CN107793004A - 一种城市生活污泥的生物处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市生活污泥的生物处理系统，包括污泥破碎机、树叶粉碎机、搅拌机、装载机、集装箱式好氧生物发酵器、风机、生物滤池、储水罐、渗滤液处理装置、PLC控制中心、氧气传感器、温度传感器、信号线缆；所述集装箱式好氧生物发酵器包括外壳及其内舱；所述外壳为夹层结构；所述内舱设有隔离床及物料柱；所述物料柱布设第一曝气管路、第二曝气管路、第三曝气管路、氧气传感器、温度传感器。该系统以脱水后的生活污泥为主料、以绿化废弃树叶为辅料，通过机械设备的合理搭配和关键环节的科学设计充分满足好氧发酵条件，达到完全腐熟标准，使发酵产品能够成功地应用于园林绿化。

Description

一种城市生活污泥的生物处理系统

技术领域

本发明涉及固体废物处理的环保设备领域，具体涉及一种城市生活污泥的生物处理系统。

背景技术

城市生活污泥是指污水处理厂在对城市生活污水进行净化处理的过程中产生的沉淀物质，它是一种固液混合物。城市生活污泥含有机质、氮、磷较高，供肥能力相对较强，因此是一个很好的有机肥源。

目前国内外的污泥处理处置技术以传统的卫生填埋、焚烧、建材利用和农田利用为主。污泥卫生填埋已经是一种比较成熟的污泥处置技术。这种技术的优点是投资少、容量大、见效快。但污泥填埋技术最终并没有避免环境污染，而只是拖延了污染产生的时间，没有从源头上、根本上解决污泥处置问题，这就决定了污泥填埋技术不可能作为一种清洁、资源化处置技术而在未来得到发展。污泥焚烧技术的优势在于其处理的彻底性，可以迅速、有效地使污泥达到无菌化和减量化的目的。但焚烧的主要缺点是污泥中的重金属会随着烟尘的扩散而再次污染大气，另外其设备投资、操作和维护费用较高，加大了推广的难度。污泥建筑材料综合利用技术一度成为热点。但经实验证明，污泥直接用着建筑材料的实际运行情况与期望值相去甚远，污泥建筑材料综合利用应符合国家和地方的相关标准和规范要求，并严格防范在生产和使用中造成二次污染。污泥农用的优点在于可以作为一种天然有机肥料被农田所利用，改善土壤条件、促进农作物的生长。但这种技术的施用必须执行严格标准，否则会造成更为严重的环境污染，甚至导致植物、动物乃至人类的病变。

通过以上分析可知，污泥的填埋、焚烧以及用作建筑材料都会造成二次污染；污泥的农业利用由于直接与人类的生活相关联，如果防护措施与相关标准没有做到位，也很容易造成环境二次污染，甚至危机人畜和植物建康。

随着城市化进度的加快，城市居民生活条件的改善，人们对周围环境的要求也随之高涨，城市园林绿化也愈来愈重视。因此，污泥用于城市园林绿化的研究和应用逐渐深入人心。污泥在城市园林绿化上的应用是指处理后的污泥用于人行道树、灌木、花卉、草坪等栽培过程中作为肥料、基质和营养土。污泥用于城市绿化和观赏性植物，既摆脱了食物链，不会危机人畜，减少了运输的费用。如科学合理地施用，不但节约了化肥，改善了土壤结构，提高了土壤肥力，而且培育出来的花卉开花量增加，花期延长；草坪颜色更鲜艳，保持时间也会更长。污泥用于园林绿化时，泥质应满足《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》的规定和有关标准要求。为此，污泥用于城市绿化的前提就是必须经过无害化处理，而高温堆肥化处理就成了最佳选择之一。污泥经过堆肥处理后可以去除臭味并且具有泥土的芳香气味；呈褐色或棕黑色，类似于腐殖土；含水率大幅降低（一般低于40%），疏松、分散、小颗粒状，便于储藏、运输和施用；堆肥化处理堆体温度可以达到55℃以上，可以有效杀灭病原菌和寄生虫等有害微生物，达到无害化目的，同时重金属和有机污染物在一定程度上被钝化或降解，可以有效减毒或去毒。

污泥高温堆肥化过程有好氧堆肥和厌氧堆肥两种。厌氧堆肥由于运行周期比较长、过程不易控制，暂时未得到广泛推广使用。目前污泥堆肥化基本上采用的是好氧堆肥。污泥好氧堆肥化实质上是利用污泥中的好氧微生物进行好氧发酵的过程。污泥好氧堆肥的方法和设备多种多样，但目前比较缺乏以生活污泥为主料、以绿化废弃物为辅料进行好氧发酵并以过硬质量供应城市园林绿化的应用技术。

发明内容

为克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种城市生活污泥的生物处理系统，该系统以脱水后的生活污泥为主料、以绿化废弃树叶为辅料，通过机械设备的合理搭配和关键环节的科学设计充分满足好氧发酵条件，达到完全腐熟标准，使发酵产品能够成功地应用于园林绿化。

本发明的技术方案是：包括污泥破碎机、树叶粉碎机、搅拌机、装载机、集装箱式好氧生物发酵器、风机、生物滤池、储水罐、渗滤液处理装置、PLC控制中心、氧气传感器、温度传感器、信号线缆；所述搅拌机用于将污泥破碎机破碎后的污泥与树叶粉碎机粉碎后的树叶进行充分混合；所述装载机用于将污泥与树叶的混合物转运至集装箱式好氧生物发酵器；所述集装箱式好氧生物发酵器包括外壳及其内舱；所述外壳为夹层结构，外层及内层均为金属板，中间的夹层为保温板；所述外壳围成一个六面的箱体，箱体的形状为长方体的变形体，其顶盖为斜面，使左侧面的高度大于右侧面的高度，左侧面、右侧面的长度均与底面的长度相等，在斜面的高处设置排气管，排气管通过气管线与生物滤池进气端连接，在斜面的低处设置集水斗，集水斗尾部对应的右侧面设有排水管，排水管通过水管线与储水罐连接；所述内舱的底部设有隔离床，隔离床的床面为网状片，网状片表面平铺过滤布，隔离床的床面以下空间作为渗滤液收集池，在对应的壳体侧面设有排液管，排液管通过液管线与渗滤液处理装置连接；所述内舱的顶部设有作为废气、水蒸气上升的缓冲腔；所述内舱的缓冲腔与隔离床之间的空腔作为盛装所述混合物的物料柱；所述物料柱的上部、中部、下部分别布设与箱外的风机连通的第一曝气管路、第二曝气管路、第三曝气管路；所述物料柱的上部、中部、下部均设通过信号线缆与PLC控制中心连接的氧气传感器、温度传感器。

上述方案可以进一步优化为：

所述第一曝气管路、第二曝气管路、第三曝气管路分别包括第一主管及其垂直设置的若干支管、第二主管及其垂直设置的若干支管、第三主管及其垂直设置的若干支管；所述第一主管、第二主管及第三主管的走向均与箱体底面的长度方向一致；所述各个支管均与箱体底面的宽度度方向一致；所述风机包括前路风机、后路风机，其出风口分别配套前路总管、后路总管；所述第一主管的两端伸出箱外，其一端通过设置前路第一阀门连接前路总管、另一端通过设置后路第一阀门连接后路总管；所述第二主管的两端伸出箱外，其一端通过设置前路第二阀门连接前路总管、另一端通过设置后路第二阀门连接后路总管；所述第三主管的两端伸出箱外，其一端通过设置前路第三阀门连接前路总管、另一端通过设置后路第三阀门连接后路总管。

所述支管的末端封闭，支管的管壁上均匀设置若干圆形或椭圆形通气孔。

所述前路第一阀门、后路第一阀门、前路第二阀门、后路第二阀门、前路第三阀门、后路第三阀门均为通过信号线缆与PLC控制中心连接的电磁阀。

所述污泥破碎机采用双轴剪切式破碎机。

所述树叶粉碎机采用锤片式粉碎机。

所述搅拌机采用混凝土搅拌机。

所述风机采用离心通风机。

所述金属板采用不锈钢板。

所述保温板采用聚氨酯保温板。

本发明具有优异的技术效果，主要表现在以下几个方面：

1.废弃树叶得到有效利用，变废为宝。

2. 通过采取污泥破碎、树叶粉碎及相互混合的预处理措施，为充分发酵、均匀发酵创造了良好条件。

3.发酵器外壳采用夹层结构，设有保温层，有利于延长发酵过程中最佳温度的保持时间，对彻底发酵大有裨益。

4.通过对发酵器上部水蒸气凝结水及下部渗滤液的收集，能够有效地减少发酵产品的水分含量，方便运输和使用。

5.通过对发酵过程中产生的渗滤液及废气的处理，避免了可能造成的水、气污染，有利于环境保护。

6.通过对曝气管路的纵横布设和换向通气设计，使曝气的均匀度和充分度达到最佳状态，有利于最大程度地发挥好氧发酵的优势。

7.通过设置氧气传感器、温度传感器、电磁阀并连接PLC控制中心，实现了氧气、温度参数的自动采集和通气手段的自动控制，使发酵过程的控制更加精准和及时，有利于最大程度地实现发酵质量的标准化。

附图说明

图1 为本发明集装箱式好氧生物发酵器剖面结构示意图；

图2为图1中曝气主管布局剖面示意图；

图3为图1中第一主管及支管布局横剖俯视放大示意图；

图4为图1中外壳构造放大示意图；

图中：1-外壳，1.1-金属板，1.2-保温板，2-内舱，3-生物滤池，4-气管线，5-排气管，6-集水斗，7-排水管，8-水管线，9-储水罐，10-第一主管，11-支管，11.1-通气孔，12-氧气传感器，13-温度传感器，14-第二主管，15-第三主管，16-排液管，17-液管线，18-渗滤液处理装置，19-隔离床，20-信号线缆，21-PLC控制中心，22-前路风机，23-前路总管，24-前路第三阀门，25-前路第二阀门，26-前路第一阀门，27-物料柱，28-后路第一阀门，29-后路第二阀门，30-后路第三阀门，31-后路总管，32-后路风机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述。

参见图1、图2、图3、图4。一种城市生活污泥的生物处理系统，包括污泥破碎机、树叶粉碎机、搅拌机、装载机、集装箱式好氧生物发酵器、风机、生物滤池3、储水罐9、渗滤液处理装置18、PLC控制中心21、氧气传感器12、温度传感器13、信号线缆20。污泥破碎机采用双轴剪切式破碎机。树叶粉碎机采用锤片式粉碎机。。搅拌机用于将污泥破碎机破碎后的污泥与树叶粉碎机粉碎后的树叶进行充分混合。实践证明：混凝土搅拌机的结构非常适合碎泥与碎叶的混合，应优先采用。装载机用于将污泥与树叶的混合物转运至集装箱式好氧生物发酵器。集装箱式好氧生物发酵器包括外壳1及其内舱2。为增强保温性能和延长使用寿命，外壳1采用夹层结构，外层及内层均为不锈钢金属板1.1，中间的夹层为聚氨酯保温板1.2。外壳1围成一个六面的箱体，箱体的形状为长方体的变形体，其顶盖为斜面，使左侧面的高度大于右侧面的高度，左侧面、右侧面的长度均与底面的长度相等；在斜面的高处设置排气管5，排气管5通过气管线4与生物滤池3进气端连接；在斜面的低处设置集水斗6，集水斗6尾部对应的右侧面设有排水管7，排水管7通过水管线8与储水罐9连接。内舱2的底部设有隔离床19，隔离床19的床面为网状片，网状片表面平铺过滤布；隔离床19的床面以下空间作为渗滤液收集池，在对应的壳体1侧面设有排液管16，排液管16通过液管线17与渗滤液处理装置18连接。内舱2的顶部设有作为废气、水蒸气上升的缓冲腔；内舱2的缓冲腔与隔离床18之间的空腔作为盛装所述混合物的物料柱27。物料柱27的上部、中部、下部分别布设与箱外的风机连通的第一曝气管路、第二曝气管路、第三曝气管路。第一曝气管路、第二曝气管路、第三曝气管路分别包括第一主管10及其垂直设置的若干支管11、第二主管14及其垂直设置的若干支管11、第三主管15及其垂直设置的若干支管11；第一主管11、第二主管14及第三主管15的走向均与箱体底面的长度方向一致；各个支管11均与箱体底面的宽度度方向一致。为方便使用和控制，风机采用离心通风机，且包括前路风机22、后路风机32，其出风口分别配套前路总管23、后路总管31。第一主管10的两端伸出箱外，其一端通过设置前路第一阀门26连接前路总管23、另一端通过设置后路第一阀门28连接后路总管31。第二主管14的两端伸出箱外，其一端通过设置前路第二阀门25连接前路总管23、另一端通过设置后路第二阀门29连接后路总管31。第三主管15的两端伸出箱外，其一端通过设置前路第三阀门24连接前路总管23、另一端通过设置后路第三阀门30连接后路总管31。为保证曝气的顺利实施，支管11的末端封闭，支管11的管壁上均匀设置若干圆形或椭圆形通气孔11.1。前路第一阀门26、后路第一阀门28、前路第二阀门25、后路第二阀门29、前路第三阀门24、后路第三阀门30均为通过信号线缆20与PLC控制中心21连接的电磁阀。物料柱27的上部、中部、下部均设通过信号线缆20与PLC控制中心21连接的氧气传感器12、温度传感器13。

本发明的基本工作过程及有关原理如下：

首先，用污泥破碎机对脱水污泥进行破碎，用树叶粉碎机对废弃树叶进行粉碎，使污泥、树叶的碎粒分别控制在2㎝以下、1㎝以下；然后，用搅拌机将碎泥与碎叶按照合适的比例混合均匀，以此作为发酵的物料。将备好的物料根据集装箱式好氧生物发酵器的设计方案，用装载机置入内舱2；同时将各曝气管路及传感器安装到位。发酵开始后，可以先打开前路第一阀门26、前路第二阀门25、前路第三阀门24，用前路风机22进行通风曝气；隔一定时间后，再关闭前路第一阀门26、前路第二阀门25、前路第三阀门24，打开后路第一阀门28、后路第二阀门29、后路第三阀门30，用后路风机32进行通风曝气；如此反复交替，进行换向通风曝气。这样做的好处是：防止仅从一个方向通风曝气时物料因距离风机的远近不同而造成曝气强度大小不一，以免影响物料好氧发酵的腐熟均匀性。在发酵过程中，随着温度的逐渐提高，物料中的部分水分挥发形成水蒸气，在升至箱顶时遇冷凝结并沿斜面下滑而落到集水斗6内，再通过排水管7和水管线8流入储水罐9；产生的废气通过排气管5和气管线4进入生物滤池3处理；下部渗滤液通过排液管16和液管线17进入渗滤液处理装置18。在自动化控制方面，以PLC控制中心21为纽带，将氧气传感器12、温度传感器13的上传数据与设定数据相比较，经过综合分析后调整电磁阀的开闭；实际执行时应当灵活掌握，例如，若仅是某一个层次的物料氧气量不足，只打开某一个阀门通气即可。总之，各项措施的具体运用以保证好氧发酵过程的标准化、均匀化为原则。

Claims (10)

1.一种城市生活污泥的生物处理系统，其特征在于：包括污泥破碎机、树叶粉碎机、搅拌机、装载机、集装箱式好氧生物发酵器、风机、生物滤池、储水罐、渗滤液处理装置、PLC控制中心、氧气传感器、温度传感器、信号线缆；所述搅拌机用于将污泥破碎机破碎后的污泥与树叶粉碎机粉碎后的树叶进行充分混合；所述装载机用于将污泥与树叶的混合物转运至集装箱式好氧生物发酵器；所述集装箱式好氧生物发酵器包括外壳及其内舱；所述外壳为夹层结构，外层及内层均为金属板，中间的夹层为保温板；所述外壳围成一个六面的箱体，箱体的形状为长方体的变形体，其顶盖为斜面，使左侧面的高度大于右侧面的高度，左侧面、右侧面的长度均与底面的长度相等，在斜面的高处设置排气管，排气管通过气管线与生物滤池进气端连接，在斜面的低处设置集水斗，集水斗尾部对应的右侧面设有排水管，排水管通过水管线与储水罐连接；所述内舱的底部设有隔离床，隔离床的床面为网状片，网状片表面平铺过滤布，隔离床的床面以下空间作为渗滤液收集池，在对应的壳体侧面设有排液管，排液管通过液管线与渗滤液处理装置连接；所述内舱的顶部设有作为废气、水蒸气上升的缓冲腔；所述内舱的缓冲腔与隔离床之间的空腔作为盛装所述混合物的物料柱；所述物料柱的上部、中部、下部分别布设与箱外的风机连通的第一曝气管路、第二曝气管路、第三曝气管路；所述物料柱的上部、中部、下部均设通过信号线缆与PLC控制中心连接的氧气传感器、温度传感器。

2.根据权利要求1所述的一种城市生活污泥的生物处理系统，其特征在于：所述第一曝气管路、第二曝气管路、第三曝气管路分别包括第一主管及其垂直设置的若干支管、第二主管及其垂直设置的若干支管、第三主管及其垂直设置的若干支管；所述第一主管、第二主管及第三主管的走向均与箱体底面的长度方向一致；所述各个支管均与箱体底面的宽度度方向一致；所述风机包括前路风机、后路风机，其出风口分别配套前路总管、后路总管；所述第一主管的两端伸出箱外，其一端通过设置前路第一阀门连接前路总管、另一端通过设置后路第一阀门连接后路总管；所述第二主管的两端伸出箱外，其一端通过设置前路第二阀门连接前路总管、另一端通过设置后路第二阀门连接后路总管；所述第三主管的两端伸出箱外，其一端通过设置前路第三阀门连接前路总管、另一端通过设置后路第三阀门连接后路总管。

3.根据权利要求2所述的一种城市生活污泥的生物处理系统，其特征在于：所述支管的末端封闭，支管的管壁上均匀设置若干圆形或椭圆形通气孔。

4.根据权利要求2所述的一种城市生活污泥的生物处理系统，其特征在于：所述前路第一阀门、后路第一阀门、前路第二阀门、后路第二阀门、前路第三阀门、后路第三阀门均为通过信号线缆与PLC控制中心连接的电磁阀。

5.根据权利要求1所述的一种城市生活污泥的生物处理系统，其特征在于：所述污泥破碎机采用双轴剪切式破碎机。

6.根据权利要求1所述的一种城市生活污泥的生物处理系统，其特征在于：所述树叶粉碎机采用锤片式粉碎机。

7.根据权利要求1所述的一种城市生活污泥的生物处理系统，其特征在于：所述搅拌机采用混凝土搅拌机。

8.根据权利要求1所述的一种城市生活污泥的生物处理系统，其特征在于：所述风机采用离心通风机。

9.根据权利要求1所述的一种城市生活污泥的生物处理系统，其特征在于：所述金属板采用不锈钢板。

10.根据权利要求1-9任一所述的一种城市生活污泥的生物处理系统，其特征在于：所述保温板采用聚氨酯保温板。