CN111826278A - 一种湿式厌氧反应器自动排泥装置及排泥方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种湿式厌氧反应器自动排泥装置及排泥方法，属于厌氧发酵技术领域，自动排泥装置包括排泥管、压缩空气管、放空管和冲洗管，排泥管的入口端位于反应器的底部，其出口端延伸至反应器外侧，且排泥管的出口端高于其入口端，压缩空气管的出气端位于排泥管内部，且位置可调，压缩空气经压缩空气管注入排泥管，松动、气提排泥管底部物料，并持续带动反应器底部物料从排泥管排出，放空管位于反应器底部，用于排出反应器底部沉积的泥砂，冲洗管与放空管连通，用于冲洗放空管，本发明能够实现湿式厌氧反应器的自动排泥，能够有效防止自动阀门关闭不严及排泥故障的发生，能耗低，操作简单，安全系数高，运行稳定，可广泛应用于各类项目中。

Description

一种湿式厌氧反应器自动排泥装置及排泥方法

技术领域

本发明属于厌氧发酵技术领域，具体地说涉及一种湿式厌氧反应器自动排泥装置及排泥方法。

背景技术

有机垃圾是固体废弃物的主要组成部分之一，主要包括餐厨垃圾、厨余垃圾、市政污泥、畜禽粪便、高浓度渗滤液污泥等，具有高含水率(70％－95％)、高有机质含量(干基50％以上)以及易腐发臭、易酸化、易生物降解等特性，适合采用微生物降解处理，而厌氧消化技术是最具价值的有机废弃物资源化利用技术之一。

目前，有机垃圾厌氧处理的工程项目大部分采用干式厌氧与湿式厌氧两种。其中，湿式厌氧反应器(简称反应器)进排泥一般有上部进泥、下部排泥或者下部进泥、上部排泥两种方式，考虑到物料的自重力作用及厌氧反应过程的传质混匀效果，进排泥大部分采用上部进泥、下部排泥的方式。现阶段反应器下部排泥主要有以下两种方式：一是通过排泥泵以抽吸的方式进行排泥，厌氧反应区属于防爆区，危险性系数较大，排泥泵必须采用防爆电机，其配套的电线电缆、电器元件等必须提高防爆等级，另外，排泥泵停止作业时其进口端管路易形成真空腔室，再次运行时泵叶轮体经常出现抽空现象，磨损严重，维修比较困难，设备使用寿命短，而且运行能耗高，投资成本高。二是反应器底部开口连接排泥管，通过反应器内物料的液位压差自动排泥，通过安装电动阀门或气动阀门自动控制排泥的时间与频次，一般在自动阀门前端安装一套手动阀门，在自动阀门检修时关闭手动阀门，反应器底部易沉积自重力较大的杂质，易堵塞管道及阀门，在运行过程中经常出现自动阀门与手动阀门关不严的现象，反应器排泥持续进行，造成反应器后续的沼液池液位过高，消化液外泄，严重时会造成沼气泄漏，引发爆炸事故。

发明内容

针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种湿式厌氧反应器自动排泥装置及排泥方法，能够自动控制排泥频次、排泥时间、排泥量及排泥速度。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种湿式厌氧反应器自动排泥装置，包括：

排泥管，其入口端位于反应器的底部，其出口端延伸至反应器外侧，且排泥管的出口端高于其入口端；

压缩空气管，其内部通入压缩空气，所述压缩空气管的出气端位于排泥管内部，且位置可调，压缩空气注入排泥管，松动、气提排泥管底部物料，并持续带动反应器底部物料从排泥管排出；

放空管，其位于反应器底部，用于排出反应器底部沉积的泥砂；

以及冲洗管，其与放空管连通，用于冲洗放空管。

进一步，所述排泥管与反应器的内壁通过支架焊接固定，所述排泥管的入口端与放空管的入口端相邻设置，且排泥管的出口端与排泥箱连通，所述排泥箱与反应器顶部焊接牢固。

进一步，所述压缩空气通过压缩空气管注入排泥管，所述压缩空气管的出气端自排泥管的出口端延伸至排泥管内部，且位置可调，优选的，压缩空气管的出气端位于排泥管高度的三分之一处。

压缩空气管的出气端的位置可以根据反应器内物料粘稠度进行调整，既要保证排泥管底部物料在压缩空气上升气流气提动力的辅助作用下沿排泥管排出，又要保证压缩空气在排泥管底部物料的阻力下不能进入反应器内部。另外，压缩空气管可定期拔出，清洗表面附着杂质，清洗频次可为3－4个月/1次。

进一步，所述压缩空气管可选择高压橡胶软管、高压塑料软管等，其管道内径宜为8－15mm之间，其进气端与空压机连接。

进一步，所述压缩空气管上设有压缩空气自动阀与压缩空气手动阀，所述压缩空气自动阀与压缩空气自动阀控制箱相连，所述压缩空气自动阀控制箱与控制系统相连，压缩空气手动阀位于压缩空气自动阀的上游。

进一步，所述放空管的入口端与反应器的锥形底部连通，其出口端与排泥总管连通，所述放空管上设有放空自动阀与放空手动阀，所述放空自动阀与放空自动阀控制箱相连，所述放空自动阀控制箱与控制系统相连，且放空手动阀位于放空自动阀的上游。

进一步，所述排泥总管的上游通过排泥箱连接管与排泥箱连通，且排泥总管的下游与沼液储存池连通。

进一步，所述冲洗管与放空管形成三通连接，且三通连接位于放空手动阀与放空自动阀之间，所述冲洗管上设有冲洗水手动阀。

进一步，所述反应器的顶部设有高位溢流管，且高位溢流管位于排泥管上方并与排泥箱连通。

进一步，所述反应器的顶部设有进料口和沼气管，所述进料口通过进泥管与进料泵相连。

另，本发明还提供一种湿式厌氧反应器自动排泥装置的排泥方法，包括如下步骤：

S1自动排泥：

S11：压缩空气注入排泥管，松动排泥管底部物料，并反弹上浮形成气提作用，压缩空气持续带动反应器底部物料从排泥管排出反应器；

S12：从排泥管排出的物料，通过排泥箱、排泥箱连接管进入排泥总管，之后汇总进入沼液储存池；

S13：排泥时间达到控制系统设定时间限值，或反应器内液位到达设定下限值时，停止注入压缩空气，排泥停止；

S14：进料泵开启，反应器开始进泥，进泥时间达到控制系统设定时间限值，或反应器内液位到达设定上限值时，停止进泥，重复步骤S11至S13，实现反应器自动排泥；

S2清理反应器底部沉积的泥砂：

当反应器底部沉积的泥砂导致压缩空气气提效应减弱，且排泥速度减小时，停止注入压缩空气，开启放空自动阀与放空手动阀，反应器底部的泥砂从放空管排出，反应器内液位到达设定下限值时，放空自动阀关闭，重复步骤S14；

S3冲洗放空管及放空自动阀：

当放空管排泥操作三次以上时，关闭放空手动阀，开启放空自动阀与冲洗水手动阀，在冲洗水压力流的作用下放空自动阀及放空管沉积的泥砂被冲走，冲洗过程中，循环多次开启与关闭放空自动阀，确保放空自动阀内的泥砂冲洗干净。

S4高位溢流管排泥：

当压缩空气自动阀、放空自动阀同时失效，排泥渠道关闭，反应器只进泥不出泥，导致反应器内液位持续升高时，反应器内物料自高位溢流管排出，直至降到正常液位，防止反应器内物料进入沼气管造成堵塞。

进一步，所述压缩空气自动阀、放空自动阀均与控制系统相连，排泥频次、排泥时间及排泥速度可以根据排泥量的需要设定，压缩空气自动阀、放空自动阀均可依程序设定自动开闭，也可人为在控制面板上远程手动进行操作。

本发明的有益效果是：

实现湿式厌氧反应器的自动排泥，能够有效防止自动阀门关闭不严及排泥故障的发生，能耗低，排泥方法操作简单，安全系数高，运行稳定，可广泛应用于各类项目中。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

附图中：1－反应器、2－排泥管的入口端、3－放空管、4－排泥管、5－排泥管的出口端、6－排泥箱、7－压缩空气管、8－压缩空气自动阀、9－排泥箱连接管、10－放空手动阀、11－放空自动阀、12－排泥总管、13－冲洗水手动阀、14－液位传感器、15－进泥管、16－沼气管、17－压缩空气手动阀、18－冲洗管、19－高位溢流管、20－压缩空气自动阀控制箱、21－放空自动阀控制箱、22－支架；

A－控制系统、B－沼液储存池、C－进料泵、D－沼气储柜、E－空压机。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。

实施例一：

如图1所示，一种湿式厌氧反应器自动排泥装置，包括排泥管4、放空管3以及冲洗管18。

具体的，排泥管的入口端2位于反应器1的底部，排泥管的出口端5延伸至反应器1外侧，且排泥管的出口端高于其入口端，同时，排泥管的出口端5与排泥箱6连通，所述排泥箱6与反应器1顶部焊接牢固。另外，排泥管4与反应器1的内壁通过支架22焊接固定，以提高排泥管4的稳定性。

所述压缩空气通过压缩空气管7注入排泥管4，松动、气提排泥管4底部物料，并持续带动反应器1底部物料从排泥管4排出。所述压缩空气管7可选择高压橡胶软管、高压塑料软管等，其管道内径宜为8－15mm之间，其进气端与空压机E连接。所述压缩空气管7的出气端自排泥管的出口端5延伸至排泥管4内部，同时，压缩空气管7的出气端位置可以根据反应器1内物料粘稠度进行调整，既要保证排泥管4底部物料在压缩空气上升气流气提动力的辅助作用下沿排泥管4排出，又要保证压缩空气在排泥管4底部物料的阻力下不能进入反应器1内部。另外，压缩空气管7可定期拔出，清洗表面附着杂质，清洗频次可为3－4个月/1次，也就是说，压缩空气管7的出气端位置可调，优选的，压缩空气管7的出气端位于排泥管4高度的三分之一处。所述压缩空气管7上设有压缩空气自动阀8与压缩空气手动阀17，所述压缩空气自动阀8与压缩空气自动阀控制箱20相连，所述压缩空气自动阀控制箱20与控制系统A相连，压缩空气手动阀17位于压缩空气自动阀8的上游。

所述放空管3的入口端与反应器1的锥形底部连通，其出口端与排泥总管12连通，也就是说，放空管3位于反应器1底部，用于排出反应器1底部沉积的泥砂。同时，所述排泥管4的入口端与放空管3的入口端相邻设置。所述放空管3上设有放空自动阀11与放空手动阀10，所述放空自动阀11与放空自动阀控制箱21相连，所述放空自动阀控制箱21与控制系统A相连，且放空手动阀10位于放空自动阀11的上游。

所述冲洗管18与放空管3连通，用于冲洗放空管3及放空自动阀11，所述冲洗管18与放空管3形成三通连接，且三通连接位于放空手动阀10与放空自动阀11之间，所述冲洗管18上设有冲洗水手动阀13。

所述排泥总管12的上游通过排泥箱连接管9与排泥箱6连通，且排泥总管12的下游与沼液储存池B连通。所述反应器1的顶部设有高位溢流管19，且高位溢流管19位于排泥管4上方并与排泥箱6连通。同时，所述反应器1的顶部设有进料口、沼气管16和液位传感器14，其中，进料口通过进泥管15与进料泵C相连，沼气管16与沼气储柜D相连，液位传感器14与控制系统A相连。

实施例二：

一种湿式厌氧反应器自动排泥装置的排泥方法，包括如下步骤：

S1自动排泥：

S11：打开压缩空气自动阀8与压缩空气手动阀17，关闭放空自动阀11，压缩空气从压缩空气管7进入排泥管4，松动气提排泥管4底部物料，并反弹上浮形成气提作用，持续带动反应器1底部物料从排泥管4排出反应器1。

反应器1正常运行时，所述压缩空气手动阀17一直处于开启状态，当压缩空气自动阀8出现故障需要检修时，关闭压缩空气手动阀17，保证在压缩空气自动阀8检修期间，压缩空气管7内气流的暂时截止。

S12：从排泥管4排出的物料，通过排泥箱6、排泥箱连接管9进入排泥总管12，之后汇总进入沼液储存池B。

S13：排泥时间达到控制系统设定时间限值，或液位传感器(14)显示反应器1内液位到达设定下限值时，停止注入压缩空气，排泥停止。

S14：进料泵C开启，反应器1开始进泥，进泥时间达到控制系统设定时间限值，或液位传感器14显示液位到达设定上限值，进料泵C关闭，进泥停止，压缩空气自动阀8自动开启，重复步骤S11至S13，实现湿式厌氧反应器的自动排泥。

S2清理反应器1底部沉积的泥砂：

运行一段时间后，反应器1的锥形底部会沉积比较明显的泥砂，导致压缩空气气提效应减弱，且排泥速度减小，此时，关闭压缩空气自动阀8，停止注入压缩空气，开启放空自动阀11与放空手动阀10，反应器1底部的泥砂在大流量的作用下从放空管3排出，液位传感器14显示反应器内液位到达设定下限值时，放空自动阀11自动关闭，之后重复步骤S14。

S3冲洗放空管3及放空自动阀11：

当放空管3排泥操作三次以上时，为防止放空自动阀11因沉积泥砂发生关不严的现象，需要对放空管3及放空自动阀11进行冲洗，关闭放空手动阀10，开启放空自动阀11与冲洗水手动阀13，在冲洗水压力流的作用下放空自动阀11及放空管3沉积泥砂被冲走，冲洗过程中，循环多次开启与关闭放空自动阀11，优选为四至五次，确保放空自动阀11的阀板及凹槽内的泥砂冲洗干净。

S4高位溢流管19排泥：

当压缩空气自动阀8、放空自动阀11同时失效，排泥渠道关闭，反应器1只进泥不出泥，导致反应器1内液位持续升高，此时，高位溢流管19起到高液位保护作用，反应器1内物料从高位溢流管19排出，直至降到正常液位，防止反应器1内物料进入沼气管16造成堵塞。

综上，通过液位传感器14与压缩空气自动阀8、放空自动阀11连锁控制，实现低液位保护与高液位保护的自动控制。所述低液位保护是指对排泥过程中液位所能达到的下限进行保护，在液位到达下限之前设定一个数值，液位值达到此数值时，通过液位传感器14反馈，控制系统A下达指令，压缩空气自动阀8关闭，排泥停止。液位下限是指反应器1内物料的液位不影响反应器1利用物料高度本身形成的水封液位，防止沼气泄露，水封液位一般为进泥管15的管口或高位溢流管19的管口等管口水封部位。所述高液位保护是指对排泥过程中液位所能达到的上限进行保护，在液位到达上限之前设定一个数值，液位值达到此数值时，通过液位传感器14反馈，控制系统A下达指令，压缩空气自动阀8开启，排泥开始。液位上限是指反应器1内物料的液位不影响反应器出口管路持续通畅的状态，出口管路一般指沼气管16。

同时，所述压缩空气自动阀8、放空自动阀11均与控制系统A相连，排泥频次、排泥时间及排泥速度可以根据排泥量的需要设定，压缩空气自动阀8、放空自动阀11均可依程序设定自动开闭，也可人为在控制面板上远程手动进行操作。压缩空气自动阀8、放空自动阀11及相应的配电箱、电器元件的防爆等级需要满足厌氧区的防爆要求。反应器1正常运行时，通过压缩空气气提排泥时，为防止压缩空气自动阀8失效，控制系统设置低液位报警与高液位报警，提醒工作人员迅速反应，及时维修。

以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。

Claims (10)

1.一种湿式厌氧反应器自动排泥装置，其特征在于，包括：

排泥管，其入口端位于反应器的底部，其出口端延伸至反应器外侧，且排泥管的出口端高于其入口端；

压缩空气管，其内部通入压缩空气，所述压缩空气管的出气端位于排泥管内部，且位置可调，压缩空气注入排泥管，松动、气提排泥管底部物料，并持续带动反应器底部物料从排泥管排出；

放空管，其位于反应器底部，用于排出反应器底部沉积的泥砂；

以及冲洗管，其与放空管连通，用于冲洗放空管。

2.根据权利要求1所述的湿式厌氧反应器自动排泥装置，其特征在于，所述排泥管与反应器的内壁通过支架焊接固定，所述排泥管的入口端与放空管的入口端相邻设置，且排泥管的出口端与排泥箱连通。

3.根据权利要求2所述的湿式厌氧反应器自动排泥装置，其特征在于，所述压缩空气通过压缩空气管注入排泥管，所述压缩空气管的出气端自排泥管的出口端延伸至排泥管内部。

4.根据权利要求3所述的湿式厌氧反应器自动排泥装置，其特征在于，所述压缩空气管上设有压缩空气自动阀与压缩空气手动阀，且压缩空气手动阀位于压缩空气自动阀的上游。

5.根据权利要求2所述的湿式厌氧反应器自动排泥装置，其特征在于，所述放空管的入口端与反应器的锥形底部连通，其出口端与排泥总管连通，所述放空管上设有放空自动阀与放空手动阀，且放空手动阀位于放空自动阀的上游。

6.根据权利要求5所述的湿式厌氧反应器自动排泥装置，其特征在于，所述排泥总管的上游通过排泥箱连接管与排泥箱连通，且排泥总管的下游与沼液储存池连通。

7.根据权利要求6所述的湿式厌氧反应器自动排泥装置，其特征在于，所述冲洗管与放空管形成三通连接，且三通连接位于放空手动阀与放空自动阀之间，所述冲洗管上设有冲洗水手动阀。

8.根据权利要求2－7任一所述的湿式厌氧反应器自动排泥装置，其特征在于，所述反应器的顶部设有高位溢流管，且高位溢流管位于排泥管上方并与排泥箱连通。

9.根据权利要求8所述的湿式厌氧反应器自动排泥装置，其特征在于，所述反应器的顶部设有进料口和沼气管，所述进料口通过进泥管与进料泵相连。

10.一种采用湿式厌氧反应器自动排泥装置的排泥方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1自动排泥：

S11：压缩空气注入排泥管，松动排泥管底部物料，并反弹上浮形成气提作用，压缩空气持续带动反应器底部物料从排泥管排出反应器；

S12：从排泥管排出的物料，通过排泥箱、排泥箱连接管进入排泥总管，之后汇总进入沼液储存池；

S13：排泥时间达到控制系统设定时间限值，或反应器内液位到达设定下限值时，停止注入压缩空气，排泥停止；

S14：进料泵开启，反应器开始进泥，进泥时间达到控制系统设定时间限值，或反应器内液位到达设定上限值时，停止进泥，重复步骤S11至S13，实现反应器自动排泥；

S2清理反应器底部沉积的泥砂：

当反应器底部沉积的泥砂导致压缩空气气提效应减弱，且排泥速度减小时，停止注入压缩空气，开启放空自动阀与放空手动阀，反应器底部的泥砂从放空管排出，反应器内液位到达设定下限值时，放空自动阀关闭，重复步骤S14；

S3冲洗放空管及放空自动阀：

当放空管排泥操作三次以上时，关闭放空手动阀，开启放空自动阀与冲洗水手动阀，在冲洗水压力流的作用下放空自动阀及放空管沉积的泥砂被冲走，冲洗过程中，循环多次开启与关闭放空自动阀，确保放空自动阀内的泥砂冲洗干净；

S4高位溢流管排泥：

当压缩空气自动阀、放空自动阀同时失效，排泥渠道关闭，反应器只进泥不出泥，导致反应器内液位持续升高时，反应器内物料自高位溢流管排出，直至降到正常液位，防止反应器内物料进入沼气管造成堵塞。

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