CN113526655A

CN113526655A - 一种有机质废弃物微氧水解酸化装置

Info

Publication number: CN113526655A
Application number: CN202110749669.0A
Authority: CN
Inventors: 李再兴; 武肖莎; 马骏; 宁志芳; 韩学滨; 秦学; 于佳动; 赵凯
Original assignee: Hebei Haoyuan Environmental Engineering Co ltd; Hebei University of Science and Technology
Current assignee: Hebei Haoyuan Environmental Engineering Co ltd; Hebei University of Science and Technology
Priority date: 2021-07-02
Filing date: 2021-07-02
Publication date: 2021-10-22

Abstract

本发明涉及一种有机质废弃物微氧水解酸化装置，包括筒体、搅拌提升一体化设备、进料设备和曝气系统。筒体上部设有出料口，下部设有排泥口，筒体的内部设有两个隔板，由两个隔板将筒体内分为微氧水解外室和微氧水解内室，微氧水解外室的上部和下部与微氧水解内室连通。搅拌提升一体化设备安装于筒体的中心。进料设备包括进料管和进料斗，进料斗通过进料管连接到微氧水解内室。曝气系统设置在筒体内的底部，曝气系统包括曝气管和曝气头，曝气头安装在曝气管上。本发明通过搅拌提升一体化设备提高了传质效率，利用曝气系统为水解酸化提供微氧环境，提高了微氧水解酸化效率，解决了有机质废弃物水解酸化过程中配水不均匀和水解效率低的问题。

Description

一种有机质废弃物微氧水解酸化装置

技术领域

本发明属于有机废弃物处理技术领域，是涉及一种有机质废弃物微氧水解酸化装置。

背景技术

我国有机质废弃物资源丰富，据统计，2019年城乡有机废弃物年产生量超过60亿吨，其中畜禽养殖粪污产生量约38亿吨，秸秆产生量超过10亿吨，剩余污泥3900万吨(按含水率80％计)。厌氧发酵可同时实现肥料化利用和能源化利用，被广泛应用于农作物秸秆、畜禽养殖粪污、剩余污泥、厨余有机垃圾等有机质废弃物的处理过程。厌氧发酵过程中参与反应的微生物主要包括水解酸化菌和甲烷化菌，其中水解酸化菌参与的水解酸化过程是厌氧发酵的限速步骤。水解酸化是厌氧发酵的前两个阶段，用于将复杂的大分子和特殊的有机化合物降解为小分子有机质和挥发性脂肪酸(VFAs)等简单可溶性化合物。水解酸化技术常作为各种有机质废弃物生化处理的预处理，进而提高有机质废弃物的生化性能，降低后续生物处理的负荷，从而有效降低处理成本，提高处理效率。

通常认为水解酸化是厌氧过程，但近年来关于微氧水解酸化的研究成为热点。兼性水解和产酸细菌在微氧条件下代谢活性增强，微曝气的另一优势是可以加速外酶的产生。溶解氧(DO)对于水解酸化是一项非常重要的控制指标。在工程应用中，通常认为溶解氧浓度在<0.5mg/L时为厌氧，在>2mg/L时为好氧，介于0.5～2mg/L为微好氧。然而，传统的水解酸化池在微氧水解酸化过程中存在配水不均匀，不具备氧气供给条件，进而导致水解效率较低。因此，迫切需要研发一种有机质废弃物微氧水解酸化装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种有机质废弃物微氧水解酸化装置，以解决有机质废弃物水解酸化过程中存在的配水不均匀、氧气无法供给和水解效率低的问题。

本发明的技术方案是：有机质废弃物微氧水解酸化装置，包括筒体、搅拌提升一体化设备、进料设备和曝气系统。筒体上部设有出料口，下部设有排泥口。筒体的内部设有两个隔板，由两个隔板将筒体内分为微氧水解外室和微氧水解内室，微氧水解外室的上部和下部与微氧水解内室连通。搅拌提升一体化设备安装于筒体的中心。进料设备包括进料管和进料斗，进料斗通过进料管连接到微氧水解内室。曝气系统设置在筒体内的底部，曝气系统包括曝气管和曝气头，曝气头安装在曝气管上。

搅拌提升一体化设备包括电机、联轴器、搅拌轴和叶片，电机通过支架安装在筒体的顶部，电机通过联轴器与搅拌轴连接，搅拌轴位于微氧水解内室的中心，搅拌轴设有2-4组叶片。出料口的高度等同或低于进料斗的安装高度。装置设有支座，支座安装于装置的底部，用于支撑和固定微氧水解酸化装置。筒体为圆筒体结构或矩形箱体结构，筒体的高度与直径的比值为1.3～1.7。

有机质废弃物包括有机固体废物和有机废水，有机固体废物为畜禽养殖粪污、农作物秸秆、剩余污泥和厨余有机垃圾，有机废水包括淀粉废水、味精废水和发酵类制药废水。其它有机固体废物和高浓度有机废水也属于本发明处理的范围。

水解(酸化)处理方法是厌氧处理的前期阶段，根据甲烷菌与水解产酸菌生长条件的不同，将厌氧处理控制在含有大量水解细菌、酸化菌的条件下，利用水解菌、酸化菌将水中不溶性有机物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质的过程，从而改善废水的可生化性，为后续生化处理提供良好的水质环境。

水解是指有机物进入微生物细胞前、在胞外进行的生物化学反应。微生物通过释放胞外自由酶或连接在细胞外壁上的固定酶来完成生物催化反应。酸化是一类典型的发酵过程，微生物的代谢产物主要是各种有机酸。

水解和酸化是厌氧消化过程的两个阶段，不同的工艺水解酸化的处理目的不同。水解酸化-好氧生物处理工艺中的水解目的主要是将原有废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物，特别是工业废水，将其中难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧处理。

本发明有机质废弃物微氧水解酸化装置在运行过程中，有机质废弃物通过进料设备进入微氧水解内室，与微氧水解内室底部的污泥接触，曝气系统提供微氧条件，同时启动搅拌提升一体化设备，通过搅拌提高有机质废弃物与污泥的传质效率，并产生提升动力促使有机质废弃物与污泥向上移动，进而使得有机质废弃物与污泥能够通过微氧水解内室顶部流向微氧水解外室，在微氧水解外室导流作用下沿左侧隔板和右侧隔板向下移动，并与筒体的底部产生撞击，在所述微氧水解装置产生向上的运动趋势，随后污泥等由于重力作用沉降在底部，由排泥口排出。

本发明机质废弃物微氧水解酸化装置一方面通过搅拌提升一体化设备将进入装置的有机质废弃物与微氧水解内室底部的污泥充分接触，通过搅拌、提升和导流作用，改变有机质废弃物和污泥的流向，增加有机质废弃物与污泥的接触时间，提高有机质废弃物与污泥的传质效率。另一方面通过曝气系统为水解酸化提供微氧环境，提高微氧水解酸化效率。本发明有效解决了有机质废弃物水解酸化过程中存在的配水不均匀、氧气无法供给和水解效率低的问题。

附图说明

图1为本发明有机质废弃物微氧水解酸化装置的结构示意图；

图2为图1的A-A图；

图中：1—电机、2—联轴器、3—搅拌轴、4—叶片、5—支架、6—进料管、7—进料斗、8—微氧水解内室、9—微氧水解外室、10—左侧隔板、11—右侧隔板、12—曝气管、13—曝气头、14—出料口、15—排泥口、16—支座、17—筒体。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。

本发明有机质废弃物微氧水解酸化装置，如图1所示，包括筒体17、搅拌提升一体化设备、进料设备和曝气系统。筒体为圆筒体结构，筒体17的高度与直径的比值为1.5，确保有机质废弃物与污泥能够充分接触和进行微氧水解，保证混合液能够充分沉淀。筒体上部设有出料口14、下部设有排泥口15。出料口14安装于微氧水解外室9左侧上部，出料口14设置在进料管6的相对侧。如图1、图2所示，筒体的内部设有左侧隔板10和右侧隔板11、两个隔板将筒体内分为微氧水解内室8和两个微氧水解外室9，微氧水解外室9的上部和下部与微氧水解内室8连通。微氧水解酸化装置筒体17顶部中心设有安装口，用于安装搅拌提升一体化设备。搅拌提升一体化设备包括电机1、联轴器2、搅拌轴3和叶片4。电机1通过支架5安装在筒体的顶部，电机通过联轴器与搅拌轴连接，搅拌轴3位于微氧水解内室8的中心，搅拌轴设有3组叶片4。便于在微氧水解内室8内进行搅拌、提升，以使进入微氧水解内室8的有机质废弃物和污泥进行充分混合，发生微氧水解酸化反应。进料设备包括进料管6和进料斗7，进料斗与进料管连接，进料管倾斜穿过筒体和右侧隔板11下部伸入微氧水解内室8，并与微氧水解内室8右侧隔板11下部固接。进料斗7的安装高度高于出料口14的高度5～15cm。曝气系统包括曝气管12和曝气头13，曝气管12穿过筒体17置于筒体内的底部，曝气头安装在曝气管上，位于微氧水解内室8的下部，安装曝气头13的曝气管12部分的长度与微氧水解内室8的宽度保持一致。曝气管12的外部与气泵或风管路连接。装置设有支座16，支座16安装于装置的底部，用于支撑和固定微氧水解酸化装置。

本发明有机质废弃物微氧水解酸化装置处理的有机质废弃物包括有机固体废物和有机废水。有机固体废物为畜禽养殖粪污、农作物秸秆、剩余污泥和厨余有机垃圾，有机废水包括淀粉废水、味精废水和发酵类制药废水。

利用本发明有机质废弃物微氧水解酸化装置进行微氧水解酸化的过程为，各种有机质废弃物均匀混合后经进料设备进入微氧水解内室8，曝气系统通过曝气头13喷出空气，微氧水解内室8的溶解氧达到0.5-2mg/L，有机质废弃物与底部的污泥充分接触，实现微氧水解酸化反应。在搅拌提升一体化设备的搅拌作用下产生机械剪切动力和提升动力，促进有机质废弃物与污泥之间的传质效率，提升有机质废弃物和污泥在微氧水解内室8向上(箭头所示方向)移动，废弃物和污泥上至左侧隔板10和右侧隔板11的上端后在导流作用下沿左侧隔板10和右侧隔板11向下(箭头所示方向)移动，并与微氧水解酸化装置的底部产生撞击，促使有机质废弃物与污泥在微氧水解酸化装置内产生向上的运动趋势。在重力作用下污泥向下沉淀，最终由排泥口15排出。

微氧水解酸化装置一方面通过搅拌提升一体化设备使得进入微氧水解内室8的有机质废弃物与底部的污泥充分接触，通过搅拌、提升和导流作用，改变有机质废弃物和污泥的流向，图1中箭头所指为有机质废弃物和污泥的流动方向。通过搅拌、提升增加有机质废弃物与污泥的接触时间，提高有机质废弃物与污泥的传质效率。另一方面通过曝气系统为水解酸化提供微氧环境，提高微氧水解酸化效率。

有机质废弃物和污泥在微氧水解酸化装置内混合均匀，进行微氧水解酸化反应，污泥在反应后形成增殖的水解酸化泥，在重力作用下沉淀至底部。经过水解酸化作用后的有机质废弃物由出料口14排出，进入下一个处理工序。

出料口14的高度与进料设备的高度保持在同一水平线上或低于进料设备的高度，使出料口14内始终进行连续排出有机质废弃物，以满足进料设备的连续进料的要求，确保微氧水解酸化装置内的污泥能够与更多的有机质废弃物进行微氧水解酸化反应，提高水解酸化效率。

排泥口15的一端与微氧水解外室9左侧底部连通，另一端与污泥收集池连通。微氧水解酸化装置的污泥在重力作用下汇集，堆积至微氧水解酸化装置底部。排泥口15与微氧水解外室9左侧底部固接，便于将堆积至微氧水解酸化装置底部的污泥经排泥口15排出，进入污泥收集池内。

当叶片4转动时能够在微氧水解内室8内形成向上的涡流，促进微氧水解内室8的有机质废弃物与微氧水解内室8底部的污泥充分接触，推动微氧水解内室8的有机质废弃物与污泥向上运动，翻越左侧隔板10和右侧隔板11进入微氧水解外室9内，提高了传质效率。

根据搅拌轴3长度和微氧水解装置筒体的高度设置有多组叶片4，多组叶片4沿搅拌轴3的轴线方向均匀地间隔布置，最高处的一组叶片4位于搅拌轴3的中部。叶片4主要集中在筒体内的中部和下部，且贯穿于微氧水解内室8。促使进入微氧水解内室8的有机质废弃物与底部的污泥充分混合，提高传质效率。同时确保在叶片4的搅拌提升作用下，混合液体沿微氧水解内室8向上流动，而底部混合液继续补给，增加微氧水解酸化装置底部混合和接触效果。

Claims

1.一种有机质废弃物微氧水解酸化装置，其特征是：所述装置包括筒体(17)、搅拌提升一体化设备、进料设备和曝气系统，所述筒体上部设有出料口(14)，下部设有排泥口(15)；筒体的内部设有两个隔板，由两个隔板将筒体内分为微氧水解外室(9)和微氧水解内室(8)，所述微氧水解外室(9)的上部和下部与微氧水解内室(8)连通；所述搅拌提升一体化设备安装于筒体的中心；所述进料设备包括进料管(6)和进料斗(7)，所述进料斗通过进料管连接到微氧水解内室(8)；所述曝气系统设置在筒体内的底部，曝气系统包括曝气管(12)和曝气头(13)，曝气头安装在曝气管上。

2.根据权利要求1所述的有机质废弃物微氧水解酸化装置，其特征是：所述搅拌提升一体化设备包括电机(1)、联轴器(2)、搅拌轴(3)和叶片(4)，所述电机(1)通过支架(5)装在筒体(17)的顶部，电机通过联轴器与搅拌轴连接，所述搅拌轴位于微氧水解内室(8)的中心，所述搅拌轴设有2-4组叶片(4)。

3.根据权利要求1所述的有机质废弃物微氧水解酸化装置，其特征是：所述出料口(14)的高度等同或低于进料斗(7)的安装高度。

4.根据权利要求1所述的有机质废弃物微氧水解酸化装置，其特征是：所述装置设有支座(16)，所述支座安装于装置的底部，用于支撑和固定微氧水解酸化装置。

5.根据权利要求1所述的有机质废弃物微氧水解酸化装置，其特征是：所述筒体(17)为圆筒体结构或矩形箱体结构，所述筒体(17)的高度与直径的比值为1.3～1.7。

6.根据权利要求1所述的有机质废弃物微氧水解酸化装置，其特征是：所述有机质废弃物包括有机固体废物和有机废水，所述有机固体废物为畜禽养殖粪污、农作物秸秆、剩余污泥和厨余有机垃圾，所述有机废水包括淀粉废水、味精废水和发酵类制药废水。