CN206417986U - 一种高温好氧发酵污泥处理装置 - Google Patents

一种高温好氧发酵污泥处理装置 Download PDF

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梁彦娟
李师松
展京芸
王小龙
安涛
朱志强
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Abstract

本实用新型公开了一种高温好氧发酵污泥处理装置,解决现有技术中存在污泥处理后含水量高、臭味大等问题,具有工艺效果好、运行成本低、污泥处理过程中无其他污染物产生的效果,其技术方案为:包括储料仓、物料破碎混合器、自动投料装置、高温好氧发酵仓、生物除臭装置、液压动力站、远程自动控制系统和控制柜,所述的自动投料装置包括螺旋给料机和物料提升装置;所述的储料仓通过物料破碎混合器与螺旋给料机相连,所述的螺旋给料机通过物料提升装置与高温好氧发酵仓相连;所述的高温好氧发酵仓的中心纵向设有搅拌机,所述的高温好氧发酵仓的顶部通过引风机与生物除臭装置相连。

Description

一种高温好氧发酵污泥处理装置
技术领域
本实用新型涉及有机固废弃物资源化利用技术领域,特别是涉及一种高温好氧发酵污泥处理装置。
背景技术
目前,我国城镇污水厂已达3000多座,以含水率80%计,全国污泥总产生量已突破3000万吨。按照预测,到2020年污泥产量将突破年6000万吨。在欧美,污泥处理基建费用占污水处理厂总基建费用的比例高达60%~70%。剩余污泥的处理费用占污水厂运行费用的25%~40%,甚至高达60%。在我国,污泥处理可占整个污水厂投资及运行费用的25%~65%。污泥处理给污水厂带来了沉重的负担,因此,污泥处理是污水处理系统的重要组成部分。
当前我国污水处理厂建设存在严重的“重水轻泥”现象,导致大量污泥“积压”,未得到合理安全的处理处置。虽然约80%的污水处理厂实现了污泥的浓缩脱水,达到了一定程度的减容,但由于处置目标的不确定、投资不足,污泥在污水处理厂内未实现稳定化处理,未稳定的污泥中含有易降解有机物、恶臭物质、病原体等,导致在运输和处置环节过程中污染物的扩散,使得已经建成投运的大批污水处理设施的环境效益大打折扣。
目前,污泥常规处理处置方法包括焚烧、填埋、堆肥、抛海、土地利用、资源化利用等。一般而言,各地区对于污泥处理方式的选择是根据本地区的地理环境、经济水平、技术措施、交通运输等因素而确定,而且会随着公众意识的提高和兴趣的改变而发生变化。(1)焚烧:将脱水污泥直接送入焚烧炉焚烧,是“最彻底”的污泥处理方法,它能使有机物全部碳化,有效杀死病原体,最大限度地减少污泥体积;而且占地面积小,自动化程度高。但污泥直接焚烧投资大,处理费用高,有机物燃烧易产生二噁英等剧毒物质。(2)填埋:污泥填埋处理防渗层造价较高,若地基处理不当,易造成土壤和地下水的二次污染。填埋深度大,易对地下水造成污染;填埋深度小,土地利用率低,占地面积大,在目前土地紧张的情况下,填埋不适用于污泥处置。(3)厌氧发酵:厌氧发酵产沼气主要用于人畜粪便和农作物秸杆等以有机质含量为主的固体废弃物的处理,在污泥方面的应用一般仅限于生化污泥。污泥厌氧发酵无法将污泥消化干净,会产生二次污染物,另外,污泥厌氧发酵会产生约50%的沼渣,沼渣产生量大。(4)生产水泥原料:污泥可替代部分黏土、石灰石用作生产水泥原料,但在使用前需先行烘干、粉碎后再进行配料,能耗较高。(5)生产建筑材料:污泥用作生产建筑材料是与一定量黏土、煤渣等搅匀后,压制成型,晾干后装入回转窑烧制成建材。该方法处理污泥能节约建筑所用黏土,同时摈弃污泥填埋厂,节约土地。但烧制过程中易产生大气污染,并且配料前需烘干,能耗大。(6)减量化处理:污泥减量化处理是20世纪90年代提出的污泥处置新概念,通过物理、化学、生物等手段使整个污水处理系统向外排放的固体量达到最少,主要依靠降低微生物产率或利用微生物自身内源呼吸进行氧化分解等,从根本上减少污泥量。经减量化处理的污泥,污泥性状发生了变化,污泥含水率大大降低,含固量大大增高,提高了污泥的稳定性。减量化处理后的污泥可用于生产水泥或建筑材料,节省了脱水污泥烘干所需的能耗;减量化处理后的生活污水污泥燃烧热值比一般工业废水污泥更高,可直接用于焚烧,热值可达2300kcal/Kg~3200kcal/Kg,2~3吨干污泥的燃烧价值相当于1吨煤,具有相当的资源利用价值。
我国污泥减量化处理工艺主要有干化焚烧、热干化、板框压滤、厌氧堆肥和好氧发酵等。干化焚烧、热干化处理污泥能耗较高,并且易产生大气污染;板框压滤无法从根本上解决污泥含水率高、臭味大的问题;厌氧堆肥周期长,需要大量辅助原料,并且厌氧堆肥过程难以控制,工艺、设备操作难度大。
综上所述,现有技术对于污泥处理问题,尚缺乏有效的解决方案。
实用新型内容
为了克服现有技术的不足,本实用新型提供了一种高温好氧发酵污泥处理装置,其具有装置自动化、智能化程度高、操作简单的效果。
一种高温好氧发酵污泥处理装置,包括储料仓、物料破碎混合器、自动投料装置、高温好氧发酵仓、生物除臭装置、液压动力站、远程自动控制系统和控制柜,所述的自动投料装置包括螺旋给料机和物料提升装置;所述的储料仓通过物料破碎混合器与螺旋给料机相连,所述的螺旋给料机通过物料提升装置与高温好氧发酵仓相连;所述的高温好氧发酵仓的顶部设有上部送风系统,所述的高温好氧发酵仓的底部设有下部送风系统,所述的高温好氧发酵仓的中心纵向设有搅拌机,所述的高温好氧发酵仓的顶部通过引风机与生物除臭装置相连;所述远程自动控制系统与控制柜相连。
进一步的,所述的高温好氧发酵仓的内部还设有氧气浓度传感器、温度传感器I和温度传感器II,所述的氧气浓度传感器、温度传感器I和温度传感器II连接PLC控制器,通过计算送氧量和温度实现自动调节;设置两个温度传感器,实现测量高温好氧发酵仓不同深度的温度。
进一步的,所述的物料提升装置和搅拌机由液压动力站提供动力。
进一步的,所述的远程自动控制系统通过控制柜连接储料仓、物料破碎混合器、物料自动提升装置、搅拌机、自动出料装置、上部送风装置和下部送风装置。
进一步的,所述的高温好氧发酵仓采用不锈钢材质。
一种高温好氧发酵污泥处理装置的工作过程为:包括以下步骤:
步骤1高温好氧发酵菌种激活:将高温好氧发酵菌种加入高温好氧发酵仓中,开启送风系统,搅拌活化一小时;
步骤2物料破碎混合:污泥经破碎后与菌种混合,形成物料;
步骤3物料投加:待高温好氧发酵菌种活化完成,由自动投料装置将物料加入高温好氧发酵仓,在搅拌机作用下与高温好氧发酵菌种充分混合;
步骤4发酵:先进行一次发酵,一次发酵包括中温和高温两个阶段,一次发酵需10~12天;经过一次发酵的物料于通风环境中进行二次发酵,二次发酵需20~30天,在二次发酵阶段,当温度稳定在40℃时即达到腐熟;
步骤5出料:经发酵完全的物料由自动出料口排出;
步骤6废气处理:气体经生物除臭装置处理后排放。
进一步的,所述的步骤1中所述的高温好氧发酵菌种仅投加一次,后期无需频繁更换或投加;高温好氧发酵菌种中含有大量枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌等有益菌,污泥经高温好氧发酵菌种和装置处理后,产物是性能良好的微生物菌肥。
进一步的,所述的步骤2中所述的菌种为返送的发酵完好的有机肥料。
进一步的,所述的步骤4中所述的中温为15~45℃,所述的高温为45~65℃。
进一步的,所述的步骤6中发酵过程中的臭味物质经高温好氧发酵菌种处理转化为H2S、NH3等气体,经引风机由高温好氧发酵仓排至生物除臭装置处理后可直接排放;物料中的水分迅速变为水蒸气,由高温好氧发酵仓排至生物除臭装置,因该部分水质接近纯水,不含污染物质,经生物除臭塔处理后可直接排入市政污水管道。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:
1、处理装置占地面积小,自动化程度高,一人操控即可完成发酵处理过程;污泥高温好氧发酵装置配置智能搅拌系统,可根据系统运行情况随时调整物料搅拌速度,使菌种与污泥充分混合均匀,同时满足菌种与氧气的充分接触,保证发酵系统的高效运行;搅拌系统动力采用液压控制方式,节省了系统动力消耗,降低了系统运行成本;
2、通过生物除臭装置实现气体达标排放,不产生二次污染;
3、高温好氧发酵仓采用不锈钢材质,减少腐蚀,使用寿命长;
4、经自动出料口排出高温好氧发酵仓,物料质地疏松、无臭味;物料含有大量菌种,是优良的有机菌肥原料,可直接作为植物栽培营养土使用。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图;
其中,1-储料仓,2-物料破碎混合器,3-螺旋给料机,4-物料提升装置,5-高温好氧发酵仓,6-上部送风系统,7-温度传感器I,8-氧气浓度传感器,9-温度传感器II,10-成品有机肥,11-下部送风系统,12-液压动力站,13-控制柜,14-远程自动控制系统,15-生物除臭装置,16-引风机。
具体实施方式
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本实用新型的一种典型的实施方式中,提供了一种高温好氧发酵污泥处理装置,其工作原理为:
污水厂脱水污泥本身就含有大量的细菌和真菌等微生物,当温度、水分、氧气量等条件合适时,这些微生物大量繁殖,并分解污泥中的有机物。污泥的高温好氧发酵过程实际上就是污泥中微生物发酵过程。不溶性大分子有机物则先附着在微生物体外,由微生物所分泌的胞外酶分解为可溶性小分子物质,再送入微生物细胞内被利用。堆肥中基质的形态很复杂,只有分解为简单形态才能为微生物利用。通过微生物的合成及分解过程,把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物,并提供生命活动所需要的能量,把另一部分有机物转化合成新的细胞物质,使微生物增殖。为提供微生物活动的适宜环境,原料中应具有一定的含水率、有机物量、pH值和透气性等。
(1)含水率
水分是微生物生存环境十分重要的条件之一,必须保持一定的含水率。通常含水率高,其微生物的活性增大,便于进行有机物的分解。但倘若含水率过高,其透气性便会显著降低,又会使发酵中的好氧反应转化为厌氧性状态下的厌氧反应。在实验中通过考察温度和含水率对堆肥活动的影响时发现物料含水率对高温好氧发酵的影响要大于温度的影响程度。50%的含水率是维持物料中微生物正常活动需要的最低值,当物料的含水率在60%~70%时微生物的活动最活跃。另外,物料含水率在30%~60%之间时,含水率越高,微生物活动越活跃。
(2)碳氮比(C/N比)
C/N比是微生物体细胞维持与增殖的主要因素,C/N比的大小,直接影响有机物的分解速度。微生物体内的C/N比约为5~10。通常平均为5~6,C含量增大,微生物的增殖会因N素不足而受到制约,从而减缓有机物的分解。污水处理厂污泥的有机物组成,一般以蛋白质、油脂、纤维素等成份组成,同时又因污水的种类、有无消化处理、污泥处理工艺情况的不同而相异。
(3)pH值
投加聚合物脱水的污泥,其pH值约在6~7,呈弱酸性,对好氧发酵不会构成障碍。对于利用投加石灰脱水的污泥,脱水时添加FeCl3约为7%~15%,消石灰约为30%~50%,其pH值达到11~12,呈强碱性。在这种状态下要进行好氧发酵显然不可能,可采用返送投加成品有机物堆肥以降低pH值,并根据发酵槽的种类、原料污泥发酵中的情况进行混合,该状态下不必设置前调整用中和装置,发酵中产生的CO2会与Ca(OH)2发生化学反应。
(4)透气性
对好氧性微生物而言,空气的供给是不可缺少的,空气的供给量应根据发酵槽内的含氧量及产生的CO2浓度情况,进行适度调节控制。当脱水污泥直接投入发酵槽内时,由于污泥自重的压缩,将使槽内堆积物之间的间隙显著减少,失去良好的透气性能。这种情况下会使好氧性微生物因缺氧而死亡,厌氧性微生物活跃起来,厌氧发酵将导致恶臭的发生。为了改善原料的透气性,采取以下两种方式:①添加辅助原料。向污泥料中添加木屑、秸秆、稻壳等粗大有机物,以改善其透气性能,或采取通过返送投加已发酵好的成品肥料进行混合,可取得同样的效果。②调整粒度与返送混合。污水处理厂的脱水污泥,有的呈粘土状,在发酵过程中,应进行搅碎、返送、混合,可以起到增加原料间隙、改善透气性能的作用。
(5)接种菌种
将发酵完好的部分有机肥料进行返送,并与原料污泥混合。但对于连续式发酵槽,在进入正常运转状态后,再添加菌种,便没有太大实际效果。对于多段式发酵槽,在运转开始时,添加菌种,则有利于促进发酵的进行。
(6)发酵时间
易于腐烂、发酵分解的有机物,通常在前发酵阶段即可分解、稳定,称为一次发酵,即前发酵。对于纤维等分解性较差的有机物,一般要在第二阶段发酵分解,又称为二次发酵即后发酵。一次发酵与二次发酵的准确界面不易明确划分。其发酵时间的确定,通过先期的试验来进行,一般小型试验槽与大型发酵装置相比,其发酵时间偏短。一次发酵的时间在10~12天左右,随发酵的原料状况、发酵方法的不同而相异。二次发酵的时间,则按产品有机肥的用途要求来确定,通常在要求较细化施肥的情况下,其二次发酵时间定在20天以上为宜。
如图1所示,一种高温好氧发酵污泥处理装置,包括储料仓1、物料破碎混合器2、自动投料装置、高温好氧发酵仓5、生物除臭装置15、液压动力站12、远程自动控制系统14和控制柜13,所述的自动投料装置包括螺旋给料机3和物料提升装置4;所述的储料仓1通过物料破碎混合器2与螺旋给料机3相连,所述的螺旋给料机3通过物料提升装置4与高温好氧发酵仓5相连;所述的高温好氧发酵仓5的顶部设有上部送风系统6,所述的高温好氧发酵仓5的底部设有下部送风系统11,所述的高温好氧发酵仓5的中心纵向设有搅拌机,所述的高温好氧发酵仓5的顶部通过引风机16与生物除臭装置15相连;所述远程自动控制系统14与控制柜13相连。
上述的高温好氧发酵仓5的内部还设有氧气浓度传感器8、温度传感器I7和温度传感器II9,所述的氧气浓度传感器8、温度传感器I7和温度传感器II9连接PLC控制器,通过计算送氧量和温度实现自动调节;设置两个温度传感器,实现测量高温好氧发酵仓5不同深度的温度。污泥高温好氧发酵装置通过自动温控系统,可根据工艺不同阶段设置最佳温度范围,系统根据发酵进程自动控制升温与降温,在维持高温好氧发酵高效率的同时,最大可能的控制系统能耗,降低处理成本。
上述的物料提升装置4和搅拌机由液压动力站12提供动力。
上述的远程自动控制系统14通过控制柜13连接物料自动提升装置4、搅拌机、自动出料装置、上部送风装置6和下部送风装置11的运行,自动化程度高。
上述的高温好氧发酵仓5采用不锈钢材质,减少腐蚀,使用寿命长。
一种高温好氧发酵污泥处理装置的工作过程包括以下步骤:
步骤1高温好氧发酵菌种激活:将高温好氧发酵菌种加入高温好氧发酵仓中,开启送风系统,搅拌活化一小时;所述的高温好氧发酵菌种仅投加一次,后期无需频繁更换或投加;
步骤2物料破碎混合:污泥经破碎后与菌种混合,形成物料;所述的菌种为返送的发酵完好的有机肥料;
步骤3物料投加:待高温好氧发酵菌种活化完成,由自动投料装置将物料加入高温好氧发酵仓,在搅拌机作用下与高温好氧发酵菌种充分混合;
步骤4发酵:先进行一次发酵,一次发酵包括中温和高温两个阶段,中温为15~45℃,高温为45~65℃;一次发酵需10~12天,根据发酵的原料情况、发酵方法的不同而异;经过一次发酵的物料于通风环境中进行二次发酵,二次发酵需20~30天,二次发酵的时间根据有机肥的用途要求确定,在要求较细化施肥的情况下,二次发酵时间定在20天以上为宜;在二次发酵阶段,当温度稳定在40℃时即达到腐熟;
步骤5出料:经发酵完全的物料由自动出料口排出;
步骤6废气处理:气体经生物除臭装置处理后排放。
上述的经发酵完全的物料减量率约为86%,剩余物料含水量为15~30%;经自动出料口排出发酵仓的物料质地疏松、无臭味。物料含有大量高温好氧发酵菌种,是优良的有机菌肥原料,可直接作为植物栽培营养土使用。部分发酵产物回流或回填,与下批次污泥混合发酵,无需另行投加菌种。
上述的发酵过程中臭味物质经高温好氧发酵菌种处理转化为H2S、NH3等气体,经引风机由高温好氧发酵仓排至生物除臭装置处理后,气体满足《大气污染物综合排放标准》要求,可直接达标后排放,处理后的污泥无臭味、异味。发酵过程中物料中的水分迅速变为水蒸气,通过引风机排出高温好氧发酵仓,因该部分水质接近纯水,不含污染物质,经生物除臭塔处理后,水质满足《污水排入城镇下水道水质标准》(CJ343-2010),可直接排入市政污水管道,不产生二次污染。
本实用新型可应用于城市生活污水处理厂污泥、有机工业污泥、养殖厂牲畜粪便、有机餐厨垃圾的处理,发酵产物可用作有机菌肥、营养土、饲料或建筑材料。高温好氧发酵菌种中含有大量枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌等有益菌,污泥经高温好氧发酵菌种和装置处理后,产物是性能良好的微生物菌肥。产物中各种有益菌相互促进、相互补充,抗土传病害效果远远大于单一菌种。有益菌群相互协同,共同作用,能使作物达到高产丰产的效果。某柠檬酸企业污水处理工程产生的污泥高温好氧发酵产物用作肥料,具有以下显著特点:
(1)促进快速生长
高温好氧发酵菌种中的巨大芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌等有益微生物在代谢过程中产生大量的植物内源酶,可明显提高作物对氮、磷、钾等营养元素的吸收率。
(2)调节生命活动,增产增收
高温好氧发酵菌种中的胶冻样芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌等有益菌可促进作物根系生长,须根增多。有益微生物菌群代谢产生的植物内源酶和植物生长调节剂,经由根系进入植物体内,促进叶片光合作用。
(3)提高品质
高温好氧发酵菌种中的侧孢芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌等可降低植物体内硝酸盐含量和重金属含量,可使果实中Vc含量和可溶性糖度提高。乳酸菌、枯草芽孢杆菌等可提高果实中必需氨基酸、维生素和不饱和脂肪酸等的含量。可使作物或果实口感好,耐储藏,卖价高。
(4)分解有机物质和毒素,防止重茬
高温好氧发酵菌种中的地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌等有益微生物能加速有机物质的分解,为作物制造速效养分、提供动力,能分解有毒有害物质,防止重茬。
(5)保护土壤根基环境
高温好氧发酵菌种中的地衣芽孢杆菌等有益微生物施入土壤后,迅速繁殖成为优势菌群,控制根基营养和资源,使重茬、根腐病、立枯病、流胶病、灰霉病等病原菌丧失生存空间和条件。使植物根系细胞的细胞壁增厚,纤维化、木质化,并生成角质双硅层,形成阻止病原菌侵袭的坚固屏障。
(6)增强作物的抗逆性
高温好氧发酵菌种中的地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌等有益微生物可增强土壤缓冲能力,增强作物抗旱、坑寒、抗涝能力;同时还可强化叶片保护膜,抵抗病原菌侵染,使作物抗病、抗虫。
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 (5)

1.一种高温好氧发酵污泥处理装置,其特征在于,包括储料仓、物料破碎混合器、自动投料装置、高温好氧发酵仓、生物除臭装置、液压动力站、远程自动控制系统和控制柜,所述的自动投料装置包括螺旋给料机和物料提升装置;所述的储料仓通过物料破碎混合器与螺旋给料机相连,所述的螺旋给料机通过物料提升装置与高温好氧发酵仓相连;所述的高温好氧发酵仓的顶部设有上部送风系统,所述的高温好氧发酵仓的底部设有下部送风系统,所述的高温好氧发酵仓的中心纵向设有搅拌机,所述的高温好氧发酵仓的顶部通过引风机与生物除臭装置相连;所述远程自动控制系统与控制柜相连。
2.根据权利要求1所述的一种高温好氧发酵污泥处理装置,其特征在于,所述的高温好氧发酵仓的内部还设有氧气浓度传感器、温度传感器I和温度传感器II,所述的温度传感器I和温度传感器II设置于高温好氧发酵仓内部的不同高度处。
3.根据权利要求1所述的一种高温好氧发酵污泥处理装置,其特征在于,所述的物料提升装置和搅拌机连接液压动力站。
4.根据权利要求1所述的一种高温好氧发酵污泥处理装置,其特征在于,所述的远程自动控制系统通过控制柜连接储料仓、物料破碎混合器、物料自动提升装置、搅拌机、自动出料装置、上部送风装置和下部送风装置。
5.根据权利要求1所述的一种高温好氧发酵污泥处理装置,其特征在于,所述的高温好氧发酵仓采用不锈钢材质。
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