CN111499135B

CN111499135B - 一种板式污泥连续发酵塔

Info

Publication number: CN111499135B
Application number: CN202010366363.2A
Authority: CN
Inventors: 赵德环
Original assignee: Individual
Current assignee: Wu Leyi
Priority date: 2020-04-30
Filing date: 2020-04-30
Publication date: 2021-12-21
Anticipated expiration: 2040-04-30
Also published as: CN111499135A

Abstract

本发明涉及一种板式污泥连续发酵塔，包括交替设置在塔内的A型和B型塔板，所述A型和B型塔板分别在其中心和边缘处开设有下料口；每一层塔板上均设置有一套搅拌装置，所述搅拌装置能够对塔板上的物料进行周期性的推移，并在推移过程中将物料翻堆充氧；本发明的塔板上各处污泥物料从起点到终点被推移的路径长度相同，保证了各处污泥物料处理效果的均一性；通过合理的选择旋臂数量和安装位置，优化了搅拌主轴承受的扭力；通过将各调整各刮板的尺寸或倾斜角度，使得每一个刮板形成的圆环路径的面积相同，从而使得在每个旋转周期内，各刮板的刮集量相同，消除塔板上的物料堆积，该设置还允许缩小相邻塔板的层高和整塔高度；并且，能有效降低搅拌主轴承受的扭力。

Description

一种板式污泥连续发酵塔

技术领域

本发明涉及环保设备技术领域，具体的涉及用于污泥好氧发酵的板式污泥连续发酵塔。

背景技术

污泥是一种来源广泛的固体废弃物，污水处理、市政河道、下水道清淤等生产作业过程中均会产生大量的污泥废弃物。污泥的工业化处理处置方式主要为填埋、堆肥（发酵）、自然干化、焚烧等方式。目前我国对污泥的处理处置方式仍以直接填埋为主，但这种粗放的处理方式除需要占用大量土地资源外，还会对生态环境产生严重威胁。

污泥堆肥发酵作为一种资源化的污泥处理手段近年来逐渐受到关注，相比于其他处理处置方式，堆肥发酵能够通过微生物作用降解污泥中的有机物成分，并将污泥转变为适合植物生长的富含N、P、K营养元素的类腐殖质营养土。其中，污泥好氧发酵利用好氧嗜热菌、嗜热菌的作用，将污泥中有机物分解，代谢过程中产生热量，可使堆料层温度升高至55℃以上，能有效杀灭病原体、寄生虫卵和病毒，提高污泥肥分。

污泥好氧发酵的处理方式主要包括槽式、条垛式、仓式或罐式发酵等，其中罐式发酵又包括立式罐和卧式罐两种。槽式发酵和条垛式发酵均属于开放式发酵工艺；其需要占据大量的处理场地，且发酵过程中产生的异味气体难以集中处理；另外，由于好氧发酵过程的主要微生物对温度有较高要求，这两种开放式工艺受季节和区域影响很大；再者是这两种工艺均只能进行间歇式处理，无法实现连续化发酵作业。因而限制条件多、效率低、占地大、对周边环境影响显著，不适宜大范围推广。

仓式或罐式发酵由于具有封闭的处理空间，因而过程中产生的异味气体便于集中处理，对周边环境影响较小。其中立式罐（塔式）发酵工艺更由于占地面积小、空间利用充分、可以实现连续化的进出料等优势，具有良好的推广应用前景。

但为保证污泥在塔内的停留时间（约为6天），目前的塔式污泥发酵装置的塔直径和塔高均很大，并且需要借助于搅拌装置持续的对塔内污泥进行翻堆充氧。而过大的直径导致搅拌装置的主轴持续承受较大的扭力，极易产生疲劳性断裂；较大的塔高度则需要耗费大量能力用于实现污泥的上料和发酵后污泥的回流。这使得塔式污泥发酵工艺的成本始终居高不下。

发明内容

为解决现有技术中的上述问题，本发明提供一种板式污泥连续发酵塔。本发明的板式污泥连续发酵塔能够实现连续化的污泥发酵处理，并能够在相同污泥处理量的情况下，降低搅拌设备的承受扭力和塔设备的高度，从而大幅度的削减设备运行成本。

本发明的技术效果主要通过如下方案实现：

提供一种板式污泥连续发酵塔，包括塔体1，搅拌主轴2，进料口3，若干塔板4，搅拌装置5，卸料斗6和支撑件7，还包括上料装置和发酵后污泥回流装置和混料装置（图中未示出）；所述塔体1为圆柱形，其底部由若干支撑件7支撑；所述卸料斗6为倒圆锥状，其连接在所述塔体1的底部，所述卸料斗6的底部开设有卸料口；所述搅拌主轴2与所述塔体1同轴设置，并贯穿所有塔板4和所述塔体1的上端；所述的若干塔板4包括A型塔板41和B型塔板42，两者在塔体1内部高度方向上交替设置；所述A型塔板41为圆环形，其圆心处设有第一圆形开口，所述第一圆形开口的直径大于搅拌主轴2，并与搅拌主轴2的外壁围合成内下料口411，所述内下料口411允许A型塔板41上的污泥物料从此处向下落至下一层塔板4的中部或卸料斗6；所述B型塔板42为齿轮形，其圆心处设有第二圆形开口，所述第二圆形开口的直径略大于搅拌主轴2并使得所述搅拌主轴2可以借助密封轴承或其他动密封装置与所述第二圆形开口实现转动密封；所述B型塔板42的外周均匀设有多个支撑齿422，相邻两个支撑齿422之间形成弧形外下料口421；所述外下料口421允许B型塔板42上的污泥物料从此处向下落至下一层塔板4的边缘或卸料斗6。

位于最上层的塔板4的形式根据进料口3的位置进行选择，具体的，当进料口3位于塔体1顶部边缘时，最上层塔板采用A型塔板；相反的，当进料口3位于塔体顶部中央时，最上层塔板采用B型塔板。

优选的，任意一个B型塔板42上的所有外下料口421的面积之和等于任意一个A型塔板41上的内下料口411的面积。

所述若干塔板4的每一层上方均配设有一套与对应塔板4的上表面接触的搅拌装置5，所述搅拌装置5包括与搅拌主轴2固定连接的轴套51，固定连接于所述轴套51的旋臂52，和固定设置在所述旋臂52上的刮板53。所述刮板53的下边缘接触塔板4的上表面，并相对于所述旋臂52倾斜设置，以在跟随搅拌主轴2旋转时在塔板4上以固定圆环路径（图中浅色线围合的区域）移动，对其覆盖的圆环路径上的污泥物料进行搅拌翻堆，并将其向塔板4的中心或边缘推移一定距离；该距离与所述刮板53的圆环路径的宽度相同。

其中，位于A型塔板41上的刮板53为内向刮板531，位于B型塔板42上的刮板53为外向刮板532，所述内向刮板531和外向刮板532的倾斜方向相反，从而允许当搅拌主轴2以固定方向旋转式，内向刮板531将A型塔板41上的污泥物料向内下料口411推移，同时外向刮板532将B型塔板42上的污泥物料向外下料口421推移。

优选的，同一个旋臂52上任意两个刮板53的圆环路径不重叠，且同一塔板4上所有刮板53的圆环路径组合后可以完整覆盖对应塔板4的承接面（塔板4上的未开孔部分），以防止出现刮泥盲区和重复刮泥。

任意一层塔板4上的所述旋臂52可以为单个或等夹角设置的多个，如两个，三个或更多个（图中未示出）。

优选的，每一层塔板4上仅设置单个旋臂52，且相邻两侧塔板4上的旋臂52的设置方向相反，以平衡搅拌主轴2承受的扭力。固定在所述旋臂52上的多个所述刮板53具有相同的形状和尺寸（本发明中所述的刮板尺寸均指刮板长度），并相对于所述旋臂52以相同的角度倾斜，相邻的所述刮板53覆盖的圆环路径相互衔接且不重叠，所有圆环路径完整覆盖对应塔板4的承接面。搅拌主轴2每旋转一周，所述刮板53将其圆环路径上的污泥物料翻堆一次，并将其向前推移一个圆环路径的宽度。

优选的，每层塔板4上对置设有两个旋臂52，所述两个旋臂52的每一个上以相同倾斜角度设有多个刮板53；所述多个刮板53具有相同的形状和尺寸。同一个旋臂52上的相邻所述刮板53间隔设置，且其间隔为一个圆环路径，位于不同旋臂52上的所述刮板53具有相互衔接并互补的圆环路径，使得位于两个旋臂52上的所有刮板53的圆环路径组合后完整覆盖对应塔板4的承接面。搅拌主轴2每旋转一周，所述刮板53将其圆环路径上的污泥物料翻堆一次，并将其向前推移一个圆环路径的宽度。

优选的，每层塔板4上设置有呈120度夹角设置的三个旋臂52，同一个旋臂52上的相邻所述刮板53间隔设置，且其间隔为两个圆环路径，位于不同旋臂52上的所述刮板53具有相互衔接并互补的圆环路径，使得位于两个旋臂52上的所有刮板53的圆环路径组合后完整覆盖对应塔板4的承接面。搅拌主轴2每旋转一周，所述刮板53将其圆环路径上的污泥物料翻堆一次，并将其向前推移一个圆环路径的宽度。

类似的，每层塔板4上的旋臂数量可以更多。

在上文描述的方案中，所有的刮板53均具有相同的形状和尺寸，并以相对于旋臂52相同的倾斜角度设置。因此每一块刮板53所覆盖的圆环路径具有相同的宽度。据此可知，直径小的圆环路径（位于塔板中部）相比于直径大的圆环路径（位于塔板外部）的面积更小（如图4、8、11、12中，S1<S2<S3）。这使得在搅拌主轴2的每一个旋转周期内，位于旋臂52不同位置处的刮板53实际的污泥刮集量存在差异。具体是，越靠近搅拌主轴2的刮板53，其每个周期内的污泥刮集量越小。

具体到每一块塔板4上时，如A型塔板41，由于来自上层塔板4或进口料口3的污泥物料首先落至A型塔板41的边缘，而外侧的内向刮板531的周期刮集量大于内侧的内向刮板531的周期刮集量，其结果将导致塔板4中部的污泥物料层厚度大，而边缘区域的污泥物料层厚度小（参见图5-6）；反之，对于B型塔板42，来自上层塔板4或进料口3的污泥物料首先落至B型塔板42的中部，而内侧的外向刮板532的周期刮集量小于外侧的外向刮板532的周期刮集量，其结果将导致塔板4中部堆积的污泥物料无法及时的被推移到塔板4的外缘，同样形成塔板中部污泥物料层厚度大，而边缘区域污泥物料层厚度小的现象（参见图9-10）。

出于对污泥进行有效刮集合和推移，防止出现刮集过程中污泥翻越刮板53的上边缘而导致污泥推移率降低和停留时间难以计算的问题；需要增加刮板53的高度以覆盖塔板4上各区域的污泥物料厚度。所述旋臂52可以水平设置或是以由中心向外高度逐渐减小的方式倾斜设置。此时，旋臂52距离相应塔板4的上表面的最大高度记为h1。显然，h1应当不小于塔板4上污泥的最大堆积厚度，这要求相邻的两侧塔板4之间也应当具备足够的层高；从而导致整塔高度较大，不利于上料节能。同时，由于外侧刮板的刮集量大，且其距离搅拌主轴2的距离更远，即外侧刮板承受的刮集阻力和旋转力臂均比内侧刮板大，造成旋转主轴承受的扭力过大，增大了搅拌能耗和断轴风险。

针对这一问题，本发明还提供如下解决方案：使每一个刮板53所覆盖的圆环路径具有相同的面积（如图13、15、17中，S1’=S2’=S3’=S4’=S5’=S6’）。

具体的，可以通过在保持各刮板53相同倾斜角度的情况下，使所述旋臂52上由内向外布置的刮板53的尺寸逐渐减小，以使得由内向外的圆环路径的宽度逐渐减小。各圆环路径的宽度可由圆环面积公式计算得出，并结合选定的刮板倾斜角度计算出各刮板的尺寸，此处不再赘述。

还可以通过在保持各刮板53具有相同尺寸的情况下，使所述旋臂52上由内向外布置的刮板53相对于旋臂52的倾斜角度逐渐增大；以使得由内向外的圆环路径的宽度逐渐减小。各圆环路径的宽度可由圆环面积公式计算得出，并结合选定的刮板尺寸计算出各刮板的倾斜角度，此处不再赘述。

当然的，也可以组合使用渐变的刮板尺寸和渐变的刮板倾斜角度已到达相同的目的。

经此改进后，各刮板53的周期刮集量相同，被推移到下一圆环路径上的污泥物料能够及时的被覆盖该圆环路径的刮板53进一步向前推移，而不会产生物料堆积，因此塔板上各处的物料厚度基本相同。在污泥物料处理量相同的情况下，旋臂52可以更贴近塔板4设置而不会出现污泥翻越刮板53的上边缘的情况；此时，旋臂52距离塔板4上表面的高度记为h2；显然，当污泥处理量相同时，h1> h2；这允许相邻两侧塔板4以更小的层高实现相同的污泥处理量和处理效果，进而允许减小整塔高度，利于上料节能。

同时，由于外侧刮板的尺寸更小，或相较于内侧刮板的倾斜角度更大（在旋臂2上的刮集投影面更小），其受到的刮集阻力更低；进而可以降低搅拌主轴2承受的扭力，降低搅拌能耗和断轴风险。

相比于现有技术，本发明至少能够取得如下有益效果，通过在塔内沿高度方向交替设置A型和B型塔板，构造出污泥物料的折返移动路径，保证了污泥物料在塔内的发酵停留时间；其中，外下料口在B型塔板周边均匀布置，塔板上各处污泥物料的从起点到终点被推移的路径长度相同，保证了各处污泥物料处理效果的均一性，也利于准确计算和调整物料停留时间；通过合理的选择旋臂数量和安装位置，优化了搅拌主轴承受的扭力；创造性的发现了导致塔板上不同区域物料堆积厚度不同的原因，并相应的提出了通过将同一个旋臂上由内而外的刮板的尺寸逐渐减小或将其相对于所述旋臂的倾斜角度逐渐增大而使得各刮板对应的圆环路径的面积相同，从而使得在每个旋转周期内，各刮板的刮集量相同，消除塔板上的物料堆积。该设置还允许缩小相邻塔板的层高和整塔高度；并且，能有效降低搅拌主轴承受的扭力。

附图说明

图1为发酵塔及内部结构示意图；

图2为每层塔板上设置单个旋臂的发酵塔内部结构示意图；

图3为A型塔板及搅拌装置示意图；

图4为图3的俯视图；

图5为采用水平旋臂时图3的主剖视图；

图6为采用倾斜旋臂时图3的主剖视图；

图7为B型塔板及搅拌装置示意图；

图8为图7的俯视图；

图9为采用水平旋臂时图7的主剖视图；

图10为采用倾斜旋臂时图7的主剖视图；

图11为刮板间隔一个圆环路径的对置旋臂示意图（A型塔板）；

图12为刮板间隔两个圆环路径的三旋臂示意图（B型塔板）；

图13为为在A型塔板上采用具有渐变尺寸刮板的俯视图；

图14为在A型塔板上采用具有渐变尺寸刮板的主剖视图；

图15为在B型塔板上采用具有渐变尺寸刮板的俯视图；

图16为在B型塔板上采用具有渐变尺寸刮板的主剖视图；

图17为在A型塔板上采用具有渐变倾斜角度刮板的俯视图。

图中：1为塔体，2为搅拌主轴，3为进料口，4为塔板，41为A型塔板，411为内下料口，42为B型塔板，421为外下料口，422为支撑齿，5为搅拌装置，51为轴套，52为旋臂，53为刮板，531为内向刮板，532为外向刮板，6为卸料斗，7为支撑件。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的详细说明。

实施例1

参见图1，提供一种板式污泥连续发酵塔，包括塔体1，搅拌主轴2，进料口3，若干塔板4，搅拌装置5，卸料斗6和支撑件7，还包括上料装置、发酵后污泥回流装置和混料装置（图中未示出）；所述塔体1为圆柱形，其底部由若干支撑件7支撑；所述卸料斗6为倒圆锥状，其连接在所述塔体1的底部，所述卸料斗6的底部开设有卸料口；所述搅拌主轴2与所述塔体1同轴设置，并贯穿所有塔板4和所述塔体1的上端；所述的若干塔板4包括A型塔板41和B型塔板42，两者在塔体1内部高度方向上交替设置；所述A型塔板41为圆环形，其圆心处设有第一圆形开口，所述第一圆形开口的直径大于搅拌主轴2，并与搅拌主轴2的外壁围合成内下料口411；所述B型塔板42为齿轮形，其圆心处设有第二圆形开口，所述第二圆形开口的直径略大于搅拌主轴2并使得所述搅拌主轴2可以借助密封轴承或其他动密封装置与所述第二圆形开口实现转动密封；所述B型塔板42的外周均匀设有多个支撑齿422，相邻两个支撑齿422之间形成弧形外下料口421。

所述进料口3设在塔体1顶部边缘，且塔内最上层塔板为A型塔板。任意一个B型塔板42上的所有外下料口421的面积之和等于任意一个A型塔板41上的内下料口411的面积。

参见图2，每一层塔板4的上方均配设有一套搅拌装置5，所述搅拌装置5包括与搅拌主轴2固定连接的轴套51，固定连接所述轴套51的旋臂52，和固定设置在所述旋臂52上的刮板53。所述刮板53的下边缘接触塔板4的上表面，并相对于所述旋臂2倾斜设置。所述刮板53跟随搅拌主轴2的旋转在塔板4上以固定圆环路径（图4和8中浅色线围合的区域S1、S2、S3…）移动，对其覆盖的圆环路径上的污泥物料进行搅拌翻堆，并将其向塔板4的中心或边缘推移一定距离。

其中，位于A型塔板41上的刮板53为内向刮板531（图4），位于B型塔板42上的刮板53为外向刮板532（图8），所述内向刮板531和外向刮板532的倾斜方向相反。

参见图2，每一层塔板4上仅设置单个旋臂52，所述旋臂52最高处到塔板4上表面的距离为h1（图5、6、9、10）；且相邻两层塔板4上的旋臂52的设置方向相反；固定在所述旋臂52上的多个所述刮板53具有相同的形状和尺寸，并相对于所述旋臂2以相同的角度倾斜，相邻的所述刮板53覆盖的圆环路径相互衔接且不重叠，所有圆环路径完整覆盖对应塔板4的承接面。

本实施例中，搅拌主轴2每旋转一周，所述刮板53将其圆环路径上的污泥物料翻堆一次，并将其向前推移一个圆环路径的宽度。

实施例2

参见图3-4和图7-8，区别于实施例1的是，本实施例在每层塔板4上均对置设有两个旋臂52。每个旋臂52上设置的刮板53与实施例1中的刮板53的数量、尺寸和倾斜角度均相同。此时，位于两个旋臂52上对应位置的两个刮板53的圆环路径相互重合。

本实施例中，搅拌主轴2每旋转半周，所述刮板53将其圆环路径上的污泥物料翻堆一次，并将其向前推移一个圆环路径宽度。

实施例3

参见图11，区别于实施例1的是，本实施例在每层塔板4上均对置设有两个旋臂52；每个旋臂52上均以相同倾斜角度设有多个刮板53；所述多个刮板53具有相同的形状和尺寸。同一个旋臂52上的相邻所述刮板53间隔设置，且其间隔为一个圆环路径，位于不同旋臂52上的所述刮板53具有相互衔接并互补的圆环路径。

实施例4

参见图12，区别于实施例1的是，本实施例在每层塔板4上以120度水平投影夹角布置有三个旋臂52；每个旋臂52上均以相同倾斜角度设有多个刮板53；所述多个刮板53具有相同的形状和尺寸。同一个旋臂52上的相邻所述刮板53间隔设置，且其间隔为两个圆环路径，位于不同旋臂52上的所述刮板53具有相互衔接并互补的圆环路径。

实施例5

参见图13-16，区别于前述所有实施例的是，在保持各刮板53具有相同倾斜角度的情况下，使每个所述旋臂52上由内向外布置的刮板53的尺寸逐渐减小，并且各刮板53所对应的圆环路径（图10、12中的S1’、S2’、S3’、S4’、S5’、S6’）的面积相同，且多个所述刮板53被固定设置在旋臂52的不同位置上，使得不同的圆环路径相互邻接且不重叠；所有的圆环路径组合后能够覆盖塔板4的完整接收面。

实施例6

参见图17，区别于实施例5的是，在保持各刮板53具有相同形状和尺寸的情况下，使所述旋臂52上由内向外布置的刮板53相对于旋臂52的倾斜角度逐渐增大，其可以体现为，由内向外布置的刮板53在旋臂52上的投影长度逐渐减小；所述的倾斜角度应当满足各刮板53所对应的圆环路径的面积相同；多个所述刮板53被固定设置在旋臂52的不同位置上，使得不同的圆环路径相互邻接且不重叠；所有的圆环路径组合后能够覆盖塔板4的完整接收面。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种板式污泥连续发酵塔，包括塔体（1），搅拌主轴（2），进料口（3），若干塔板（4），搅拌装置（5），卸料斗（6）和支撑件（7）；所述塔体（1）为圆柱形，其底部由若干支撑件（7）支撑；所述卸料斗（6）连接在所述塔体（1）的底部，所述卸料斗（6）的底部开设有卸料口；所述搅拌主轴（2）与所述塔体（1）同轴设置，并贯穿所有塔板（4）和所述塔体（1）的上端；其特征在于：所述的若干塔板（4）包括A型塔板（41）和B型塔板（42），两者在塔体（1）内部高度方向上交替设置；所述A型塔板（41）为圆环形，其圆心处设有第一圆形开口，所述第一圆形开口的直径大于搅拌主轴（2），并与搅拌主轴（2）的外壁围合成内下料口（411）；所述B型塔板（42）为齿轮形，其圆心处设有第二圆形开口，所述第二圆形开口的直径略大于搅拌主轴（2）并使得所述搅拌主轴（2）可以借助动密封装置与所述第二圆形开口实现转动密封；所述B型塔板（42）的外周均匀设有多个支撑齿（422），相邻两个支撑齿（422）之间形成弧形外下料口（421）；每一层塔板（4）的上方均配设有一套搅拌装置（5）；所述搅拌装置（5）包括旋臂（52）和固定设置在所述旋臂（52）上的刮板（53）；所述刮板（53）相对于所述旋臂（2）倾斜设置；所述旋臂（52）上由内向外固定有多个刮板（53）；所有刮板（53）对应的圆环路径相互邻接并互补覆盖对应塔板（4）的承接面；每一个圆环路径的面积均相同；塔板为不锈钢材质。

2.如权利要求1所述的板式污泥连续发酵塔，其特征在于：所述搅拌装置（5）还包括与搅拌主轴（2）固定连接的轴套（51），所述旋臂固定连接所述轴套（51）上；所述刮板（53）的下边缘接触塔板（4）的上表面。

3.如权利要求2所述的板式污泥连续发酵塔，其特征在于：位于A型塔板（41）上的刮板（53）为内向刮板（531），位于B型塔板（42）上的刮板（53）为外向刮板（532），所述内向刮板（531）和外向刮板（532）的倾斜方向相反。

4.如权利要求1所述的板式污泥连续发酵塔，其特征在于：所述多个刮板（53）具有相同的形状和倾斜角度，每个所述旋臂（52）上由内向外布置的刮板（53）的尺寸逐渐减小。

5.如权利要求1所述的板式污泥连续发酵塔，其特征在于：所述多个刮板（53）具有相同形状和尺寸，每个所述旋臂（52）上由内向外布置的刮板（53）相对于旋臂（52）的倾斜角度逐渐增大。