CN104446725A - 罐式污泥连续好氧发酵工艺及成套设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了罐式污泥连续好氧发酵工艺及其成套设备，属于市政污泥处置技术领域，罐式污泥连续好氧发酵在分层旋转曝气装置的搅拌下进行，其上料过程、发酵过程全封闭进行，并对发酵过程实行全程智能化控制，发酵过程分为启动阶段、高温段、降温段，高温段的温度控制在62～67℃内，该工艺使用的成套设备包括可移动升降式输送机、混料机、上料装置、好氧发酵器、引风装置、洗涤塔及生物滤池，在好氧发酵器内与启动阶段、高温段、降温段一一对应设置启动层、高温层、降温层，实现了进出料、通风、温度的自动化控制，具有发酵过程中渗滤液、臭气100％收集处理，好氧发酵时间短，占地面积少，抑菌能力强，投资成本低等优点。

Description

罐式污泥连续好氧发酵工艺及成套设备

技术领域

本实用新型属于市政污泥处置技术领域，涉及一种罐式污泥连续好氧发酵工艺及成套设备。

背景技术

随着我国社会经济的发展和城市化水平的提高，我国城市污水厂污泥产量快速增加，据估算2011年我国污泥产量(含水率80％)超过3000万吨。如此大量的污泥处理问题已经成为我国环境保护的一个突出问题，引起了政府和公众的广泛关注。

污泥中富集了造成水体污染的有机物、氮、磷、钾等营养元素，同时含有大量的致病微生物，易腐烂发臭，若处置不当会造成非常严重的环境污染和生态破坏，同时也是一种极大的资源浪费。据统计，当前我国仅有约10～20％的污泥实现了安全化和无害化处置，大量的污泥未能有效处置。污泥产量大、处理不当会对环境造成严重污染，同时，污泥中又含有大量的营养物质，经过妥善处理会是一种新的资源。

污泥处置技术包括卫生填埋、焚烧、好氧发酵以及资源化利用等方法。其中污泥好氧堆肥以其投资和运营成本适中，同时又能资源化利用污泥中的有机质及营养元素，是《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南(试行)》中推荐选用的技术路线。

目前国内外常见的污泥好氧发酵技术主要采用混凝土构筑的槽式或仓式结构，通过人工或机械翻堆配合自然或强制通风来维持堆体中的有氧状态，保证堆体温度和微生物的正常生长。这是一个开放的系统，虽然是在车间厂房内实现，但是很难精细、自动的控制堆肥过程中的各项参数，同时开放的系统也使得堆肥过程中产生的臭味、水蒸气、渗滤液等难以控制，严重影响周围环境，损害公众健康、引起公众投诉。另外，开放式的堆肥还存在堆肥时间过长、占地面积大等诸多问题。

本发明针对污泥处理处置巨大的市场潜力和传统好氧发酵系统存在的技术问题，采用罐式污泥好氧发酵这一全新工艺，通过“封闭上料—密封发酵—无臭排气—智能可控”，实现发酵过程的全程可监测和智能化控制，大大缩短发酵周期，避免了传统堆肥过程中产生的臭味、水蒸气、渗滤液等难以控制，严重影响周围环境，损害公众健康、引起公众投诉等问题，厂区环境好。成套设备工厂化生产，现场组装，可直接安装于室外环境，无需建设厂房，减小占地面积，有效利用土地资源，大大节省基建投资和建设周期。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种罐式污泥连续好氧发酵工艺及成套设备，克服了传统开放式污泥好氧发酵系统的诸多弊端，实现了发酵过程全程可监测和智能化控制，同时实现了市政污泥的“减量化、稳定化、无害化、资源化”处理，具有明显的环保效益和经济效益。

本发明的目的之一是通过以下技术方案实现的：

罐式污泥连续好氧发酵工艺，主要工艺步骤：

1)将含水率约80％脱水污泥与污泥好氧发酵复合多功能调理剂定量配料；

2)通过可移动升降式输送机将配料送入混料机混匀，并调整污泥含水率、空隙率和C/N比；

3)混合后的物料经上料装置提升至发酵器罐体顶端进入罐体内，在分层旋转曝气装置的搅拌下进行好氧发酵，最终形成熟料，其上料过程、发酵过程全封闭进行，并对发酵过程实行全程监测和智能化控制；

4)熟料经好氧发酵器罐体底部的排料口阀门排出，臭气经罐体顶部的引风装置引出经洗涤塔和生物滤池生物快速除臭处理后排放。

步骤3)中，发酵过程分为不同阶段，所述不同阶段包括沿罐体顶部上到下依次设置的启动阶段、高温段、降温段，所述高温段的温度控制在62～67℃内。

本发明的目的之二是通过以下技术方案实现的：

一种如上所述罐式污泥连续好氧发酵工艺中所使用的成套设备，包括依次连通的可移动升降式输送机、混料机、上料装置、好氧发酵器、引风装置、洗涤塔及生物滤池，所述混料机设置有称量装置，所述洗涤塔设置有喷淋装置，所述好氧发酵器包括全封闭的罐体、设置在罐体内的分层旋转曝气装置、与分层旋转曝气装置相连的传动装置和鼓风装置，所述罐体顶部设有进料口、引风口和检修观测孔，罐体下部设有排料口，罐体侧壁设有检修观测孔和取样/检测孔，罐体四周设有检修平台和直爬梯，所述分层旋转曝气装置包括设置在罐体中心的曝气主干管、分层且可拆卸的设置在曝气主干管上的多个曝气支管，所述曝气主干管设置为空心轴，其外圆与传动装置相连，其空心部分与鼓风装置连通，所述曝气支管上设有多个曝气孔，所述曝气孔与曝气主干管的空心部分连通，所述曝气支管上还设置有多个导向叶片。

进一步，所述分层设置的曝气支管包括与启动阶段、高温段、降温段一一对应的启动层、高温层、降温层，各层的气孔数比例为1:3:1。

进一步，所述罐体采用双层结构，内层为防腐耐磨层，外层为保温隔热层。

进一步，所述传动装置、罐体侧壁检测孔均设置有温度传感装置和氧含量传感装置。

进一步，所述鼓风装置设有压力传感装置和流量传感装置。

进一步，所述引风装置设有压力传感装置、流量传感装置和湿度传感装置。

进一步，所述涤塔塔设有智能气体探测器。

进一步，还包括智能控制柜。

本发明的有益效果是：

本发明的罐式污泥连续好氧发酵工艺，通过将混合料经发酵器罐体顶端进入罐体内，在物料自身重力的作用下，不断进料、出料、下移，并充分利用罐体高度采取启动阶段、高温段、降温段三阶段的发酵方式，使发酵更充分，且其上料过程、发酵过程全封闭进行，并对发酵过程实行全程监测和智能化控制，真正实现“封闭上料—密封发酵—无臭排气—智能可控”，大大缩短发酵周期，使发酵周期≤12天，同时，将高温段的温度控制在62～67℃内，细菌死亡率高，种子发芽指数高，避免了传统堆肥过程中产生的臭味、水蒸气、渗滤液等难以控制，严重影响周围环境，损害公众健康、引起公众投诉等问题，使厂区环境更友好。

本发明的一种如上所述罐式污泥连续好氧发酵工艺中所使用的成套设备能，通过设置封闭式上料装置和好氧发酵器，实现上料过程、发酵过程全封闭，避免了传统堆肥过程中产生的臭味、水蒸气、渗滤液等难以控制，通过分层旋转曝气装置实现启动阶段、高温段、降温段三阶段的发酵方式，使发酵更充分，同时，采用成套设备易实现工厂化生产，现场组装，可直接安装于室外环境，无需建设厂房，减小占地面积，有效利用土地资源，大大节省基建投资和建设周期。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为罐式污泥连续好氧发酵工艺流程示意图；

图2为罐式污泥连续好氧发酵成套设备的平面布置示意图；

图3为好氧发酵器的结构示意图。

标记说明：1-可移动升降式输送机；2-混料机；3-称量装置；4-上料装置；5-好氧发酵器；6-引风装置；7-喷淋装置；8-洗涤塔；9-鼓风装置；10-生物滤池；11-智能控制柜；13-罐体；14-曝气主干管；15-曝气支管；16-导向叶片；17-电动阀板；18-进料口；19-引风口；20-排料口；21-检修观测孔；22-取样/检测孔.

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

如图1所示，重庆某生活污水处理厂脱水污泥的处理工艺，其主要工艺步骤：

1)采用重庆某生活污水处理厂脱水污泥(含水率为80％，碳氮比为13)，以秸秆(含水率为10％)为辅料，将脱水污泥、秸秆及返混污泥按照4:1:1的比例配料；

2)通过移动升降式输送机将配料送入混料机混匀，调整污泥含水率、空隙率和C/N。

3)混合后的物料经上料装置提升至发酵器罐体顶端进入罐体内，在分层旋转曝气装置搅拌、曝气下进行好氧发酵，发酵过程分为不同阶段，所述不同阶段包括沿罐体顶部上到下依次设置的启动阶段、高温段、降温段，所述高温段的温度控制在62～67度内，本实施例优选65℃，使发酵更彻底。

4)在物料自身重力的作用下，不断进料、出料、下移，成熟后熟料经好氧发酵器罐体底部的排料口阀门排出，臭气经罐体顶部的引风装置引出经洗涤塔和生物滤池生物快速除臭处理后排放。

物料呈深棕褐色、无臭、呈松散状，经检测含水率为33～40％，蛔虫卵死亡率大于98％，粪大肠杆菌大于0.01，种子发芽指数大于60％。产品经筛分后大颗粒作为辅料补充(返混污泥)使用，小颗粒与无机肥复混后生产成有机/无机复合肥，作为污水处理厂园区绿化用肥料使用。

本发明的罐式污泥连续好氧发酵工艺，通过将混合料经发酵器罐体顶端进入罐体内，在物料自身重力的作用下，不断进料、出料、下移，并充分利用罐体高度从上到下采取启动阶段、高温段、降温段三阶段的发酵方式，所述启动阶段处于罐体顶部，所述高温段处于罐体中部，所述降温段处于罐体底部。微生物在罐体顶部处于适应阶段，在罐体中部处于对数增长期和稳定期，而在罐体底部处于衰亡期，采用三阶段的发酵方式是针对发酵器罐体内生物病菌的生长情况定制的，可在消耗更少的能耗情况下使发酵更充分并杀灭病原微生物，且其上料过程、发酵过程全封闭进行，并对发酵过程实行全程监测和智能化控制，真正实现“封闭上料—密封发酵—无臭排气—智能可控”，大大缩短发酵周期，使发酵周期≤12天，同时，将高温段的温度控制在62～67℃内，细菌死亡率高，种子发芽指数高，避免了传统堆肥过程中产生的臭味、水蒸气、渗滤液等难以控制，严重影响周围环境，损害公众健康、引起公众投诉等问题，使厂区环境更友好。

如图2所示，一种如上所述罐式污泥连续好氧发酵工艺中所使用的成套设备，包括依次连通的可移动升降式输送机1、混料机2、上料装置4、好氧发酵器5、引风装置6、洗涤塔8及生物滤池10，所述混料机2设置有称量装置3，所述洗涤塔8设置有喷淋装置7，所述好氧发酵器5包括全封闭的罐体13、设置在罐体13内的分层旋转曝气装置、与分层旋转曝气装置相连的传动装置12和鼓风装置9，所述罐体13顶部设有进料口18、引风口19和检修观测孔21，罐体下部设有排料口20，罐体侧壁设有检修观测孔22和取样/检测孔21，罐体四周设有检修平台和直爬梯，所述分层旋转曝气装置包括设置在罐体中心的曝气主干管14、分层且可拆卸的设置在曝气主干管14上的多个曝气支管15，所述曝气主干管14设置为空心轴，其外圆与传动装置相连，其空心部分与鼓风装置9连通，所述曝气支管15上设有多个曝气孔，所述曝气孔与曝气主干管14的空心部分连通，所述曝气支管15上还设置有多个导向叶片16，所述分层设置的曝气支管包括启动层、高温层、降温层，各层的气孔数比例为1:3:1，所述启动层处于罐体顶部对应发酵的启动阶段，所述高温层处于罐体中部对应发酵的高温段，所述降温层处于罐体底部对应发酵的降温阶段，由于微生物在罐体顶部处于孕育阶段，在罐体中部处于繁殖的高峰，而在罐体底部处于繁殖的低谷，采用1:3:1的气孔比例有利于提供充分的热量，但又不致于浪费，分层结构是针对发酵器罐体内生物病菌的生长情况定制的，可消耗更少的能耗实现抑止微生物病菌生长目的，使发酵更充分。

本实施例通过设置封闭式上料装置和好氧发酵器，实现上料过程、发酵过程全封闭，避免了传统堆肥过程中产生的臭味、水蒸气、渗滤液等难以控制，通过分层旋转曝气装置实现启动阶段、高温段、降温段三阶段的发酵方式，使发酵更充分，同时，采用成套设备易实现工厂化生产，现场组装，可直接安装于室外环境，无需建设厂房，减小占地面积，有效利用土地资源，大大节省基建投资和建设周期。

进一步，所述罐体采用双层结构，内层为防腐耐磨层，外层为保温隔热层。采用此结构一方面可以增加罐体的防腐能力，另一方面可以减少热量的损失，减少能源的浪费。

进一步，所述传动装置、罐体侧壁检测孔均设置有温度传感装置和氧含量传感装置，所述鼓风装置设有压力传感装置和流量传感装置，所述引风装置设有压力传感装置、流量传感装置和湿度传感装置，所述涤塔塔设有智能气体探测器，还包括智能控制柜，通过智能控制柜接收装置对各传感器信号进行接收和处理，对发酵过程全程可监测和智能化控制，实现封闭上料，封闭发酵，无臭排放。

具体实施过程：如图3所示，污泥混合料由好氧发酵器罐体13顶部的进料口进入，传动装置12带动曝气主干管14旋转，鼓风机将空气经曝气主干管14进入曝气支管15，各层曝气支管均根据工艺要求设有曝气孔，空气经曝气孔进入罐体13内，通过搅拌实现空气与混合料的充分接触，在好氧菌群的作用下完成污泥混合料好氧发酵过程，罐体13外层设有保温隔热层以减少发酵过程中的能量损失，发酵中产生的臭气由顶部引风口19排出，经由引风装置6进入洗涤塔8，引风装置设有压力传感装置、流量传感装置和湿度传感装置向智能控制柜11反馈数值信号，涤塔塔8设有智能气体探测器(氨气浓度测定)向智能控制柜反馈数值信号，智能控制柜11根据数值信号和预设程序控制引风装置和喷淋装置的运行，通过雾化洗涤后的气体经洗涤塔顶部引风管排出进入生物滤池10，经生物除臭处理后的气体排入大气，罐体13侧壁设有温度传感装置和氧含量传感装置，可以实时将数值信号反馈给智能控制柜11，由智能控制柜11根据数值信号和预设程序控制传动装置、鼓风装置、上料装置、引风装置的运行，以达到实时控制好氧发酵器搅拌频率、搅拌速度、发酵温度、曝气量等工艺参数最优化，发酵后熟料经罐体13下部出料口电动阀板17排出，好氧发酵器由支撑装置18与基础联接固定。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.罐式污泥连续好氧发酵工艺，主要工艺步骤：

1)将含水率约80％脱水污泥与污泥好氧发酵多功能复合调理剂定量配料；

2)通过可移动升降式输送机将配料送入混料机混匀，并调整污泥含水率、空隙率和C/N比；

3)混合后的物料经上料装置提升至发酵器罐体顶端进入罐体内，在分层旋转曝气装置的搅拌下进行好氧发酵，最终形成熟料，其上料过程、发酵过程全封闭进行，并对发酵过程实行全程监测和智能化控制；

4)熟料经好氧发酵器罐体底部的排料口阀门排出，臭气经罐体顶部的引风装置引出经洗涤塔和生物滤池生物快速除臭处理后排放。

2.根据权利要求1所述的罐罐式污泥连续好氧发酵工艺，其特征在于：步骤3)中，发酵过程分为不同阶段，所述不同阶段包括沿罐体顶部上到下依次设置的启动阶段、高温段、降温段，所述高温段的温度控制在62～67℃内。

3.一种如权利要求1所述罐式污泥连续好氧发酵工艺中所使用的成套设备，其特征在于：包括依次连通的可移动升降式输送机、混料机、上料装置、好氧发酵器、引风装置、洗涤塔及生物滤池，所述混料机设置有称量装置，所述洗涤塔设置有喷淋装置，所述好氧发酵器包括全封闭的罐体、设置在罐体内的分层旋转曝气装置、与分层旋转曝气装置相连的传动装置和鼓风装置，所述罐体顶部设有进料口、引风口和检修观测孔，罐体下部设有排料口，罐体侧壁设有检修观测孔和取样/检测孔，罐体四周设有检修平台和直爬梯，所述分层旋转曝气装置包括设置在罐体中心的曝气主干管、分层且可拆卸的设置在曝气主干管上的多个曝气支管，所述曝气主干管设置为空心轴，其外圆与传动装置相连，其空心部分与鼓风装置连通，所述曝气支管上设有多个曝气孔，所述曝气孔与曝气主干管的空心部分连通，所述曝气支管上还设置有多个导向叶片。

4.根据权利要求3所述的一种罐式污泥连续好氧发酵成套设备，其特征在于：所述分层设置的曝气支管包括与启动阶段、高温段、降温段一一对应的启动层、高温层、降温层，各层的气孔数比例为1:3:1。

5.根据权利要求3所述的一种罐式污泥连续好氧发酵成套设备，其特征在于：所述罐体采用双层结构，内层为防腐耐磨层，外层为保温隔热层。

6.根据权利要求3所述的一种罐式污泥连续好氧发酵成套设备，其特征在于：所述传动装置、罐体侧壁检测孔均设置有温度传感装置和氧含量传感装置。

7.根据权利要求3所述的一种罐式污泥连续好氧发酵成套设备，其特征在于：所述鼓风装置设有压力传感装置和流量传感装置。

8.根据权利要求3所述的一种罐式污泥连续好氧发酵成套设备，其特征在于：所述引风装置设有压力传感装置、流量传感装置和湿度传感装置。

9.根据权利要求3所述的一种罐式污泥连续好氧发酵成套设备，其特征在于：所述涤塔塔设有智能气体探测器。

10.根据权利要求3-9任一所述的一种罐式污泥连续好氧发酵成套设备，其特征在于：还包括智能控制柜。