CN107434343A - 无机械搅拌污泥处理厌氧反应器及反应器内物料循环的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种无机械搅拌污泥处理厌氧反应器，包括发酵罐罐体、进出料系统，所述进出料系统包括主进料管，以及连通设置于罐体底部的排料管，所述罐体顶部设有进料口，所述主进料管的出料端与进料口连通；所述进出料系统还包括第一进料泵，所述第一进料泵用于将外部物料经主进料管泵入罐体内；物料循环系统包括设置于罐体内中下部的物料吸收总管，以及设置于罐体外部与主进料管连通的副进料管；所述物料吸收总管的出料端通过第二进料泵与副进料管连通。本发明基于无机械搅拌厌氧器的生活污泥处理技术，该技术的厌氧反应器采用上部进料，中部循环，物料整体形成内循环流体系统的方式，解决了布料不均及罐顶部结壳等问题。本发明还提出一种厌氧反应器内物料循环的方法。本发明主要解决生活污泥的厌氧发酵处理。
Description
技术领域
本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及无机械搅拌污泥处理厌氧反应器及反应器内物料循环的方法，对生活污泥的厌氧发酵处理。
背景技术
在沼气产业化发展过程中，已有多种厌氧反应器技术在推广使用，如：在厌氧反应罐中设置机械搅拌装置、卧式厌氧反应器、下流式厌氧滤器和升流式厌氧反应罐、在厌氧反应器中加设循环管等。但以上技术在沼气原料循环方面、原料的适应性方面、沼气产出率和能耗方面不能同时兼顾，依然存在着沼气反应原料循环搅拌不充分，原料单一、容积小，故障率高、维修困难，沼气容积产出率低和能耗高中的一个或多个缺点。由于物料特性的限制，国内很多高效厌氧反应器都很难得到有效应用，达不到好的效果，传统的厌氧反应器没有真正达到沼气工业化生产的要求。而国内外对于污泥厌氧反应器的研究较少，对于污泥厌氧发酵制沼气的研究亟待解决。
发明内容
为了解决现有技术中存在的沼气反应原料循环不充分，且易造成罐体顶部结壳，且可充分利用城市水处理厂产生的污泥，本发明提出一种使得沼气反应原料循环充分，且防止罐体顶部结壳的厌氧反应器。
一种无机械搅拌污泥处理厌氧反应器，包括发酵罐罐体、进出料系统，所述进出料系统包括主进料管，以及连通设置于罐体底部的排料管，所述罐体顶部设有进料口，所述主进料管的出料端与进料口连通；所述进出料系统还包括第一进料泵，所述第一进料泵用于将外部物料经主进料管泵入罐体内；物料循环系统包括设置于罐体内中下部的物料吸收总管，以及设置于罐体外部与主进料管连通的副进料管；所述物料吸收总管的出料端通过第二进料泵与副进料管连通。
进一步的，所述进出料系统还包括布料总管以及与其连通的布料支管，所述布料总管设置于罐体顶壁进料口外侧，所述主进料管通过布料管与进料口连通，所述布料支管的出料端深入罐体内部，各布料支管出料端安有喷头。
进一步的，所述物料吸收总管顶部均匀分支成四根物料吸收支管，所述物料吸收支管顶部为喇叭口状。
进一步的，该厌氧反应器还包括自动控制系统，其包括控制器、设置于罐内顶壁上的液位探测仪、设置于主进料管进料端的进料阀以及设置于排料管上的排料阀；所述液位探测仪用于检测罐体内的液面距罐内顶的高度并将检测到的高度值传给控制器，控制器将该数值与设定的数值进行比对以控制各阀门和各进料泵的启闭实现进出料。
进一步的，所述第一及第二进料泵均为带变频调速的循环污泥泵。
进一步的，所述布料支管包括等距设置的8根。
此外，本发明还提出一种厌氧反应器内物料循环的方法，包括以下步骤：
将预处理后的反应物料经厌氧反应器外部的主进料管从厌氧反应器罐体顶部泵入，到达指定高度，停止进料并开始排渣；此时，第二进料泵开始按一定流速将罐内物料进行不间断循环；
当反应罐内液面下降到一定高度时，停止排渣，同时使主进料管与副进料管同时进料至反应器罐内指定高度；其中，主进料管泵入新料，第二进料泵按一定流速将罐内物料进行不间断循环，副进料管进料方式为：反应器罐体内反应物料汇集于反应器罐内中下部的物料吸收总管内，副进料管内物料进入主进料管与主进料管一同进料。
进一步的，上述厌氧反应器中还包括控制器以及液位探测仪，所述液位探测仪用于检测罐体内的液面距罐内顶的高度并将检测到的高度值传给控制器，控制器将该数值与设定的数值进行比对以控制进出料。
进一步的，通过第二进料泵进入副进料管的物料与通过第一进料泵进入主进料管的物料的进料比为4-6：1。
进一步的，所述反应物料为污泥。
本发明相对于现有技术所具有的优点为：
1.本发明基于无机械搅拌厌氧反应器的生活污泥处理技术，属于先进的大型有机废弃物厌氧制沼气技术，该技术的厌氧反应器采用上部进料，中部循环，物料整体形成内循环流体系统的方式，解决了布料不均及罐顶部结壳等问题。
2.本发明进出料采用通过从外部进入物料以及将内部物料泵出并再次进入罐体内部进行循环布料，从而实现了罐内物料的无机械循环搅拌，可以保证罐体内物料充分发酵，并且由于机械搅拌式的反应器，容易发生故障，不易维修且增加成本，本发明利用无机械式搅拌，减少维修等产生的费用。
3.本发明通过在罐体内顶壁上设有液位探测仪，通过探测罐内液面高度，并将检测的高度值传给控制器，通过控制器控制进料泵以及进料阀和排料阀从而实现进出料的自动化控制。
4.此外，排渣口可以实现自动排渣，排渣的同时将沉砂排出罐外，既实现了生活污泥的无害化处理，又生产了可再生能源沼气。
5.本发明可利城市水处理厂产生的生活污泥作为厌氧发酵的物料，使得污泥得以充分利用，缓解环境压力。
附图说明
图1为本发明厌氧反应器的结构示意图。
图中标记：1-罐体；2-主进料管；3-布料管；4-布料支管；5-喷头；6-排料管；7-排料阀；8-第一进料泵；9-第二进料泵；10-副进料管；11-竖向管；12-横向管；13-物料吸收支管；14-液位探测仪。
具体实施方式
下面结合具体附图及实施例对本发明作进一步说明。
实施例1，
参考图1，本发明的厌氧反应器，包括发酵罐罐体1，进出料系统，物料循环系统；其中，进出料系统包括主进料管2、连通设置于罐体1底部的排料管6、第一进料泵8，所述第一进料泵8用于将外部物料经主进料管2泵入罐体1内；罐体1顶壁设有进料口，主进料管2的出料端与进料口连通，使得外部物料由罐体1顶部进料口进入罐体内部；物料循环系统包括设置于罐体1内中下部的物料吸收总管，以及设置于罐体1外部与主进料管2连通的副进料管10；所述物料吸收总管的出料端通过第二进料泵9与副进料管10连通，第二进料泵可将罐体内部的物料泵入至副进料管随即进入主进料管，进行进料实现物料循环。
本发明的罐体顶壁为半圆球形、平板形、半椭圆形等。
本发明厌氧反应器，通过在罐体1顶部设置进料口，使得物料从罐顶进入罐体1内部，并且利用物料吸收总管吸收罐体1内部的物料并将其泵出罐体并再次泵入罐体内部，有利于物料的充分发酵，可防止顶部厌氧罐结壳，达到充分利用原料重力结合流体力学实现高效搅拌的目的，避免采用高耗能、易损坏的机械式搅拌模式，使罐体内的物料与活性污泥中的菌种充分接触，在厌氧菌的作用下充分分解物料产生沼气，产生的沼气自罐体缓慢上升，经沼气收集系统收集。相对其他厌氧发酵技术，本发明方式搅拌耗能低，减少因机械搅拌电力消耗而带来的50%碳排放。
本发明的进出料系统还包括布料总管3以及与其连通的布料支管4，本实施例中布料总管连通8路等距设置的布料支管4，其中布料总管3设置于罐体1顶壁进料口外侧，主进料管2通过布料管3与进料口连通，所述布料支管4的出料端深入罐体1内部，各布料支管4出料端安有喷头5。物料经喷头5沿圆周切向喷出，切向喷出的液体能够带动厌氧发酵罐内顶层物料旋流搅拌，从而进一步防止顶部结壳现象的产生，加强顶部物料的循环。等距设置布料支管是为了使得物料分布均匀；此外，布料支管的数量也可以进行调整。
为了加强物料吸收总管对罐内物料的吸收能力，本发明中的物料吸收总管顶部分支成至少两根物料吸收支管13，本实施例中，物料吸收总管顶部分支成四根物料吸收支管，四根物料吸收支管等距分布；所述物料吸收支管13顶部为喇叭口状，在第二进料泵的带动下，物料经喇叭口进入物料吸收总管，使其形成一个涡旋状循环，避免产生大量浮渣，防止顶部厌氧罐结壳。本实施例中物料吸收支管为等距的4根，便于吸收均匀。
所述第一及第二进料泵均为带变频调速的循环污泥泵，在搅拌过程中，可以通过变频调速系统控制第一和第二进料泵的流量，从而控制进料量，对搅拌强度进行调控。
为了实现本发明厌氧反应器进出料的自动控制，本厌氧反应器还包括自动控制系统，其包括控制器、设置于罐内顶壁上的液位探测仪7、设置于主进料管进料端的进料阀（图中省略）以及设置于排料管上的排料阀14；所述液位探测仪7用于检测罐体1内的液面距罐内顶的高度并将检测到的高度值传给控制器，控制器将该数值与设定的数值进行比对以控制各阀门和各进料泵的启闭实现进出料。本发明中所用的液位探测仪为雷达液位计。
液位探测仪可设于罐内顶壁除进料口外的其他位置。
进一步的，所述物料吸收总管包括与物料吸收支管连通的竖向管11以及与竖向管11连通的横向管12，所述横向管12的出料端从罐体1侧壁伸出与第二进料泵9连通，竖向管末端分支成物料吸收支管，其中竖向管的长度小于横向管的长度。
进一步的，所述布料支管4上也设有进料阀，也可通过控制方式控制不同的布料支管同时或者不同时进料。
进一步的，所述发酵罐罐体为圆柱状，罐体的高径比为2:1，高30米，大的高径比可以充分利用物料重力作用，利于排砂等操作，同时能减少占地面积。同时，本技术容积产气率和原料利用率较传统厌氧反应技术提高30%以上，因此，碳减排量较传统厌氧反应技术提高30%以上。
实施例2，
此外，本发明还提出一种基于上述厌氧反应器内物料循环的方法，其可提升厌氧反应器内反应物料的循环保证物料充分发酵，而且可以充分利用城市生活所产生的有机废弃物，尤其是生活污泥。
其是通过以下步骤实现的：
将预处理后的反应物料经厌氧反应器外部的主进料管从厌氧反应器罐体顶部泵入，到达指定高度，停止进料并开始排渣，此时，第二进料泵开始以一定流速将罐内物料进行不间断循环；
当反应罐内液面下降到一定高度时，停止排渣，同时使主进料管与副进料管同时进料至反应器罐内指定高度，其中主进料管泵入新料，第二进料泵还是按一定流速将罐内物料不间断循环，副进料管进料方式为：反应器罐体内反应物料汇集于反应器罐内中下部的物料吸收总管内，副进料管内物料进入主进料管与主进料管一同进料。
实施例3，
本实施例的基于上述厌氧反应器内物料循环的方法，其包括如下步骤：
首先，将预处理后的污泥经主进料管从反应器罐体顶部泵入厌氧反应器罐体内，当泵入的物料液面距离罐顶1.4米时，控制器控制进料阀及第一进料泵关闭停止进料，并控制排料阀开启使排料管排料及排渣，同时控制第二进料泵开启，第二进料泵开始按一定流速将罐内物料不间断循环；
当液位探测仪检测到的罐内液面距罐顶的高度大于等于1.6米时，控制器控制排料阀关闭停止排渣，同时控制进料阀、第一进料泵开启以使主进料管与副进料管同时进料，当液位探测仪检测到的罐内液面距罐顶高度小于等于1.4米时，控制器控制进料阀及第一进料泵关闭以停止进料，第二进料泵一直不间断将罐内物料循环，以此反复进行。
当副进料管与主进料管同时进料时，副进料管进料方式为：反应器罐体内反应物料汇集于反应器罐内中下部的物料吸收总管内，并于罐体一侧泵出进入副进料管，副进料管内物料进入主进料管与主进料管一同进料。
本发明中，当经预处理后的新料经主进料管进入罐内指定高度后，第二进料泵就开始工作，将罐内物料不间断的泵出，经副进料管进入主进料管再泵入至反应罐内，从而使得罐内物料持续不间断循环，真正实现了罐内物料的无机械式搅拌，有利于厌氧发酵的充分进行。
本发明通过自动控制进料及排渣节省人力物力，此外，从反应器初次进料之后排渣进料等循环，使发酵罐内的物料充分发酵，处理污泥的同时产生沼气。
本发明中通过调节第一及第二进料泵的流量以此改变主进料管与副进料管的进料比，通过第二进料泵进入副进料管的物料与通过第一进料泵进入主进料管的物料的进料比为4-6：1，本实施例的进料比为5:1，有利于罐内物料充分发酵。
上述物料从进料管出料端进入布料管后通过自动控制设备控制布料支路均匀布料，通过沿罐体切线方向一致的喷头使物料沿圆周切向喷出，形成旋流搅拌。
本发明厌氧反应器产生的沼气由集气室收集，经沼气水封器、输送管路送入后续沼气净化处理单元，净化后沼气通过管道或中压沼气槽车进行输送。厌氧反应器出水自流进入储存池，排污、排渣系统定期排泥、排渣，保持反应器内污泥活性。
上述反应物料为有机废弃物，主要为污水处理厂污泥。
本发明中的排料阀以及进料阀均为电磁阀。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种无机械搅拌污泥处理厌氧反应器，包括发酵罐罐体、进出料系统，所述进出料系统包括主进料管，以及连通设置于罐体底部的排料管，其特征在于，
所述罐体顶部设有进料口，所述主进料管的出料端与进料口连通；
所述进出料系统还包括第一进料泵，所述第一进料泵用于将外部物料经主进料管泵入罐体内；
物料循环系统包括设置于罐体内中下部的物料吸收总管，以及设置于罐体外部与主进料管连通的副进料管；所述物料吸收总管的出料端通过第二进料泵与副进料管连通。
2.根据权利要求1所述的无机械搅拌污泥处理厌氧反应器，其特征在于，所述进出料系统还包括布料总管以及与其连通的布料支管，所述布料总管设置于罐体顶壁进料口外侧，所述主进料管通过布料管与进料口连通，所述布料支管的出料端深入罐体内部，各布料支管出料端安有喷头。
3.根据权利要求1所述的无机械搅拌污泥处理厌氧反应器，其特征在于，所述物料吸收总管顶部均匀分支成四根物料吸收支管，所述物料吸收支管顶部为喇叭口状。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的无机械搅拌污泥处理厌氧反应器，其特征在于，该厌氧反应器还包括自动控制系统，其包括控制器、设置于罐内顶壁上的液位探测仪、设置于主进料管进料端的进料阀以及设置于排料管上的排料阀；所述液位探测仪用于检测罐体内的液面距罐内顶的高度并将检测到的高度值传给控制器，控制器将该数值与设定的数值进行比对以控制各阀门和各进料泵的启闭实现进出料。
5.根据权利要求4所述的无机械搅拌污泥处理厌氧反应器，其特征在于，所述第一及第二进料泵均为带变频调速的循环污泥泵。
6.根据权利要求5所述的无机械搅拌污泥处理厌氧反应器，其特征在于，所述布料支管包括等距设置的8根。
7.厌氧反应器内物料循环的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将预处理后的反应物料经厌氧反应器外部的主进料管从厌氧反应器罐体顶部泵入，到达指定高度，停止进料并开始排渣；此时，第二进料泵开始按一定流速将罐内物料进行不间断循环；
当反应罐内液面下降到一定高度时，停止排渣，同时使主进料管与副进料管同时进料至反应器罐内指定高度；其中，主进料管泵入新料，第二进料泵按一定流速将罐内物料进行不间断循环，副进料管进料方式为：反应器罐体内反应物料汇集于反应器罐内中下部的物料吸收总管内，副进料管内物料进入主进料管与主进料管一同进料。
8.根据权利要求7所述的厌氧反应器内物料循环的方法，其特征在于，上述厌氧反应器中还包括控制器以及液位探测仪，所述液位探测仪用于检测罐体内的液面距罐内顶的高度并将检测到的高度值传给控制器，控制器将该数值与设定的数值进行比对以控制进出料。
9.根据权利要求8所述的厌氧反应器内物料循环的方法，其特征在于，通过第二进料泵进入副进料管的物料与通过第一进料泵进入主进料管的物料的进料比为4-6：1。
10.根据权利要求9所述的厌氧反应器内物料循环方法，其特征在于，所述反应物料为污泥。
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| CN110951606A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-04-03 | 无锡马盛环境能源科技有限公司 | 一种处理餐厨浆料的产沼气厌氧反应器及工艺 |
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| CN101508486A (zh) * | 2009-03-24 | 2009-08-19 | 安阳艾尔旺环境工程有限公司 | 厌氧反应器立体液流搅拌装置 |
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2017
- 2017-04-12 CN CN201710236964.XA patent/CN107434343A/zh active Pending
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