CN110482816B - 一种脱水污泥干发酵处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于固体废弃物处理技术领域，具体涉及一种脱水污泥干发酵处理装置及方法，所述的处理装置包括发酵仓、料仓和出料管，发酵仓的外壳上设有旋转驱动装置用于带动发酵仓交替正反转，料仓布置在所述发酵仓的进料口一侧，且在料仓底部的出料口与发酵仓的进料口之间设有进料管，所述的进料管内设有螺旋推进机用于将料仓中的物料推入发酵仓中；出料管布置在所述发酵仓的出料口一侧，且在出料管内设有螺旋排渣机，所述螺旋排渣机的出料口连通至泥渣斗；所述出料管上还设有依次管道连接的缓冲罐、冷凝器、水封槽和引风机；本发明提供的处理装置实现污泥进一步的稳定化、减量化和资源化，该处理装置高效、稳定且二次污染小。

Description

一种脱水污泥干发酵处理装置及方法

技术领域

本发明属于固体废弃物处理技术领域，具体涉及一种脱水污泥干发酵处理装置及方法。

背景技术

目前，我国城市污水处理厂剩余污泥处理技术路线较多，包括干化焚烧、厌氧发酵、好氧堆肥、建材利用、卫生填埋等，这些技术在大、中型污水处理厂的污泥处理中均有应用，用户对其运行效果的评价褒贬不一。

我国污泥处理厂广泛采用的是湿发酵技术，即对脱水污泥加水稀释、调理，使污泥含水率达到94～98％，含固体率一般为2～6％，然后送至污泥消化池，消化池设置加热保温措施，以维持厌氧反应所需的适宜温度(中温)。污泥有机质在微生物作用下分解为甲烷、二氧化碳、水等小分子物质，污泥中水及溶解性物质成为沼液，不溶性物质成为沼渣。沼液中有机物浓度高，毒性强，处理技术流程长，工艺复杂，动力设备较多，沼液处理设施的建设和运行费用大。沼渣含水量大，需深度脱水处理，沼渣的处理要求由其处置去向决定。

我国城镇污水处理厂一般采用A²/O或者A/O+A/O污水处理工艺，剩余污泥脱水至含固率16％～20％，由于采用湿发酵技术，需投加大量水稀释调理，经厌氧发酵后，沼液的处理难度很大，沉淀的沼渣含水率较高，不符合污泥减量化原则。

污泥湿发酵的不足之处的表现为：

(1)要对脱水污泥加水稀释、调理，既增加水资源消耗，又加大沼液处理量和难度。

(2)产生大量沼渣，需深度脱水，脱水设施的建设、运行费用高。

(3)厌氧反应器的单位负荷率低，产气率较低。

(4)处理沼液和沼渣的过程中，二次污染风险较大。

(5)仅部分有机质被分解，有机物分散于沼液和沼渣中，污泥减量化、稳定化效果差。

(6)占地大，工艺流程长，操作复杂、能耗高，不适用于中、小规模污泥脱水项目。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明的目的之一是提供一种脱水污泥干发酵处理装置，其能够实现脱水污泥的连续化减量处理；

本发明还提供了一种脱水污泥干发酵处理方法，以实现脱水污泥的减量化、稳定化和资源化。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种脱水污泥干发酵处理装置，包括：

发酵仓，其外壳上设有旋转驱动装置用于带动发酵仓交替正反转，发酵仓的内胆内壁上设有沿其径向延伸的导向板，且在发酵仓的内胆与外壳之间设有加热保温层；

料仓，其布置在所述发酵仓的进料口一侧，且在料仓底部的出料口与发酵仓的进料口之间设有进料管，所述的进料管内设有螺旋推进机用于将料仓中的物料推入发酵仓中；

出料管，其布置在所述发酵仓的出料口一侧，且在出料管内设有螺旋排渣机，所述螺旋排渣机的出料口连通至泥渣斗；

所述出料管上还设有依次管道连接的缓冲罐、冷凝器、水封槽和引风机。

优选的，所述的脱水污泥干发酵处理装置还包括：

配料仓，其底部设有混料器用于搅拌混合配料仓内的物料，且在配料仓与所述的料仓之间设有螺旋输送机用于将混合均匀的物料提升至所述的料仓内。

本发明还提供了一种脱水污泥干发酵处理方法，所述的方法采用上述处理装置进行。

具体的，所述的方法包括：将脱水污泥与复合高效古菌群落混合后投入到料仓中，

利用螺旋推进机将料仓中的物料推进到发酵仓中；

开启发酵仓外壳上的旋转驱动装置，带动发酵仓交替正反转；

开启螺旋排渣机将进入到出料管中的物料推送至泥渣斗中，同时开启引风机，将进入出料管中的发酵气引入到冷凝器中，低沸点气体通过冷凝器并经由水封槽、引风机排出系统，高沸点气体冷却回流至缓冲罐中。

优选的，所述的方法还包括将泥渣斗中的发酵残余物与脱水污泥、复合高效古菌群落混合得到混合物料并投入到料仓中。

优选的，所述发酵仓的内部温度为35-55℃，保持厌氧气氛。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

本发明提供的脱水污泥干发酵处理装置，通过将脱水污泥直接投入到发酵仓中，在复合微生物的作用下，将有机物分解为简单的无机小分子，并回收发酵产生的气态产物沼气，实现污泥进一步的稳定化、减量化和资源化，该处理装置高效、稳定且二次污染小。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式中予以详细说明。

附图说明

图1为本发明提供的脱水污泥干发酵处理装置的示意图；

图中标号说明：10-发酵仓，11-旋转驱动装置，12-导向板，13-加热保温层，20-料仓，21-进料管，22-螺旋推进机，30-出料管，31-螺旋排渣机，32-缓冲罐，33-冷凝器，34-水封槽，35-引风机，40-泥渣斗，50-配料仓，51-混料器，52-螺旋输送机。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体附图，进一步阐明本发明。

结合图1所示，本发明提供了一种脱水污泥干发酵处理装置，其包括发酵仓10、料仓20和出料管30；所述发酵仓10的外壳上设有旋转驱动装置11用于带动发酵仓10交替正反转，发酵仓10的内胆内壁上设有沿其径向延伸的导向板12，且在发酵仓10的内胆与外壳之间设有加热保温层13；所述的料仓20布置在所述发酵仓10的进料口一侧，且在料仓20底部的出料口与发酵仓10的进料口之间设有进料管21，所述的进料管21内设有螺旋推进机22用于将料仓20中的物料推入发酵仓10中；所述的出料管30布置在所述发酵仓10的出料口一侧，且在出料管30内设有螺旋排渣机31，所述螺旋排渣机31的出料口连通至泥渣斗40；所述的出料管30上还设有依次管道连接的缓冲罐32、冷凝器33、水封槽34和引风机35。

本发明提供的脱水污泥干发酵处理装置，通过将脱水污泥直接投入到发酵仓10中，在复合微生物的作用下，将有机物分解为简单的无机小分子，并回收发酵产生的气态产物沼气，实现污泥进一步的稳定化、减量化和资源化，该处理装置高效、稳定且二次污染小。

进一步的，根据本发明，所述的脱水污泥干发酵处理装置还包括配料仓50，所述配料仓50的底部设有混料器51用于搅拌混合配料仓50内的物料，且在配料仓50与所述的料仓20之间设有螺旋输送机52用于将混合均匀的物料提升至所述的料仓20内。

本发明中，各设备部件的要求如下：

配料仓，其可满足发酵仓2h装料完毕，连续进料，连续混料；

螺旋输送机，其最大输送能力满足2h装填发酵仓的80％容积，且螺旋推速可调；

料仓，其属于待处理脱水污泥的中间过渡设备，有效溶剂应具备调节6h脱水污泥的处理量；

螺旋推送机，最大输送能力满足2h装填发酵仓的80％容积，且螺旋推速可调；

发酵仓，充填系数约80％，发酵仓内部温度为35-55℃，保持厌氧气氛，发酵仓可正反转，且转速可调；

缓冲罐，容积为10min产气量；

螺旋排渣机，最大输送能力满足2h排空发酵仓的80％容积，且螺旋推速可调节；

泥渣斗，斗容与螺旋排渣机相配套，作用为间接排渣，隔绝空气返混；

冷凝器，小时冷凝能力为时平均产气量的3.5倍；

水封槽，作用为防止空气返混，阻火作用，其容积为5min产气量；

引风机，风量满足平均产气量的3.5倍。

本发明提供的脱水污泥干发酵处理装置，其供电设施为3相电源，220-380V，具备减速机和引风机运行条件。

本发明还提供了一种脱水污泥干发酵处理方法，采用上述处理装置进行。具体的方法步骤包括：将脱水污泥与复合高效古菌群落混合后投入到料仓20中，利用螺旋推进机22将料仓20中的物料推进到发酵仓10中；开启发酵仓10外壳上的旋转驱动装置11，带动发酵仓10交替正反转；开启螺旋排渣机31将进入到出料管30中的物料推送至泥渣斗40中，同时开启引风机35，将进入出料管30中的发酵气引入到冷凝器33中，低沸点气体通过冷凝器33并经由水封槽34、引风机35排出系统，高沸点气体冷却回流至缓冲罐32中。

进一步的，本发明中，为了实现脱水污泥的充分发酵分解，所述的方法还包括，将泥渣斗40中的发酵残余物与脱水污泥、复合高效古菌群落混合得到混合物料并投入到料仓20中。此时，所述复合高效古菌群落的添加量根据返混的发酵残余物中菌的含量确定，一般的，所述复合高效古菌群落的添加量为脱水污泥重量的0.1％～0.3％。

本发明中，所述发酵仓10的内部温度为35-55℃，保持厌氧气氛。

本发明提供的脱水污泥干发酵处理方法，采用的发酵仓10可在旋转驱动装置11的驱动下进行旋转，协同水解、产酸和甲烷化三类反应群在同一厌氧反应器内同时进行，实现了固-液-气三相传质短程化。发酵仓10的内胆充装有脱水污泥，内胆和外壳之间为加热保温层13，所述的旋转驱动装置11具体为设置在外壳上的齿轮传动零部件，通过控制开关操作，可正反旋转，且转速可调，实现最佳的搅拌效果，有效的防止中间产物的累积，基质和菌群充分的接触，相互依赖紧密，发酵进程连续、畅通，气体产物连续排出发酵仓10，有利于三类反应的正向进行。

本发明提供的脱水污泥干发酵处理方法，采用本土化培养的复合高效古菌群落，参与反应的厌氧菌群协同工作，菌群空间分布具有较强流动性和分散性，形成有效抑制有机酸、氨、氯离子毒性的能力，厌氧反应器的单位负荷率较高，产气率也高。

本发明提供的脱水污泥干发酵处理方法，采用独特的进、出料装置，密封性好，确保了发酵仓10的厌氧氛围，有效避免形成混合气体爆炸极限浓度。进料管21与料仓20为整体结构，进料管21与料仓20之间设置进料阀，进料管21内设置螺旋叶片、轴承，污泥通过螺旋推送机22进入发酵仓20。发酵气和发酵残余物通过出料管30排除，沼气从出料管30前段经缓冲罐32引出，发酵残余物通过出料管30，经螺旋排渣机31送至出料管30的末端，落入泥渣斗40，由泥渣斗40的出口排除，泥渣斗40的出口设置阀门，防止空气返回进入发酵仓10。

本发明提供的脱水污泥干发酵处理方法，对发酵气进行冷凝回收，有利于高沸点物质分离，提高了沼气质量。发酵气在负压抽引作用下，经缓冲罐32由管道输送进入冷凝器33，高沸点物质经冷凝回流至缓冲罐32，低沸点物质成为不凝气，即沼气。

本发明提供的脱水污泥干发酵处理方法，脱水污泥不需稀释、调理，也无需预处理。脱水污泥直接与发酵仓10出料按一定比例混合后，由螺旋输送机52送入发酵仓10，发酵仓10的出料部分返混的作用是污泥微生物接种、调整含水率过高的脱水污泥。

以下为采用本发明提供的脱水污泥干发酵处理方法的处理实例：

脱水污泥来自合肥望塘污水处理厂脱水车间，污泥主要指标见表1：

表1 污泥处理前主要指标一览表

指标	含水率	密度	pH	有机质含量	外观
						数值	82％	1.08g/cm<sup>3</sup>	7.6	39.52％	黄褐色

利用本发明提供的脱水污泥干发酵处理装置及方法对上述取得的脱水污泥进行处理，具体的，将上述脱水污泥与复合高效古菌群落混合后投入到料仓20中，所述的复合高效古菌群落为发酵细菌、产酸菌及产甲烷菌按任意比混合得到，所述复合高效古菌群落的添加量为脱水污泥重量的0.2％。

利用螺旋推进机22将料仓20中的物料推进到发酵仓10中，螺旋推进机22的推进速度为0.5L/min，保持发酵仓10的温度为40℃，发酵仓转速为0.5r/min，反应时间为21d，接着从出料管30中取样测试得到脱水污泥经过处理后的参数指标，如表2所示。

表2 污泥处理后主要指标一览表

指标	含水率	密度	pH	有机质含量	外观
						数值	44％	1.21g/cm<sup>3</sup>	7.1	10.54％	深褐色

测试方法：

含水率采用重量法(CJ/T221)；

脱水污泥密度采用单位重量法，参照ASTM D7263；

pH值采用电极法(CJ/T221)；

有机质采用灼烧减量法(CJ/T221)；

外观采用目测方法。

通过上述实例可以看出，本发明提供的脱水污泥干发酵处理装置及方法，脱水污泥经干发酵后，含水率及有机质显著降低，污泥密度较大提高，稳定化和减量化效果较好。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种脱水污泥干发酵处理装置，其特征在于，包括：

发酵仓（10），其外壳上设有旋转驱动装置（11）用于带动发酵仓（10）交替正反转，发酵仓（10）的内胆内壁上设有沿其径向延伸的导向板（12），且在发酵仓（10）的内胆与外壳之间设有加热保温层（13）；

料仓（20），其布置在所述发酵仓（10）的进料口一侧，且在料仓（20）底部的出料口与发酵仓（10）的进料口之间设有进料管（21），所述的进料管（21）内设有螺旋推进机（22）用于将料仓（20）中的物料推入发酵仓（10）中；

出料管（30），其布置在所述发酵仓（10）的出料口一侧，且在出料管（30）内设有螺旋排渣机（31），所述螺旋排渣机（31）的出料口连通至泥渣斗（40）；

所述出料管（30）上还设有依次管道连接的缓冲罐（32）、冷凝器（33）、水封槽（34）和引风机（35）；

配料仓（50），其底部设有混料器（51）用于搅拌混合配料仓（50）内的物料，且在配料仓（50）与所述的料仓（20）之间设有螺旋输送机（52）用于将混合均匀的物料提升至所述的料仓（20）内；

所述进料管（21）与料仓（20）之间设置进料阀，所述泥渣斗（40）的出口设置阀门。

2.一种脱水污泥干发酵处理方法，其特征在于，所述的方法采用如权利要求1所述的处理装置进行。

3.根据权利要求2所述的脱水污泥干发酵处理方法，其特征在于，所述的方法包括：

将脱水污泥与复合古菌群落混合后投入到料仓（20）中，

利用螺旋推进机（22）将料仓（20）中的物料推进到发酵仓（10）中；

开启发酵仓（10）外壳上的旋转驱动装置（11），带动发酵仓（10）交替正反转；

开启螺旋排渣机（31）将进入到出料管（30）中的物料推送至泥渣斗（40）中，同时开启引风机（35），将进入出料管（30）中的发酵气引入到冷凝器（33）中，低沸点气体通过冷凝器（33）并经由水封槽（34）、引风机（35）排出系统，高沸点气体冷却回流至缓冲罐（32）中；

所述的复合古菌群落为发酵细菌、产酸菌及产甲烷菌按任意比混合得到。

4.根据权利要求3所述的脱水污泥干发酵处理方法，其特征在于，还包括将泥渣斗（40）中的发酵残余物与脱水污泥、复合古菌群落混合得到混合物料并投入到料仓（20）中。

5.根据权利要求3所述的脱水污泥干发酵处理方法，其特征在于，所述发酵仓（10）的内部温度为35-55℃，保持厌氧气氛。

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