CN110777056A - 一种集成式中温厌氧反应装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集成式中温厌氧反应装置，包括依次设置的至少一个以上反应单元，所述反应单元包括容器和设于所述容器上部的砼池口，所述容器顶部设有出气口，在所述出气口设置有密封集气组件，所述密封集气组件包括依次设置的隔阻器、集气罩、止水板及拦渣网，所述隔阻器一端通过气管依次连通所述集气罩、止水板及拦渣网，所述隔阻器另一端通过气管连通外部管路，在所述砼池口与集气罩间填充用于密封用的清水。本发明提供的一种集成式中温厌氧反应装置，具有运行稳定可靠、功能齐全、原料适应性强、占地面积小、安全可靠的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种生活垃圾处理技术领域，具体涉及一种集成式中温厌氧反应装置。
背景技术
随着我国城市化步伐越来越快，生活在城市里的人们要面对各类垃圾“围城”的困局，本来厌氧反应装置可以在垃圾处理中大显神威的，尤其适合处理最让人头痛的生物质垃圾(生物质垃圾特点是容易腐烂、发臭，占地的同时，污染大气和地下水)。目前，已有不同类型的厌氧反应装置在处理这些生物质垃圾时均存在不少问题，显得力不从心，主要存在的问题有以下几点：
1、系统不稳定，很难适应大规模正常处理各种生物质垃圾；
2、投资大、运行成本高；
3、系统复杂，操作、运行及维护困难；
4、专业要求高，安全隐患大。
当前，正常的厌氧消化装置，需要为各类微生物菌群(厌氧菌等)提供合适的生存、繁殖环境，各类微生物菌群它们生长、繁殖得越好，生物质垃圾的降解就越充分，人们概念中的垃圾就越少，而且获得的再生资源(沼气和有机肥料)就越多，后处理就越简单。
目前，大(中)型厌氧反应装置多以单体容积较大的双单元或多单元均不是以原料的发酵周期为准，一般在一个单体装置中要连续投入多天要处理的原料(如两单元，一般则需要投入数天甚至10来天的处理量)。运行方式以连续投料，连续发酵为主。这样做，很容易导致系统的运行不稳定。原因有：第一，如果某一批次原料不符合要求，很可能就会使该装置不能正常运行，跟合适的原料混合后，人们还可能不知道是哪一批原料出了问题，再调整的难度大；第二，容易导致抑制性元素的积累，所以人们常碰到这样的问题，有些装置开始运行还好，时间越长效果就越差。第三，还会导致发酵程度不同的原料排出，给后处理带来麻烦，做肥料不合适，水处理也困难。
另外，对于大、中型厌氧反应装置来说，正常的温度、合适的原料搅拌方式和内部生物巢的建造是中温厌氧反应装置具备处理功能正常的三大要素，而现有装置都不能完全具备这三要素。
发明内容
本发明提出一种集成式中温厌氧反应装置，解决了现有的厌氧反应装置中不同时具备正常的温度、合适的原料搅拌方式和内部生物巢等技术性的不足。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明公开了一种集成式中温厌氧反应装置，包括依次设置的至少一个以上的反应单元，所述反应单元包括容器和设于所述容器上部的砼池口，所述容器顶部设有出气口，在所述出气口设置有密封集气组件，所述密封集气组件包括依次设置的隔阻器、集气罩、止水板及拦渣网，所述隔阻器一端通过气管依次连通所述集气罩、止水板及拦渣网，所述隔阻器另一端通过气管连通外部管路，在所述砼池口与集气罩间填充用于密封用的清水。
进一步地，所述反应单元还包括依次设于所述容器内的循环加热器、搅拌器及生物巢，所述搅拌器与控制器电连接。
进一步地，所述容器包括容器本体、设于所述容器本体一侧的进料阀门、设于所述容器另一侧的排料阀门及设于所述容器本体四周用于保温的保温层，所述进料阀门通过管道连接进料泵，所述进料泵用于将待处理垃圾原料泵入该容器内。
进一步地，所述密封集气组件还包括设于所述止水板与拦渣网之间的橡胶密封垫圈，所述橡胶密封垫圈用于所述止水板与拦渣网密封连接。
进一步地，所述隔阻器包括:外变径管、内变径管及拦阻填料，所述内变径管设于该外变径管内，所述拦阻填料填充于所述内变径管内腔中。
进一步地，所述拦阻填料为包括高分子尼龙材料的弹性材料。
进一步地，所述拦渣网包括漏斗形状的不锈钢网及覆盖在所述不锈钢网外表面的滤布。
进一步地，所述集气罩为玻璃钢或注塑玻璃钢材质集气罩。
进一步地，所述生物巢包括若干个生物球及填充于所述若干个生物球之间的弹性填料。
进一步地，所述容器本体为钢筋砼。
本发明提供的一种集成式中温厌氧反应装置，具有以下有益效果：
本发明提供的一种集成式中温厌氧反应装置，同时具备正常的温度、合适的原料搅拌方式和内部生物巢三大要素，垃圾处理效果好，用清水密封砼池口，保证无异味泄露，具有运行稳定可靠、功能齐全、原料适应性强、占地面积小、安全可靠的特点，有效降低垃圾处理成本，具有广阔的市场前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的一种集成式中温厌氧反应装置结构示意图；
图2为本发明实施例的一种集成式中温厌氧反应装置中反应单元结构示意图；
图3为本发明实施例的一种集成式中温厌氧反应装置中密封集气组件结构示意图；
图4为本发明实施例的一种集成式中温厌氧反应装置中拦渣网结构示意图；
图5为本发明实施例的一种集成式中温厌氧反应装置中拦渣网另一视角结构示意图；
图6为本发明实施例的一种集成式中温厌氧反应装置设置方法示意图；
图7为本发明实施例的一种集成式中温厌氧反应装置工作流程图。
具体实施方式
通过下面给出的本发明的具体实施例可以进一步了解本发明，但它们不是对本发明的限定。对于本领域的技术人员根据上述发明内容所作的一些非本质的改进与调整，也视为落在本发明的保护范围内。
请参阅图6，一种集成式中温厌氧反应装置，可保证每批物料能完成充分发酵，包括依次设置的至少一个以上反应单元，设置反应单元的数量与待处理垃圾的降解周期(单位：天)相等，比如，某待处理垃圾的降解周期为n天，则反应单元设置的数量为n个，这种反应单元数量设置确保同一批次的待处理垃圾在同一个反应单元中进行降解，另外，其反应单元中容器处理垃圾容积大小则根据每天需处理垃圾多少来预先设定。本集成式中温厌氧反应装置采用序批式投料(序批式投料是指中温厌氧反应装置的反应单元数量是根据待处理垃圾物料的发酵周期来设置，每天需处理物料进满一个反应单元，各反应单元并联使用，完成充分发酵的物料逐次排出，而新料则依次投入各反应单元中。)可保证每批物料能完成充分发酵降解。
请参阅图1及图2，该反应单元100包括容器1和设于容器1上部的砼池口2，容器1顶部设有出气口3，在出气口3设置有密封集气组件4，密封集气组件4包括依次设置的隔阻器41、集气罩42、止水板43及拦渣网44，隔阻器41一端通过气管依次连通集气罩42、止水板43及拦渣网44，隔阻器41另一端通过气管连通外部管路，在砼池口2与集气罩42间填充用于密封用的清水5。
请参阅图1，反应单元100还包括依次设于容器1内的循环加热器6、搅拌器7及生物巢8，搅拌器7与控制器(图未示)电连接，该循环加热器6通过循环热水采用热交换方式为容器1加热，容器1加热温度控制在33度至37度之间。
根据本发明的实施例，该容器1包括容器本体11、设于容器本体11一侧的进料阀门(图未示)、设于容器1另一侧的排料阀门(图未示)及设于容器本体11四周用于保温的保温层12，进料阀门通过管道连接进料泵(图未示)，进料泵用于将待处理垃圾原料泵入该容器1内。
请参阅图3，密封集气组件4还包括设于止水板43与拦渣网44之间的橡胶密封垫圈45，橡胶密封垫圈45用于止水板43与拦渣网44密封连接。
请参阅图3，根据本发明的实施例，该隔阻器41包括:外变径管411、内变径管412及拦阻填料413，内变径管412设于该外变径管411内，拦阻填料413填充于内变径管412内腔中。其中，拦阻填料413为包括高分子尼龙材料的弹性材料，内变径管412采用变径结构设计及填充在内变径管412内腔中的拦阻填料413，用于拦截沼气中水份杂质。
请参阅图4及图5，根据本发明的实施例，该拦渣网44包括漏斗形状的不锈钢网441及覆盖在不锈钢网441外表面的滤布442，滤布442用于过滤大颗粒杂质，沼气则能顺利通过。
请参阅图2及图3，根据本发明的实施例，该集气罩42为玻璃钢或注塑玻璃钢材质集气罩。
请参阅图1，根据本发明的实施例，该生物巢8包括若干个生物球及填充于若干个生物球之间的弹性填料，生物球外形为球形状，其具有若干个片状组成，这种结构有利于增大面积，有更多的微生物寄生在上面，因而加速垃圾的降解。
根据本发明的实施例，请参阅图1，该容器本体11为钢筋砼。
进一步说明：
参见图1及图6，以防渗、防腐的钢筋混凝土为主要材料制成的具体实施例，形成有n个反应单元，每个反应单元的结构是：下部为主要装需要处理的原料的容器，容器的上端设有出气口，上部为密封集气组件，密封集气组件包括与容器的出气口对接的砼池口、砼池口内设有罩住出气口的集气罩、集气罩连接有隔阻器以及砼池口内注有密封水(清水)，容器内设有循环加热器、搅拌器和生物巢，容器对接有进料阀门和排渣阀门。
进一步地，容器本体的外围设有保温层。
优选地，循环加热器安装在容器的内腔底层。
进一步地，出气口处设有拦渣网，拦渣网能拦住渣料进入集气罩。
容器本体的结构以防渗、防腐的钢筋砼，容积根据处理量确定，下部为容器主要装需要处理的原料，上部为密封集气组件。
集气罩采用玻璃钢或注塑玻璃钢等耐腐蚀、抗老化材料做成，样式可圆形、可方形(或长方形)。
容器和密封集气组件结合后，①可以轻松完成砼池口的密封；②可以很容易实现沼气的无动力输出；③由于集成式中温厌氧反应装置基本不存储沼气，系统可安全地运行；④由于原料总处于湿润状态，不会出现板结和堵塞现象(这是其它装置很容易出现的问题)。
循环加热器安装在容器的内部底层，热利用率高。其它单体容积很大的装置多将此安装在外围四周，外面虽安装有保温层，由于热传导的方式，就决定了它们的热利用率很低。
厌氧反应装置为了使各处的温度一致，也为了让上下的原料分布均匀，一般都会采用搅拌方式。
以较常见的圆柱形装置(利浦罐最典型)为例，一座容积2200m3的装置，直径约16米，高约12米，搅拌器半径约7米。要带动这一装置运行，搅拌器的功率在30kw左右。而本集成式中温厌氧反应装置提供的水流搅拌装置的搅拌器只需要5kw左右就行。
容器内部安装的生物巢，实际上是为微生物提供了一个舒适的家(生物巢)，有利于它们大量、快速的繁殖，以加速垃圾的降解。显然采用机械回旋式搅拌器的装置不能安装生物巢，而只安装生物巢，却没有合适搅拌系统的装置也达不到理想的运行效果。
本集成式中温厌氧反应装置就很巧妙地、全方位解决了这一系列问题(各反应单元都具备这些功能)。
如图6及图7，集成式中温厌氧反应装置的处理垃圾物料的基本工艺流程图，为方便说明问题，下面以日处理100吨污泥物料综合处理的实施例来描述集成式中温厌氧反应装置的工作原理。
集成式中温厌氧反应装置中反应单元总计有效容积为200m3×24单元＝4800m3，运行发酵温度35度(正负2度)，发酵周期24天；各反应单元均可独立处理一天的垃圾(制浆后)，密封、集气、内循环加热器、搅拌器、沼气输出管道及生物质填料的安装基本相同。
经前处理的原料进入原料调节池完成原料浓度、碳氮比、温度和PH值调节后，原料用进料泵经输料管道进入集成式中温厌氧反应装置的某一反应单元(各反应单元均设有进料阀门，进料时开启，进料完成后关闭)，内循环加热器开始工作，内置的水流搅拌器在时间控制器的作用下，每天数次启动，每次工作数分钟。以后依次进入设定的各反应单元，加热、搅拌，产生的沼气会由各沼气管汇聚于主管，经净化处理(脱水、脱硫)后，进入沼气存储装置备用。
24天后(第25天)，打开第一批次进料那一反应单元的排渣阀门，排空发酵完成的原料，进行后处理，然后又投入新的原料；以后各反应单元均依次根据进料的先后作此操作，不断循环操作。
这种处理模式较传统厌氧装置有以下明显的优势：
1、系统安全可靠，可操作性强，没有系统崩溃的可能性。
2、建造费用少，运行成本低。
3、沼气产量高且产气量稳定。
4、由于排出的沼渣、沼液发酵程度一致，为后处理(肥料加工、污水处理等)打下了良好的基础，这也是其它装置很难实现的。
5、当物料成分复杂，万一物料没有达到我们的预期值，我们可方便地介入，来调整物料的特性如PH值、碳氮比等指标，系统不至于崩溃。
完成充分发酵的沼渣、沼液会呈现以下特点：
采用这种方式运行，可使污泥得到充分的发酵，完成发酵的污泥会呈现出以下几个明显的特点：
1、排出的沼渣、沼液无异味，已完全实现污泥的稳定化；
2、可在不添加任何化学原料的前提下，完成沼渣的固液分离，使泥饼的含水率控制在50％以下，从而有效地实现了污泥的减量化；如污泥的重金属不超标，可将泥饼加工成有机肥料，加上沼气发电(热电联产)，从而又高水平的实现了污泥的资源化利用；
3、固液分离时的出水COD值在300mg/L以下，可轻松加工成可回用的中水，进面实现污泥处置的“零排放”。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种集成式中温厌氧反应装置，包括依次设置的至少一个以上反应单元，其特征在于，所述反应单元包括容器和设于所述容器上部的砼池口，所述容器顶部设有出气口，在所述出气口设置有密封集气组件，所述密封集气组件包括依次设置的隔阻器、集气罩、止水板及拦渣网，所述隔阻器一端通过气管依次连通所述集气罩、止水板及拦渣网，所述隔阻器另一端通过气管连通外部管路，在所述砼池口与集气罩间填充用于密封用的清水。
2.如权利要求1所述的集成式中温厌氧反应装置，其特征在于，所述反应单元还包括依次设于所述容器内的循环加热器、搅拌器及生物巢，所述搅拌器与控制器电连接。
3.如权利要求1所述的集成式中温厌氧反应装置，其特征在于，所述容器包括容器本体、设于所述容器本体一侧的进料阀门、设于所述容器另一侧的排料阀门及设于所述容器本体四周用于保温的保温层，所述进料阀门通过管道连接进料泵，所述进料泵用于将待处理垃圾原料泵入该容器内。
4.如权利要求1所述的集成式中温厌氧反应装置，其特征在于，所述密封集气组件还包括设于所述止水板与拦渣网之间的橡胶密封垫圈，所述橡胶密封垫圈用于所述止水板与拦渣网密封连接。
5.如权利要求1所述的集成式中温厌氧反应装置，其特征在于，所述隔阻器包括:外变径管、内变径管及拦阻填料，所述内变径管设于该外变径管内，所述拦阻填料填充于所述内变径管内腔中。
6.如权利要求5所述的集成式中温厌氧反应装置，其特征在于，所述拦阻填料包括高分子尼龙材料的弹性材料。
7.如权利要求1所述的集成式中温厌氧反应装置，其特征在于，所述拦渣网包括漏斗形状的不锈钢网及覆盖在所述不锈钢网外表面的滤布。
8.如权利要求1所述的集成式中温厌氧反应装置，其特征在于，所述集气罩为玻璃钢或注塑玻璃钢材质集气罩。
9.如权利要求2所述的集成式中温厌氧反应装置，其特征在于，所述生物巢包括若干个生物球及填充于所述若干个生物球之间的弹性填料。
10.如权利要求3所述的集成式中温厌氧反应装置，其特征在于，所述容器本体为钢筋砼。
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