CN204369742U - 一种污泥厌氧消化和沼气净化同步处理装置 - Google Patents

一种污泥厌氧消化和沼气净化同步处理装置 Download PDF

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杜耀
骆椿明
屈立宇
龙於洋
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Abstract

本实用新型公开了一种污泥厌氧消化和沼气净化同步处理装置，包括厌氧消化反应器和沼气收集器，所述厌氧消化反应器的顶部具有集气腔，沼气收集器与集气腔连通，所述厌氧消化反应器的下部和上部分别设有污泥进口和排泥口，还包括与集气腔连通的供氧装置，以及用于对污泥水热处理的污泥水热处理装置；所述污泥水热处理装置的出口与所述污泥进口连通。本实用新型的污泥厌氧消化和沼气净化同步处理装置，在厌氧消化反应器前端加设了污泥水热处理装置，使污泥细胞破碎将有机物释放出来；并向厌氧消化反应器的集气腔内通入少了氧气形成微氧环境，利用好氧微生物将硫化氢氧化，在污泥厌氧消化的同时实现对沼气的净化。

Description

一种污泥厌氧消化和沼气净化同步处理装置
技术领域
本实用新型涉及污泥处理技术领域，特别是涉及一种污泥厌氧消化和沼气净化同步处理装置。
背景技术
随着我国社会经济和城市化的发展，城市污水的产生及其数量在不断增长。污泥是污水处理过程中产生的物质，目前每座城市每天在城市污水处理过程中都会产生数千吨的污泥。这些污泥中含有较多的工业有害元素以及农业有毒物质等污染物。污泥的大量堆积，而且不加处理的掩埋，给城市生态系统带来了极大的冲击，同时也对城市环境造成了极大的破坏。因此，关于如何处理污泥、如何实现循环经济、如何最大力度的保护城市环境，引起了社会的关注。
公开号为CN104129849A的中国专利文献公开了一种厌氧反应器处理系统，其特征在于，包括对废水进行加热的太阳能热水器，太阳能热水器的出水口通过第一加压射流泵与厌氧反应器的入口相连接，厌氧反应器的底部设置有与其入口相连通的布水器，厌氧反应器的顶部设置有三相分离器，三相分离器的入口与厌氧反应器相连通，厌氧反应器的内部填充有悬浮颗粒污泥。
厌氧消化技术由于具备能耗低、污泥稳定性好、产生沼气等优点，是目前国内外污泥处理常用的减量化和资源化工艺。厌氧消化时，污泥在微生物的作用下要经历水解、产酸及产甲烷三个阶段。
但是污泥大部分有机物在微生物细胞内，由于微生物细胞壁和细胞膜的天然屏障作用，其它活的微生物细胞所分泌的水解酶对这部分有机物进行水解的速率低，因此水解是污泥厌氧生化降解的控制性步骤。
由于污泥水解速率低，传统的厌氧消化存在消化速率低、停留时间长、处理效率低等不足。近年来，人们开始研究能有效破碎污泥细胞并提高污泥水解速率的物理化学预处理技术，以期改善污泥的厌氧消化性能、提高处理效率、增大甲烷产量。
厌氧消化处理这一过程中所产生的沼气(主要成分为甲烷)具有较高的低位发热值，经净化处理后是一种较理想的气体燃料和生物能源。沼气可以直接转换成电能、燃烧产热，或进行热电联产，能够用做汽车燃料，动力资源和化工原料等，是一种很有发展前景的可再生能源。但是污泥消化所产生的沼气中含有微量的硫化氢，会腐蚀钢材，减少管道和沼气利用设施的寿命，并且对环境和人体产生危害，在利用前必须加以净化。但是单独的净化装置增加了投资和运行成本。
实用新型内容
本实用新型提供了一种污泥厌氧消化和沼气净化同步处理装置，能够提高污泥水解速率，改善污泥的厌氧消化性能，并能净化沼气。
本实用新型的技术方案为：
一种污泥厌氧消化和沼气净化同步处理装置，包括厌氧消化反应器和沼气收集器，所述厌氧消化反应器的顶部具有集气腔，沼气收集器与集气腔连通，所述厌氧消化反应器的下部和上部分别设有污泥进口和排泥口，还包括与集气腔连通的供氧装置，以及用于对污泥水热处理的污泥水热处理装置；所述污泥水热处理装置的出口与所述污泥进口连通。
其中，所述污泥水热处理装置内对污泥进行预处理，污泥中的难降解有机物和固体有机物分解为小分子有机物，并提高污泥水解速率，以改善污泥的厌氧消化性能。
所述供氧装置用于向集气腔提供含氧气体，含氧气体可为纯氧气或者空气等含氧的气体。含氧气体中起作用的主要是氧气，在厌氧消化反应器的集气腔内形成微氧环境，使得硫氧化菌等需氧微生物在集气腔的内壁或者气液交界面区域生长，氧化硫化氢气体，净化沼气。
采用空气成本低，但引入的空气对沼气有一定的稀释作用，而采用氧气则成本略高，可根据实际需求选择空气或者氧气。
所述污泥水热处理装置在运行时包括加热和冷却的过程，为了提高效率，优选地，所述污泥水热处理装置至少为并联的两套。污泥水热处理装置无论是两套还是多套都可以分为交替进行的两组，其中一组处于冷却状态时，另一组处于加热状态，两组交替进行，可以实现对厌氧消化反应器连续输送污泥。
作为优选，所述污泥水热处理装置包括水热反应器，以及将水热反应器内的污泥泵入厌氧消化反应器的进泥泵；所述进泥泵的出口通过进泥管连接至污泥进口，所述进泥泵的入口通过管道连接至水热反应器内。
为了使水热反应器内混合均匀，优选地，所述水热反应器内安装有搅拌器。
为了使污泥进入厌氧消化反应器时分布均匀，优选地，所述厌氧消化反应器内安装有与污泥进口连通的污泥分布器。
厌氧消化反应器内污泥在微生物的作用进行着水解、产酸和产甲烷的一系列厌氧消化反应，该厌氧消化反应在一定温度下反应速率最快。
作为优选，所述厌氧消化反应器的外壁固定有保温套。所述保温套可以是隔热套或者换热夹套等。保温套用以维持厌氧消化最佳温度。
为了使厌氧消化反应器内的污泥充分反应，所述厌氧消化反应器竖直方向的中部连接有回流管，以及通过回流管将污泥从厌氧消化反应器的中部泵入进泥管的回流泵。
作为优选，所述回流管与厌氧消化反应器底面的距离为厌氧消化反应器竖直总长度的1/2，所述排泥口与厌氧消化反应器底面的距离为厌氧消化反应器竖直总长度的3/4，所述供氧装置的进气口与厌氧消化反应器顶面的距离为厌氧消化反应器竖直总长度的1/16。
作为供氧装置的一种优选方式，所述供氧装置包括一端与厌氧消化反应器的集气腔连通的进气管，所述进气管的另一端连接压缩气源，所述进气管上安装有单向阀。
本实用新型的污泥厌氧消化和沼气净化同步处理装置，在厌氧消化反应器前端加设了污泥水热处理装置，使污泥细胞破碎将有机物释放出来；并向厌氧消化反应器的集气腔内通入少了氧气形成微氧环境，利用好氧菌将硫化氢氧化，在污泥厌氧消化的同时实现对沼气的净化。
污泥经水热反应器预处理后，污泥中的难降解有机物和固体有机物分解为小分子有机物，进入厌氧消化反应器后，厌氧消化反应器底部的污泥经过厌氧消化不断的将有机物转化为沼气释放，提升消化效果，实现污泥的减量化；在集气腔和与污泥交界面区域，由于微氧环境的形成，促进了硫氧化菌等需氧微生物的生长，使得硫化氢氧化，实现了所产沼气的净化，有利于资源化利用；此外，由于仅在集气腔创造了微氧环境，只对少量局部区域中的微生物产生影响，下部大量的污泥仍然在厌氧条件下进行回流和消化，故不会影响整体的消化性能。
附图说明
图1为本实用新型的污泥厌氧消化和沼气净化同步处理装置结构示意图。
图1中的附图标记为：
1水热反应器；      2水热反应器；     3厌氧消化反应器；
4沼气收集器；      5供氧装置；       6进泥泵；
7进泥泵；          8回流泵；         9厌氧消化反应区；
10集气腔；         11排泥口；        12进气管；
13单向阀；         14污泥进口；      15搅拌器；
16进泥管；         17污泥分布器；    18搅拌器；
19进泥管；         20回流口；        21回流管。
具体实施方式
下面结合附图具体说明根据本实用新型的具体实施方式。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型并不限于下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示，一种污泥厌氧消化和沼气净化同步处理装置包括：水热反应器1、水热反应器2，厌氧消化反应器3，沼气收集器4，供氧装置5、进泥泵6、进泥泵7和回流泵8。
厌氧消化反应器3为竖直布置的圆柱形结构，厌氧消化反应器3的中部及下部为厌氧消化反应区9，厌氧消化反应器3的上部为集气腔10，集气腔10用于储存厌氧消化反应区9产生的沼气。集气腔10占厌氧消化反应器总体积的1/4，厌氧消化反应区9占厌氧消化反应器3总体积的3/4。
沼气收集器4通过排气管从厌氧消化反应器3的顶部与集气腔10连通。
厌氧消化反应器3的侧壁开设有排泥口11，排泥口11到厌氧消化反应器底部的距离为厌氧消化反应器竖直长度的3/4。排泥口11实际上是溢流出口，位于厌氧消化反应区9上层的污泥或者上清液从排泥口11排出。
供氧装置5包括进气管12、单向阀13和压缩气源(图中未示出)。进气管12的一端通过连接在厌氧消化反应器3侧壁上的进气口(图中未示出)与集气腔连通，另一端连接压缩气源。单向阀13安装在进气管12上。进气口与厌氧消化反应器3顶面的距离为厌氧消化反应器3竖直长度的1/16。
厌氧消化反应器3的底部设有污泥进口14。水热反应器1内安装有搅拌器15，水热反应器1通过管道连接至进泥泵6的入口，进泥泵6的出口通过进泥管16连接至污泥进口14。
厌氧消化反应器3内固定有与污泥进口14连接的污泥分布器17。污泥分布器17可以将污泥分布均匀。
水热反应器2内安装有搅拌器18，水热反应器2通过管道连接至进泥泵7的入口，进泥泵7的出口通过进泥管19连接至污泥进口14。水热反应器2还具有与提供污泥的装置对接的待处理污泥入口(图中未示出)。
水热反应器1处于加热状态时，水热反应器2处于冷却状态并向厌氧消化反应器3内输送污泥，水热反应器1处于冷却状态向厌氧消化反应器3内输送污泥时，水热反应器2加热状态，水热反应器1和水热反应器2运行状态交替进行，实现连续地向厌氧消化反应器3内输送污泥。
在厌氧消化反应器3的侧壁设有回流口20，回流口20与厌氧消化反应器3顶面的距离为厌氧消化反应器3竖直长度的1/2。回流口20通过回流管21连接回流泵8的入口，回流泵8的出口通过管道连接进泥管19。
回流泵8不断地将厌氧消化反应器3内处于厌氧消化状态的污泥与水热反应器2中的污泥在进泥管19内混合后回流至厌氧消化反应器3的底部，形成循环。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种污泥厌氧消化和沼气净化同步处理装置，包括厌氧消化反应器和沼气收集器，所述厌氧消化反应器的顶部具有集气腔，沼气收集器与集气腔连通，所述厌氧消化反应器的下部和上部分别设有污泥进口和排泥口，其特征在于：还包括与集气腔连通的供氧装置，以及用于对污泥水热处理的污泥水热处理装置；所述污泥水热处理装置的出口与所述污泥进口连通。
2.如权利要求1所述的污泥厌氧消化和沼气净化同步处理装置，其特征在于：所述污泥水热处理装置至少为并联的两套。
3.如权利要求1或2所述的污泥厌氧消化和沼气净化同步处理装置，其特征在于：所述污泥水热处理装置包括水热反应器，以及将水热反应器内的污泥泵入厌氧消化反应器的进泥泵；所述进泥泵的出口通过进泥管连接至污泥进口，所述进泥泵的入口通过管道连接至水热反应器内。
4.如权利要求3所述的污泥厌氧消化和沼气净化同步处理装置，其特征在于：所述水热反应器内安装有搅拌器。
5.如权利要求1所述的污泥厌氧消化和沼气净化同步处理装置，其特征在于：所述厌氧消化反应器内安装有与污泥进口连通的污泥分布器。
6.如权利要求1所述的污泥厌氧消化和沼气净化同步处理装置，其特征在于：所述厌氧消化反应器的外壁固定有保温套。
7.如权利要求1所述的污泥厌氧消化和沼气净化同步处理装置，其特征在于：所述厌氧消化反应器竖直方向的中部连接有回流管，以及通过回流管将污泥从厌氧消化反应器的中部泵入进泥管的回流泵。
8.如权利要求7所述的污泥厌氧消化和沼气净化同步处理装置，其特征在于：所述回流管与厌氧消化反应器底面的距离为厌氧消化反应器竖直总长度的1/2，所述排泥口与厌氧消化反应器底面的距离为厌氧消化反应器竖直总长度的3/4，所述供氧装置的进气口与厌氧消化反应器顶面的距离为厌氧消化反应器竖直总长度的1/16。
9.如权利要求1所述的污泥厌氧消化和沼气净化同步处理装置，其特征在于：所述供氧装置包括一端与厌氧消化反应器的集气腔连通的进气管，所述进气管的另一端连接压缩气源，所述进气管上安装有单向阀。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106316009A (zh) * 2015-07-01 2017-01-11 中国石化扬子石油化工有限公司 一种石化污泥的处理方法
CN107311418A (zh) * 2016-04-26 2017-11-03 中国石化扬子石油化工有限公司 一种石化污泥高效厌氧生物转化的装置及方法
CN112546985A (zh) * 2020-12-01 2021-03-26 安徽工程大学 沼气原位脱硫装置及方法

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