CN209193761U - 可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置，包括至少三个厌氧酸化反应罐，三个厌氧酸化反应罐的结构相同，三个厌氧酸化反应罐内的厌氧酸化反应进程不同，三个厌氧酸化反应罐之间连接有互通进气管、反应液互通管与淋洗调质管，还包括水处理装置，反应液互通管与淋洗调质管连接在水处理装置上。该可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置对固废进行长时间的酸化，充分地促进固废中的重金属离子参与酸化反应，能够高效地去除有害重金属离子。

Description

可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置

技术领域

本实用新型涉及环保技术领域，具体涉及一种可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置。

背景技术

随着我国社会的快速发展、城市化进程的加快以及人民生活水平的迅速提高，城市生产与生活过程中产生的垃圾废弃物也随之迅速增加，垃圾废弃物占用土地，污染环境，对人们健康的影响也非常巨大。

目前对于垃圾废弃物的处理方式主要有以下三种：填埋、焚烧和堆肥。这三种处理方法各有利弊。

1.填埋：填埋是将垃圾废弃物运输到山谷或低洼地带，采用泥土覆盖的方法。填埋方法的优点是操作简单，可以处理所有种类的垃圾。但是存在占地面积大的问题，同时，填埋的垃圾并没有进行无害化处理，残留大量的细菌、病毒及污染源等，还潜伏着沼气、重金属污染等隐患，垃圾渗漏液还会长久地污染土壤和地下水，所以这种处理方法潜存着极大的危害，会给子孙后代带来无穷的后患。

2.焚烧：焚烧处理是将垃圾中的可燃物在焚烧炉中进行燃烧的垃圾处理方式。垃圾焚烧过程中产生的热量可以加以利用。但是，垃圾焚烧会产生大量的有害烟气和有毒物质二噁英，烟气和二噁英会污染空气、土壤和水体，进而污染动物、植物和水生物，人通过空气、饮水、食物而受害。

3.堆肥：堆肥处理是利用微生物分解垃圾废弃物中的成分的生物化学过程。按生物发酵的方式，堆肥处理分为好氧堆肥和厌氧堆肥，好氧堆肥又称高温堆肥，是指在通气条件好、氧气充足的条件下通过好氧微生物的代谢活动降解物的生物处理方法。厌氧堆肥的特点是堆制温度低，工艺较简单，成品堆肥中氮素保留比较多，但堆制周期过长，需要3～12个月。好氧堆肥的堆制温度一般控制在55℃～60℃，堆制周期较短，约20天左右，是目前堆肥处理方式的主流技术，即使好氧堆肥将堆肥周期大大缩短，但是对于每天产生的生活垃圾总量而言，堆肥周期仍然很长，且占地面积大，无法快速地处理垃圾。

这些处理垃圾废弃物方法所使用的装置都不能很好地对垃圾中含有的重金属离子进行有效的处理。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本实用新型旨在提出一种可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置，其能将厌氧反应控制在酸化阶段，并且高效地去除有害重金属离子。

为实现上述目的，本实用新型的可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置，它包括至少三个厌氧酸化反应罐，三个厌氧酸化反应罐的结构相同，三个厌氧酸化反应罐内的厌氧酸化反应进程不同，三个厌氧酸化反应罐之间连接有互通进气管、反应液互通管与淋洗调质管，还包括水处理装置，反应液互通管与淋洗调质管连接在水处理装置上。

进一步地，厌氧酸化反应罐包括罐体，罐体底部设有固废调质区，罐体中部位于固废调质区上方设有固废处理区，固废处理区内铺设有土工滤布，固废调质区顶部设有用于支撑土工滤布的支撑网架。

进一步地，罐体的顶部设有用于将土工滤布提升进行可生化固体废弃物的提升排出的土工滤布提升控制装置。

进一步地，固废调质区与固废处理区之间连接有平衡液管。

进一步地，罐体的顶部设有进气管道与排气管道，进气管道上设有进气阀，排气管道上设有排气阀。

进一步地，罐体顶部设有正向进料进液管道，正向进料进液管道上设有正向进料进液阀。

进一步地，固废调质区底部设有排泥管道，排泥管道上连接有污泥泵，污泥泵与固废调质区之间的排泥管道上设有排泥阀，污泥泵与罐体外的排液出料管道连接，排液出料管道上设有排液出料阀。

进一步地，固废调质区内设有反向冲洗管道，反向冲洗管道上连接有反向进水管道与反向进气管道，反向冲洗管道上设有反向冲洗阀，反向进水管道上设有反水进气阀，反向进气管道上设有反向进气阀。

进一步地，固废处理区内设有双向旋流搅拌装置，罐体上设有用于向双向旋流搅拌装置供水的旋流水管，旋流水管上设有旋流水管控制阀，旋流水管连接在污泥泵与排液出料阀之间的排液出料管道上，旋流水管控制阀与排液出料管道之间连接有控制阀，固废调质区底部设有注气管道，注气管道上设有注气阀，注气管道连接在反向进水阀与反向冲洗阀之间的反向进水管上。

进一步地，固废调质区内设有水加热器。

本实用新型的可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置能够将其中进行的厌氧酸化反应控制在酸化阶段，并且对可生化固废进行长时间的酸化，充分地促进可生化固废中的重金属离子参与酸化反应，能够高效地去除有害重金属离子。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步描写和阐述。

图1是本实用新型首选实施方式的可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置的罐体结构图；

图2是本实用新型首选实施方式的可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置连接的结构图。

附图标记：1、厌氧酸化反应罐；11、罐体；111、固废调质区；112、固废处理区；12、土工滤布；13、支撑网架；14、土工滤布提升控制装置；15、平衡液管；16、进气管道；161、进气阀；17、排气管道；171、排气阀；18、正向进料进液管道；181、正向进料进液阀；19、排泥管道；190、排泥阀；191、污泥泵；192、排液出料管道；193、排液出料阀；2、互通进气管；3、反应液互通管；4、淋洗调质管；5、水处理装置；6、反向冲洗管道；61、反向进水管道；62、反向进气管道；63、反向冲洗阀；64、反向进水阀；65、反向进气阀；7、双向旋流搅拌装置；71、旋流水管；72、旋流水管控制阀；73、控制阀；9、水加热器。

具体实施方式

下面将结合附图、通过对本实用新型的优选实施方式的描述，更加清楚、完整地阐述本实用新型的技术方案。

本实用新型涉及的可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理方法，包括以下步骤：

S1：对可生化固体废弃物、城市生活污水污泥、生活垃圾、厨余垃圾、动物饲养垃圾和动物粪便等进行预处理；

S2：将可生化固体废弃物放入厌氧反应器中进行阶段性不完全厌氧反应；

S3：对阶段性不完全厌氧反应后的可生化固体废弃物进行滤水、淋洗、调质；

下面详细描述阶段性可生化固体废弃物的生物处理方法。

生活垃圾主要含有无机垃圾、有机垃圾、有毒有害垃圾、废金属、废塑料、玻璃等。在步骤S1中，首先对生活垃圾进行分类，分选出能够进行厌氧酸化反应的可生化固体废弃物垃圾，其特点在于能够经由微生物降解、发酵、分解，主要包含厨余垃圾、生活污水污泥等，下文中简称为“固废”。然后，对分选出的可生化固废进行预处理。预处理包括对厨余垃圾的脱油、磨细处理，以及对生活垃圾的分拣、浮选、磨细处理等，这样能够增加可生化固废的表面积，使之更加容易进行高效厌氧酸化处理。

本实用新型采用多个可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置进行固废的厌氧酸化处理，最少的情况下使用三个可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置组成反应体系，每个可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置处在不同的反应进程。

进料完成后向可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置内注入厌氧反应初液，厌氧反应初液即水解完成后酸化开始前的可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置中排出的液体，可以取用厌氧反应温度在30℃时，厌氧6～8h左右的反应液，一般在此状态条件下认为6～8h就已经完成厌氧水解过程。注入厌氧反应初液的目的一是利用厌氧反应初液中含有的大量胞外酶加快新进物料的水解过程。二是通过对可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置加满厌氧初液的方式尽快排空可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置内空气为后续的厌氧反应创造有利的无氧条件，排空罐体内的空气后，再排出少量罐体内的液体，使罐体内的液面达到预定的控制水位。三是将新进固体物料浸没在一定温度的厌氧反应初液中可有利于后续的厌氧反应，通过水力搅拌能够提高反应效率。四是加快整个厌氧反应的过程，为厌氧反应过程提速。

新进固体物料经过6～8h，完成水解反应后，从可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置内抽出部分厌氧反应初液进入另一个进料完成的可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置内参与厌氧反应。

对已抽出厌氧反应初液的可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置内注入另一个已完成酸化反应的可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置内抽出的部分酸化反应液，并达到预定的控制水位。在已完成水解过程的可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置内注入酸化反应液的目的一是利用酸化反应液中已经大量存在的参与酸化的发酵细菌种群，为后续的物料酸化创造有利的反应条件，加快物料的酸化过程；二是提高厌氧反应的效率，为整个厌氧反应提速，三是保证了物料在酸性液体条件中的停留时间，提高酸化后的液体酸性浓度，极高的液体酸性浓度有利于将物料中大部分有害重金属离子进行去除，为后续的污染物无害化利用创造了有利的条件。

动态检测酸化阶段的可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置中的H₂浓度和液体PH值。以了解是否酸化也达到峰值。当已达到酸化峰值时，向可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置内补充一定量的另一个可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置中已经达到酸化反应峰值并达到预定的酸化反应时间时抽出的反应气体，该补充气体通过可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置内的气动搅拌装置与可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置内的液体充分混合，其目的一是增加可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置内液体中的H₂浓度，阻止厌氧反应的进一步进行，延长酸化反应时间从而增加酸化程度，进一步去除物料中的大部分重金属离子；其二是加大酸化力度，增加酸的浓度，提高重金属离子的去除率。

当酸化过程完成后，根据后续处理需要可排空或排除一部分可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置内的酸化反应液，排出的酸化反应液，部分作为另一个即将进入酸化反应的可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置中酸化反应的补充液。补充另一个可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置进入酸化反应前抽出的厌氧反应初液。如果此时停止厌氧反应，则应该排尽酸化反应液，并对物料进行淋洗，终止进一步的厌氧反应；此时一部分酸化反应液和淋洗废水进入水处理系统进行处理、利用或排放，一部分酸化反应液进入另一个有待酸化反应的可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置参与强化酸化反应。如果要继续厌氧反应，那么仅抽出部分酸化液即可，如果此时需要向可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置内补充厌氧反应初液并排尽的空气，进行物料的二次厌氧完全反应，在二次厌氧完全反应过程中对沼气进行收集并可以充分利用。

固废处理区采用旋流水力搅拌，既能达到物料与反应液的充分均匀混合，又能迅速溢出反应气体，加快了反应进程，提高了处理效率。

阶段性高效厌氧酸化是指采取必要的技术手段，将厌氧反应控制在厌氧酸化完成阶段，并提高反应液的酸浓度，延长酸化反应的时间，其目的在于利用高效酸化反应去除有害重金属离子。

反应起始阶段注入厌氧反应初液的目的在于加快固体物料的水解反应，提高水解效率，水解完成后注入酸化反应液的目的是加快物料酸化达到峰值的进程，提高酸化反应效率，增加酸的浓度，有利于物料中有害重金属离子的去除，在酸化达到峰值时，注入酸化反应导出气体的目的是阻止厌氧反应的继续发展，延长厌氧反应的酸化时间，大大增加反应液中酸的浓度，从而能够高效彻底地去除有害重金属离子。

如图2所示，本实用新型首选实施方式的可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置包括至少三个厌氧酸化反应罐1，本实施例中即采用三个厌氧酸化反应罐1，三个厌氧酸化反应罐1具有相同的结构，在进行阶段性高效厌氧酸化处理时，三个厌氧酸化反应罐1中的厌氧酸化反应进程不同，三个厌氧酸化反应罐1之间连接有互通进气管2，互通进气管2上具有用于控制反应气体在各厌氧酸化反应罐1之间流通的互通进气阀161。此外，三个厌氧酸化反应罐1之间还连接有用于交换流通反应液的反应液互通管3，反应液互通管3上设有水处理装置5。三个厌氧酸化反应罐1之间连接有淋洗调质管，淋洗调质管4能够向厌氧酸化反应罐1中喷洒液体，对固废进行淋洗调质，淋洗调质管4也连接在水处理装置5上。

参考图1，厌氧酸化反应罐1包括罐体11，罐体11底部设有固废调质区111，即储液区，在进行厌氧酸化反应过程中，固废调质区111内充盈反应液。固废调质区111的顶部设有支撑网架13，罐体11中部设有固废处理区112，即淋洗区，固废处理区112与固废调质区111之间即由支撑网架13分隔。罐体11外侧设有平衡液管15，平衡液管15的一端连接在罐体11高于固废处理区112的上部，另一端连接在固废调质区111上，当固废处理区112中填充大量固废时，罐体11位于固废处理区112上部的反应液难以通过固废处理区112直接流入固废调质区111，当反应液液面高度达到或者超过平衡液管15的上端时，反应液直接通过平衡液管15进入固废调质区111，由平衡液管15起到平衡罐体11内液体分布的和控制罐体11内水位的作用。固废处理区112内铺设有土工滤布12，土工滤布12兜住固废，可以避免在淋洗的过程中，颗粒状的固废从固废淋洗区落入固废调质区111中，支撑网架13能够较好地托住土工滤布12，起到支撑作用。

参考图1，罐体11的顶部设有用于提拉土工滤布12的土工滤布12提升控制装置，土工滤布12提升装置可以在罐体11顶部的一边以卷拉的方式将土工滤布12向上提升，从而将土工滤布12从固废底部抽走，厌氧酸化处理完毕的固废掉入固废调质区111中，从而由罐体11底部从罐体11中取出。

参考图1，罐体11的顶部设有进气管道16和排气管道17，各罐体11上的进气管道16分别和互通进气管2连接，进气管道16上设有用于控制进气管道16开合的进气阀161，排气管道17上同样设有控制排气管道17开合的排气阀171，

参考图1，罐体11顶部设有正向进料进液管道18，正向进料进液管道18用于向罐体11中进行固废的进料，以及酸化反应液的进液。正向进料进液管道18上设有正向进料进液阀181，用于控制正向进料进液管道18的开合。

参考图1，罐体11底部设有反向冲洗管道6，反向冲洗管道6上设有用于控制反向冲洗管道6的反向冲洗阀63。反向冲洗管道6上连接有反向进水管道61和反向进气管道62，反向进水管道61上设有反向进气阀65，反向进气管道62上设有反向进气阀65。

参考图1，罐体11底部还设有排泥管道19，排泥管道19上连接有污泥泵191，污泥泵191与罐体11之间的排泥管道19上设有排泥阀190。污泥泵191与罐体11外的排液出料管道192连接，排液出料管道192上设有排液出料阀193。固废处理区112内设有双向旋流搅拌装置7，双向旋流搅拌装置7上连接有旋流水管71，旋流水管71能够向双向旋流搅拌装置7供水。旋流水管71上设有旋流水管71控制阀73，旋流水管71连接在污泥泵191与排液出料阀193之间的排液出料管道192上，旋流水管71控制阀73与排液出料管道192之间设有控制阀73。

固废调质区111上设有注气管道，注气管道上设有注气阀，注气管道连接在反向进水阀64与反向冲洗阀63之间的反向进水管道61上。

参考图1，此外，固废调质区111内还设有水加热器9，水加热器9能够把罐体11内的酸化反应液加热到进行厌氧酸化反应所需的温度，减少厌氧酸化反应自发热所耗费的时间，提高处理效率。

操作过程：在进行阶段性高效厌氧酸化处理的过程中，首先打开正向进料进液阀181，通过正向进料进液管道18向罐体11内注入厌氧反应初液，同时打开排气阀171，通过罐体11内水位的上升，逐渐排空罐体11内的空气，空气排空后关闭正向进料进液阀181和排气阀171，打开排泥阀190和排液出料阀193，排出少量的厌氧反应初液，将罐体11的水位保持在控制水位上，即平衡液管15上端处的位置。关闭排液出料阀193，打开旋流水管71控制阀73，启动污泥泵191，由污泥泵191抽出固废调质区111底部的厌氧反应液，经过旋流水管71进入双向旋流搅拌装置7，对固废处理区112进行双向旋流搅拌。在搅拌的过程中，罐体11中的温度由水加热器9进行加热，快速达到30℃～40℃的反应适宜温度，厌氧酸化反应进入水解阶段。

水解阶段完成后，关闭旋流水管71控制阀73，打开排液出料阀193，将罐体11内的厌氧反应初液抽出。然后关闭排液出料阀193和污泥泵191，打开正向进料进液阀181，向罐体11内注入酸化反应液，直到酸化反应液的液面到达控制水位后关闭正向进料进液阀181，打开旋流水管71控制阀73并启动污泥泵191，持续地对固废处理区112进行双向旋流搅拌。罐体11中保持在30℃～40℃的反应适宜温度，进行6h～8h的酸化阶段。

在酸化阶段中，当酸化反应达到顶峰时，打开进气阀161、反向进气阀65和反向冲洗阀63，向罐体11内注入一定量的酸化反应导出气体，阻止厌氧反应的继续进行，使厌氧反应能够在酸化阶段保留较长的时间。在此过程中，适时关闭进气阀161和反向进气阀65，停止注气，使厌氧反应保留在合适的进程。

酸化阶段完成后，关闭旋流水管71控制阀73，打开排液出料阀193，由排污泵将罐体11内的酸化反应液排尽，然后关闭排液出料阀193，打开反向进气阀65和控制阀73，向罐体11内注水，对固废物料和土工滤布12进行浸淋洗和反洗，进一步中止固废物料的厌氧反应，淋洗完成后关闭反向冲洗阀63和控制阀73。启动土工滤布12提升控制装置，将土工滤布12移开提走，固废物料落入固废调质区111中，经过调质后，打开排液出料阀193由污泥泵191从罐体11中抽出，从而排空罐体11。

在各阶段中排出的厌氧反应初液、酸化反应液及淋洗废液等一部分进行回用，一部分进入水处理系统进行处理后重复利用。

上述具体实施方式仅仅对本实用新型的优选实施方式进行描述，而并非对本实用新型的保护范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思和精神范畴的前提下，本领域的普通技术人员根据本实用新型所提供的文字描述、附图对本实用新型的技术方案所作出的各种变形、替代和改进，均应属于本实用新型的保护范畴。本实用新型的保护范围由权利要求确定。

Claims (10)

1.一种可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置，其特征在于，包括至少三个厌氧酸化反应罐，三个所述厌氧酸化反应罐的结构相同，三个所述厌氧酸化反应罐内的厌氧酸化反应进程不同，三个所述厌氧酸化反应罐之间连接有互通进气管、反应液互通管与淋洗调质管，还包括水处理装置，所述反应液互通管与淋洗调质管连接在水处理装置上。

2.如权利要求1所述的可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置，其特征在于，所述厌氧酸化反应罐包括罐体，所述罐体底部设有固废调质区，所述罐体中部位于固废调质区上方设有固废处理区，所述固废处理区内铺设有土工滤布，所述固废调质区顶部设有用于支撑土工滤布的支撑网架。

3.如权利要求2所述的可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置，其特征在于，所述罐体的顶部设有用于将土工滤布提升进行可生化固体废弃物的提升排出的土工滤布提升控制装置。

4.如权利要求1所述的可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置，其特征在于，所述固废调质区与固废处理区之间连接有平衡液管。

5.如权利要求2所述的可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置，其特征在于，所述罐体的顶部设有进气管道与排气管道，所述进气管道上设有进气阀，所述排气管道上设有排气阀。

6.如权利要求5所述的可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置，其特征在于，所述罐体顶部设有正向进料进液管道，所述正向进料进液管道上设有正向进料进液阀。

7.如权利要求1所述的可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置，其特征在于，所述固废调质区底部设有排泥管道，所述排泥管道上连接有污泥泵，所述污泥泵与固废调质区之间的排泥管道上设有排泥阀，所述污泥泵与罐体外的排液出料管道连接，所述排液出料管道上设有排液出料阀。

8.如权利要求7所述的可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置，其特征在于，所述固废调质区内设有反向冲洗管道，所述反向冲洗管道上连接有反向进水管道与反向进气管道，所述反向冲洗管道上设有反向冲洗阀，所述反向进水管道上设有反向进水阀，所述反向进气管道上设有反向进气阀。

9.如权利要求8所述的可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置，其特征在于，所述固废处理区内设有双向旋流搅拌装置，所述罐体上设有用于向双向旋流搅拌装置供水的旋流水管，所述旋流水管上设有旋流水管控制阀，所述旋流水管连接在污泥泵与排液出料阀之间的排液出料管道上，所述旋流水管控制阀与排液出料管道之间连接有控制阀，所述固废调质区底部设有注气管道，所述注气管道上设有注气阀，所述注气管道连接在反向进水阀与反向冲洗阀之间的反向进水管上。

10.如权利要求1所述的可生化固废阶段性高效厌氧酸化处理装置，其特征在于，所述固废调质区内设有水加热器。