护或者附属功能的自动切换阀门。同理，上表中体现的是自动切换阀门组5的基本工作步骤或状态，实际应用中，还有别的一些附属步骤。

空气增压及干燥系统中空气增压设备采用鼓风机或空气压缩机，在空气增压设备采用鼓风机时，在污泥富氧发酵专用供氧系统中需要配置抽真空泵4，该抽真空泵4通过解析切换阀门53与每个吸附塔2的底部开口相连接。通过抽真空泵4抽负压，使得解析气体被排入大气中，完成解析。如果空气增压设备采用的是空气压缩机，则不需要配置抽真空泵4。

在图1中，氧气缓冲罐3的入口能够通过吸附切换阀门52与二个吸附塔2的顶部开口相连通，这样吸附塔2制取出的氧气会进入氧气缓冲罐3中，氧气缓冲罐3上或者该氧气缓冲罐3的出口连接管路上安装有氧气浓度测量仪器8或氧气流量计量装置6，该氧气缓冲罐的出口连接管路上还安装有能够调节氧气流量的手动或自动控制阀门7，这样能够根据发酵系统传送过来的温度或者氧浓度信号，相应地手动或自动地调节制氧流量。

通过本专利的供氧系统，能够制取30%～95%纯度的氧气，且氧气流量可以调节。整套供氧系统可以与后级发酵系统连锁，如，可以根据后级发酵系统的温度或者氧含量，通过调节程序或者阀门7的开度自动调整供氧系统的产氧纯度和流量，满足发酵系统的要求，实现整套系统的无人值守。该供氧系统可靠性强、自动化程度高。

本专利的污泥富氧发酵专用供氧系统，对发酵系统直接供氧，这样做的好处是：一方面，使用氧气而不是空气供氧，氧气浓度增加，保证了发酵系统的氧气供应；另一方面，当鼓入发酵系统内部的氧气总量一定时，采用供氧系统鼓入发酵系统的氧气流量比采用空气时要大大减少，不会因气体流量过大导致发酵温度下降的现象，即避免了过量通风。

Claims (4)

1.一种污泥富氧发酵专用供氧系统，其特征在于：包括

空气增压及干燥系统；

能够从增压和干燥后的空气中连续制取氧气的多个交替变压吸附和解析的吸附塔，每个所述吸附塔均具有能够输入空气或排出解析气体的底部开口、能够输出氧气的顶部开口；

能够控制多个所述吸附塔交替吸附和解析的自动切换阀门组，该自动切换阀门组包括连接在每个所述吸附塔的底部开口和顶部开口上的吸附切换阀门、连接在每个所述吸附塔的底部开口上的解析切换阀门、连接在两个交替吸附和解析的吸附塔的顶部开口之间的均压切换阀门和吹扫切换阀门；

入口能够通过所述吸附切换阀门与所述多个吸附塔的顶部开口相连通的氧气缓冲罐。

2.根据权利要求1所述的污泥富氧发酵专用供氧系统，其特征在于：所述氧气缓冲罐上或者该氧气缓冲罐的出口连接管路上安装有氧气浓度测量仪器或氧气流量计量装置，该氧气缓冲罐的出口连接管路上还安装有能够调节氧气流量的手动或自动控制阀门。

3.根据权利要求1所述的污泥富氧发酵专用供氧系统，其特征在于：所述空气增压及干燥系统中空气增压设备采用鼓风机或空气压缩机，在所述空气增压设备采用鼓风机时，所述污泥富氧发酵专用供氧系统还包括抽真空泵，该抽真空泵通过所述解析切换阀门与所述每个吸附塔的底部开口相连接。

4.根据权利要求1所述的污泥富氧发酵专用供氧系统，其特征在于：所述吸附塔内自下而上依次放置有能够使输入的空气均匀分布的气流分布器、能够吸附空气中的水分、二氧化碳以及烃类等杂质气体的填充剂、能够将经填充剂吸附净化后的空气中的氮气吸附的制氧分子筛、压紧机构。