CN110550834A - 一种推移式污泥连续好氧发酵系统及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种推移式污泥连续好氧发酵系统及其应用方法，包括发酵仓、进料装置、供气装置、物料搅拌和推移装置、废气净化装置及出料装置，应用时将待处理的污水处理剩余污泥与生物质、腐熟污泥混合均匀，下料至发酵仓内发酵的同时不断向前推移，所得腐熟污泥连续出料。本发明的系统，可连续进料、发酵、出料，运行稳定，提高了发酵仓等设备的循行效率，便于实现自动化和高水平的维护管理。

Description

一种推移式污泥连续好氧发酵系统及其应用方法

技术领域

本发明属于固体废弃物处理技术领域，具体涉及一种推移式污泥连续好氧发酵系统及其应用方法。

背景技术

生活污泥是生活污水处理过程中产生的残余物，压滤污泥含水率大约80％，其中富含微生物、有机质，是含水量高的不稳定有机废物。随着我国城镇化进程和生活污水截留率处理率的提高，剩余污泥量急剧增加。生活污水处理剩余污泥年产量已经达到4000万吨，每年处理费用达数百亿元。

目前我国污泥处理方式主要有填埋、堆肥、自然干化、焚烧等方式，这四种处理方法的占比分别为65％、15％、6％、3％。表明我国污泥处理方式仍以填埋为主，大量污泥没有得到规范化的处理，直接造成了“二次污染”，对生态环境产生严重威胁。污泥中含有大量的有机物和植物生长所需的N、P、K营养元素，早期污泥的处置中污泥的土地利用很受欢迎。然而，随着人们对环境问题的重视，污泥中含有的重金属、有毒有害有机污染物质作为土地利用安全风险受到高度关注，使得污泥的土地利用逐渐被焚烧所代替。但污泥焚烧也会向空气中释放重金属及颗粒污染物，同样对人类造成极大的危害。

随着传统污泥处置方式弊端的逐渐显现和对公共环境要求的提高，以及人们逐渐意识到污泥是宝贵的可利用资源，污泥资源化回收处理就越来越得到广泛的关注。污泥资源化处理一方面降低了污泥中污染物的含量，另一方面使其成为可利用的资源。污泥资源化的技术路径、技术方法以及有关的装备受到高度重视。

专利CN201910645363.3公开了一种苇秣和污泥堆肥处理生产有机肥的生产机构，包括原料车间、发酵车间、陈化车间以及制肥车间。原料车间内设有辅料仓、混合机，发酵车间内设有发酵池，发酵池通过皮带布料装置与混合机连接，发酵池内设有翻堆装置和曝气装置。

专利CN201910168375.1公开了一种分阶段菌种控温的自热式污泥超高温好氧堆肥方法及装置，是通过接种复合菌剂实现阶段性控温的自热式超高温好氧堆肥，包括启动阶段、中温阶段、高温阶段、超高温阶段以及腐熟阶段，堆肥装置包括罐体、温度和氧气自动调节装置、加菌装置、搅拌装置以及冷凝水导流槽。

专利CN201811566916.8公开了一种利用污泥与秸秆的连续式好氧动态堆肥工艺，是将污泥与粉碎的秸秆按1:2-2:1的质量比混合作为原料并接种堆肥发酵剂，物料中加水并搅拌混匀混合料的含水率为50％-60％，将混合料连续输送至堆肥机内进行好氧发酵，通过控制进入堆肥机内的风速调节堆肥机内的发酵温度为45℃-55℃，发酵时间为3-5天，然后出料，出料的含水率为50％-55％，将出料堆放成堆垛，进行陈化，保持通风，控制堆垛内部的温度为40℃-65℃，陈化时间为15-20天，使堆料含水率下降至低于30％。

但是，现有的污泥堆肥设施和方法，都没有在堆体保温方面采取有效的措施，没有很好的调节污泥的结构和状态，也没有利用生物蒸发技术对污泥进行脱水减量。污泥高含水率一直是污泥资源化利用的最主要障碍，如何调理污泥的结构状态，提高氧气在污泥的传输和水分的蒸发，降低污泥资源化处理的能耗和成本是污泥好氧堆肥资源化的关键。

发明内容

为了克服目前生活污水处理剩余污泥处理方面存在的突出问题，本发明公开了一种推移式剩余污泥连续好氧发酵系统及其应用方法，旨在为剩余污泥低能耗、低成本的资源化利用提供新的装备和方法。

为实现发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明首先公开了一种推移式污泥连续好氧发酵系统，其特点是：包括发酵仓，所述发酵仓的一侧为进料端、相对的另一侧为出料端；所述发酵仓整体向出料端倾斜；

在所述发酵仓的进料端设置有进料口，所述进料口与发酵仓配料平台相连，在所述进料口处设置有混料进料一体机；

在所述发酵仓内、沿所述发酵仓的长度方向设置有中空转动轴，所述中空转动轴通过驱动电机驱动；沿所述中空转动轴的轴向设置有中空叶片，所述中空转动轴的中空结构与所述中空叶片的中空结构连通；在所述中空叶片的背面开设有释气孔；

设置供氧风机，所述供氧风机通过供氧管路连通至中空转动轴的中空结构；

在所述发酵仓上还设置有废气出口，所述废气出口连接废气抽风机；

在发酵仓屋面上方设置有网格状生物填料支撑层，在所述生物填料支撑层上设置有生物填料层；所述发酵仓的屋面与所述生物填料支撑层之间形成布气狭缝；所述抽风机的出气口引入至所述布气狭缝中；在向出料端倾斜的发酵仓屋面最低侧设置有凝结水收集槽；

在所述发酵仓的出料侧设置有发酵仓出料口，在所述发酵仓出料口外设置有腐熟污泥输出机。

进一步地，所述发酵仓整体向出料端倾斜的角度为1-10°。

进一步地，所述发酵仓屋面的外表面设置有环氧树脂涂层。

进一步地，所述发酵仓呈圆筒状。

进一步地，所述中空叶片为整体式的中空螺旋叶片；或所述中空叶片为沿中空转动轴轴向呈螺旋状排列的多个单独的中空叶片，各中空叶片朝向出料端倾斜。

进一步地，在所述发酵仓配料平台上设置有皮带秤，所述皮带秤连接至混料进料一体机。

本发明还公开了上述系统的应用方法，包括如下步骤：

(1)将待处理的污泥、生物质和腐熟污泥按照质量比2～10:2:1在进料地面平台计量并输送到混料进料一体机内混料均匀，所得混合物料输送到发酵仓中；

(2)在驱动电机的驱动下，发酵仓内的中空转动轴转动，带动中空叶片搅拌混合物料，同时将混合物料向出料端推移，混合物料在发酵仓内停留时间为3～6d；

(3)好氧发酵所需空气由供氧风机及供氧管路进入发酵仓的中空转动轴，再进入中空叶片，并通过中空叶片背面的释气孔释放到物料中，为微生物好氧发酵供氧；

(4)发酵后的腐熟污泥从发酵仓出料口连续出料，并用腐熟污泥输出机输送；

(5)发酵仓的废气出口连接废气抽风机维持发酵仓内负压；废气抽风机将发酵舱内废气输送到布气狭缝中，气流透过生物填料支撑层，经生物填料层净化后释放到大气中；气流中的水汽凝结后滴到发酵仓屋面，然后自流到凝结水收集槽。

进一步地，步骤(4)中，腐熟污泥的一部分输送到进料地面平台与污泥、生物质一起进入混料进料一体机，作为污泥好氧快速发酵嗜高温微生物菌源，剩余部分输送到腐熟污泥储库内自然通风堆存20-40d进一步稳定后销售。

进一步地，步骤(5)中，凝结水收集槽内的凝结水经过处理达标排放。

进一步地，步骤(1)中，所述生物质为秸秆废弃物、庭院清扫垃圾和园林废弃物中的至少一种破碎获得的长度不大于10cm的物料，含水率不高于30％。

本发明的有益效果体现在：

1、本发明的推移式污泥连续好氧发酵系统，可连续进料、发酵、出料，运行稳定，提高了发酵仓等设备的循行效率，便于实现自动化和高水平的维护管理。发酵仓整体向出料端倾斜1-10°，发酵仓内物料借助重力沿斜坡向下运动，大幅度降低了推动物料连续出料的驱动力、能耗。

2、供氧风机通过供气管路与中空转动轴连接，中空转动轴的空心结构与空心叶片的空心结构连通，再通过叶片上的释气孔把空气供应到发酵物料中，形成良好、顺达的发酵供气系统。同时，固定在中空转动轴上的中空叶片推动物料前移，并搅拌混合物料促进氧气传递。该结构简化了系统，提高了供气效率，降低了好氧发酵供气量，改善了发酵环境，降低了运行成本。

3、高含水的剩余污泥与低含水率松散状态的生物质颗粒物(破碎的各类秸秆废弃物、庭院清理垃圾、园林废弃物)、高温发酵腐熟物料混合，调理物料水分含量到适宜发酵的范围(50-60％)，提高了待发酵物料的孔隙率和透气性，改善了氧气的传质。同时，生物质好氧发酵产生的热能，提高物料温度和腐熟速度，增强物料中水分蒸发，降低腐熟污泥含水量。部分高温发酵腐熟物料返回到进料口与待处理的剩余污泥混合，为物料接种大量嗜高温菌，协同污泥中的微生物促使物料快速升温，提高发酵温度，提高物料腐熟速率，大幅度缩短物料在发酵仓的停留时间。

4、发酵舱内废气出口连接废气抽风机维持发酵仓内微负压，避免废气无组织排放。发酵舱内废气主要为N₂、CO₂、O₂、蒸发水汽及少量气态污染物组分，废气通过废气抽风机输送到发酵仓屋面与生物填料支撑层之间的布气狭缝中，再渗透通过生物填料层。废气中的水汽凝结滴落到屋面，汇流到凝结水收集槽，在流入处理池单独处理达标排放。废气中的污染物大部分被微生物分解、小部分进入凝结水，凝结水进一步处理后达标排放。一方面增强了发酵仓保温效果，有利于提高发酵温度；另一方面，填料层面积大、负荷小，提高了废气净化效果。

附图说明

图1为本发明推移式污泥连续好氧发酵系统的示意图，图中标号：1-发酵仓；1A-进料口；2-发酵仓配料平台；3-混料进料一体机；4-中空转动轴；5-中空叶片；6-释气孔；7-废气出口；8-废气抽风机；9-供氧风机；10-供氧管路；11-驱动电机；12-发酵仓屋面；13-网格状生物填料支撑层；14-布气狭缝；15-生物填料层；16-凝结水收集槽；17-发酵仓出料口；18-腐熟污泥输出机。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。以下内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改、补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

如图1所示，本实施例的推移式污泥连续好氧发酵系统，包括发酵仓1，发酵仓1的一侧为进料端、相对的另一侧为出料端；发酵仓整体向出料端倾斜；

在发酵仓1的进料端设置有进料口1A，进料口1A与发酵仓配料平台2相连，在进料口1A处设置有混料进料一体机3；

在发酵仓1内、沿发酵仓1的长度方向设置有中空转动轴4，中空转动轴4通过驱动电机11驱动；沿中空转动轴4的轴向设置有中空叶片5，中空转动轴4的中空结构与中空叶片5的中空结构连通；在中空叶片5的背面(背面指背离出料端的一面)开设有释气孔6；

设置供氧风机9，供氧风机9通过供氧管路10连通至中空转动轴4的中空结构，空气进入连接在中空转动轴上的中空叶片5并通过释气孔6释放到发酵物料中，为发酵微生物提供所需氧气；

在发酵仓1上还设置有废气出口7，废气出口7连接废气抽风机8；

在发酵仓屋面12上方设置有网格状生物填料支撑层13，在生物填料支撑层13上设置有生物填料层15；发酵仓1的屋面与生物填料支撑层13之间形成布气狭缝14；抽风机8的出气口引入至布气狭缝14中；在向出料端倾斜的发酵仓屋面12最低侧设置有凝结水收集槽16；

在发酵仓1的出料侧设置有发酵仓出料口17，在发酵仓出料口17外设置有腐熟污泥输出机18。

进一步地，发酵仓整体向出料侧倾斜1-10°。具体的，本实施例中发酵仓向出料侧整体倾斜6°。

进一步地，发酵仓1呈圆筒状，长30m、直径5m，从进料侧到出料侧的方向为长度方向。具体的，本实施例中，发酵仓内部尺寸为：长25m，直径3m，仓室体积为177m³。圆筒状结构可有效避免物料在角落滞留。

进一步地，发酵仓屋面12的外表面设置有环氧树脂涂层，以提高表面耐凝结水中杂质腐蚀的性能。

进一步地，中空叶片5可为整体式的中空螺旋叶片。或如图所示，是为沿中空转动轴轴向呈螺旋状排列的一系列单独中空叶片5，各中空叶片5朝向出料端倾斜。具体的，本实施例中，中空转动轴直径25cm，固定在其上的一系列中空叶片长度2.1m、叶片宽度25cm，叶片与轴的夹角75-80°，叶片间距25cm。

进一步地，中空叶片5上的释气孔6布置在背面，凹进5mm，释气孔直径2mm，延叶片延长方向排布，间距25-50cm；或者在叶片背面开一狭缝，与叶片等长，狭缝宽度5mm。

进一步地，生物填料支撑层用木质或塑料搭建成为网格状，用于支撑其上的生物填料层；生物填料层是松散状态、高孔隙率、低密度的颗粒状物料堆积体，其功能是透过气体、负载生物、净化气体中的污染物。

进一步地，在发酵仓配料平台2上设置有皮带秤2A，所述皮带秤2A连接至混料进料一体机3。

上述系统的应用方法，包括如下步骤：

(1)将待处理的污水处理剩余污泥、生物质和腐熟污泥按照质量比2～10:2:1在进料地面平台2计量并输送到混料进料一体机3内混料均匀，所得混合物料输送到发酵仓1中；其中：生物质可为秸秆废弃物、庭院清扫垃圾和园林废弃物中的至少一种破碎获得的长度小于10cm的物料，含水率不高于30％。腐熟污泥为利用本实施例的系统进行处理后从发酵仓出料口17出料的污泥。

具体的，本实施例中：待处理污泥的含水率为80-85％；生物质为秸秆废弃物在储料车间破碎获得长度不大于10cmm的物料，其含水率～20％；腐熟污泥的含水率～30％。三种原料按照质量比6:2:1混合，所得混合物料的含水率在55％-65％。

(2)在驱动电机11的驱动下，发酵仓内的中空转动轴4转动，带动中空叶片5搅拌混合物料，同时将混合物料向出料端推移，混合物料在发酵仓内停留时间为3～6d；

具体的，本实施例中：中空转动轴的转动速度为1rpm；

(3)好氧发酵所需空气由供氧风机9及供氧管路10进入发酵仓1的中空转动轴4，再进入中空叶片5，并通过中空叶片5背面的释气孔6释放到物料中，为微生物好氧发酵供氧；

具体的，本实施例中：发酵舱内混合物料温度快速升温到45℃之上，高温区稳定在65-75℃，混合湿物料在好氧微生物作用下快速分解并蒸发水分，混合物料在发酵仓内停留4d基本腐熟；

(4)发酵后的腐熟污泥从发酵仓出料口17连续出料，并用腐熟污泥输出机18输送到腐熟污泥储库；

具体的，按照三种原料质量比6:2:1的比例，把部分腐熟污泥输送到进料地面平台(2)与污泥、生物质一起进入混料进料一体机，作为污泥好氧快速发酵嗜高温微生物菌源，剩余部分输送到腐熟污泥储库内自然通风堆存20-40d进一步稳定后销售。

(5)发酵仓的废气出口7连接废气抽风机8维持发酵仓内微负压(此处的微负压是为避免废气无组织排放，对压力的基体数值无要求)；废气抽风机8将发酵舱内废气输送到布气狭缝14中；气流透过生物填料支撑层13，经生物填料层15净化后释放到大气中；气流中的水汽凝结后滴到发酵仓屋面，然后自流到凝结水收集槽16。

凝结水收集槽16内的凝结水经过处理达标排放。

Claims (10)

1.一种推移式污泥连续好氧发酵系统，其特征是：包括发酵仓(1)，所述发酵仓(1)的一侧为进料端、相对的另一侧为出料端；所述发酵仓整体向出料端倾斜；

在所述发酵仓(1)的进料端设置有进料口(1A)，所述进料口(1A)与发酵仓配料平台(2)相连，在所述进料口(1A)处设置有混料进料一体机(3)；

在所述发酵仓(1)内、沿所述发酵仓(1)的长度方向设置有中空转动轴(4)，所述中空转动轴(4)通过驱动电机(11)驱动；沿所述中空转动轴(4)的轴向设置有中空叶片(5)，所述中空转动轴(4)的中空结构与所述中空叶片(5)的中空结构连通；在所述中空叶片(5)的背面开设有释气孔(6)；

设置供氧风机(9)，所述供氧风机(9)通过供氧管路(10)连通至中空转动轴(4)的中空结构；

在所述发酵仓(1)上还设置有废气出口(7)，所述废气出口(7)连接废气抽风机(8)；

在发酵仓屋面(12)上方设置有网格状生物填料支撑层(13)，在所述生物填料支撑层(13)上设置有生物填料层(15)；所述发酵仓(1)的屋面与所述生物填料支撑层(13)之间形成布气狭缝(14)；所述抽风机(8)的出气口引入至所述布气狭缝(14)中；在向出料端倾斜的发酵仓屋面(12)最低侧设置有凝结水收集槽(16)；

在所述发酵仓(1)的出料侧设置有发酵仓出料口(17)，在所述发酵仓出料口(17)外设置有腐熟污泥输出机(18)。

2.根据权利要求1所述的推移式污泥连续好氧发酵系统，其特征是：所述发酵仓整体向出料端倾斜的角度为1-10°。

3.根据权利要求1所述的推移式污泥连续好氧发酵系统，其特征是：所述发酵仓屋面(12)的外表面设置有环氧树脂涂层。

4.根据权利要求1所述的推移式污泥连续好氧发酵系统，其特征是：所述发酵仓(1)呈圆筒状。

5.根据权利要求1所述的推移式污泥连续好氧发酵系统，其特征是：所述中空叶片(5)为整体式的中空螺旋叶片；或所述中空叶片(5)为沿中空转动轴轴向呈螺旋状排列的多个单独的中空叶片，各中空叶片(5)朝向出料端倾斜。

6.根据权利要求1所述的推移式污泥连续好氧发酵系统，其特征是：在所述发酵仓配料平台(2)上设置有皮带秤(2A)，所述皮带秤(2A)连接至混料进料一体机(3)。

7.一种权利要求1～6中任意一项所述系统的应用方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将待处理的污泥、生物质和腐熟污泥按照质量比2～10:2:1在进料地面平台(2)计量并输送到混料进料一体机(3)内混料均匀，所得混合物料输送到发酵仓(1)中；

(2)在驱动电机(11)的驱动下，发酵仓内的中空转动轴(4)转动，带动中空叶片(5)搅拌混合物料，同时将混合物料向出料端推移，混合物料在发酵仓内停留时间为3～6d；

(3)好氧发酵所需空气由供氧风机(9)及供氧管路(10)进入发酵仓(1)的中空转动轴(4)，再进入中空叶片(5)，并通过中空叶片(5)背面的释气孔(6)释放到物料中，为微生物好氧发酵供氧；

(4)发酵后的腐熟污泥从发酵仓出料口(17)连续出料，并用腐熟污泥输出机(18)输送；

(5)发酵仓的废气出口(7)连接废气抽风机(8)维持发酵仓内负压；废气抽风机(8)将发酵舱内废气输送到布气狭缝(14)中，气流透过生物填料支撑层(13)，经生物填料层(15)净化后释放到大气中；气流中的水汽凝结后滴到发酵仓屋面，然后自流到凝结水收集槽(16)。

8.根据权利要求7所述的应用方法，其特征在于：步骤(4)中，腐熟污泥的一部分输送到进料地面平台(2)与污泥、生物质一起进入混料进料一体机，作为污泥好氧快速发酵嗜高温微生物菌源，剩余部分输送到腐熟污泥储库内自然通风堆存20-40d进一步稳定后销售。

9.根据权利要求7所述的应用方法，其特征在于：步骤(5)中，凝结水收集槽(16)内的凝结水经过处理达标排放。

10.根据权利要求7所述的应用方法，其特征在于：步骤(1)中，所述生物质为秸秆废弃物、庭院清扫垃圾和园林废弃物中的至少一种破碎获得的长度不大于10cm的物料，含水率不高于30％。