CN209522746U - 一种利用初沉污泥制备有机碳源的一体化装置 - Google Patents

Abstract

一种利用初沉污泥制备有机碳源的一体化装置，包括发酵罐，其顶部设有进泥口和加热棒安装预留孔，进泥口外接有进泥泵，加热棒安装预留孔内插入加热棒；内部通过隔板分为中间的水力循环区和四周的泥水分离区，对应泥水分离区处设有上层发酵产物排出口且外接有上层发酵产物排出管；底部设有进泥喇叭口结构和多个回流喇叭口结构，分别外接有循环进泥管和循环回流支管，循环回流支管汇集至循环回流总管，循环进泥管和循环回流总管分别连接于一循环泵的两侧。本装置综合了单级静态发酵、完全混合发酵以及两级发酵的特点，占地小、运行管理简单、能耗低，提供了优质高效污泥内碳源，实现提标，解决了污泥处理的棘手问题，相对于传统外加碳源更经济安全。

Description

一种利用初沉污泥制备有机碳源的一体化装置

技术领域

本实用新型涉及污泥处理装置，特别涉及一种利用初沉污泥制备有机碳源的一体化装置。

背景技术

近年来，我国水环境形势日益严峻，全国各地对污水厂的出水水质提出了更加严格的要求，提标改造任务艰巨。然而，目前污水厂升级改造中出现的主要问题是进水组分不均衡，污水中碳氮比（C/N）低，原水碳源中可以被反硝化菌和聚磷菌直接利用的有效碳源更少，导致出水氮磷含量不稳定，出水提标至国家GB18918-2002的一级A或地表水水质标准四类水体很难。而另一个问题是污水处理产生的大量污泥处理处置困难，特别是污泥的资源化利用一直是一个难题。

传统解决城市污水处理厂碳源需求的做法是向生物处理系统提供外碳源，如：甲醇、乙醇、乙酸钠或工业葡萄糖等，势必导致一次投资大，运行成本高，污泥量大。初沉污泥中含有的大量的碳水化合物（~50%)、蛋白质（~27%）、脂肪（~20%）均属于慢速有机碳源。如果将其转化为快速有机碳源（第一类基质），用于脱氮除磷系统，则可大大加快污水的生物脱氮除磷效率，同时避免了外加碳源，节约运行费用。以10万m3/d规模污水厂为例，初沉污泥产生量约13000kg/d，生成碳源量约7500kg/d，相当于节省了3200kg/d的甲醇。

现有技术中，国内外对于污泥发酵的研究重点主要是研究不同污泥发酵产酸的条件，规模很小，重理论分析和机理研究。针对实际工程展开的生产性试验研究很少有报道，碳源制备装置的设计和运行参数也没有检索到，污泥发酵产酸应用于实际工程的领域还几乎是一片空白。

实用新型内容

本实用新型针对上述问题，提供一种利用初沉污泥制备有机碳源的一体化装置。

本实用新型的目的可以通过下述技术方案来实现：一种利用初沉污泥制备有机碳源的一体化装置，包括发酵罐，所述发酵罐的顶部设有进泥口和加热棒安装预留孔，所述进泥口通过进泥管路外接有进泥泵，所述加热棒安装预留孔内插入安装有多根加热棒；所述发酵罐的内部通过隔板分为位于中间的水力循环区和位于四周的泥水分离区，所述水力循环区分为位于中间的水力上升区和位于四周的水力下降区，所述水力上升区、水力下降区和泥水分离区相连通；所述发酵罐的对应泥水分离区的上部处设有上层发酵产物排出口，所述上层发酵产物排出口外接有上层发酵产物排出管；所述发酵罐的底部设有进泥喇叭口结构和回流喇叭口结构，所述进泥喇叭口结构呈上大下小状地连接于发酵罐的底部中心的内侧，进泥喇叭口结构外接有循环进泥管，所述回流喇叭口结构的数量为多个且多个回流喇叭口结构沿周向均布于进泥喇叭口结构的周侧，回流喇叭口结构呈上大下小状地连接于发酵罐的底部的外侧，每个回流喇叭口结构外接有一循环回流支管，多个所述循环回流支管汇集连接有循环回流总管，所述循环进泥管和循环回流总管分别连接于一循环泵的两侧，循环进泥管、循环回流总管和多个循环回流支管构成循环管路。

进一步地，所述隔板包括环形内隔板和环形外隔板，所述环形内隔板和环形外隔板共轴且内外设置，环形内隔板和环形外隔板均通过固定钢板与发酵罐的内壁连接，环形内隔板和环形外隔板将发酵罐内部空间从内到外依次分为水力上升区、水力下降区和泥水分离区。

更进一步地，所述发酵罐的上部和顶部的整体呈四周低中间高状，所述环形外隔板的上端面高于环形内隔板的上端面，环形外隔板的上部呈上小下大的收拢状，所述发酵罐的下部和底部的整体呈四周高中间低状，所述环形内隔板的下端面低于环形外隔板的下端面。

更进一步地，所述隔板还包括环形泥水分离隔板，所述环形泥水分离隔板设置于泥水分离区的上部，环形泥水分离隔板与环形外隔板共轴且设置于环形外隔板的上部的周侧，环形泥水分离隔板呈上小下大的收拢状且环形泥水分离隔板的下端与发酵罐的内壁连接，所述环形泥水分离隔板使得泥水分离区的上部周侧分为上层发酵产物排出区，所述发酵罐的对应上层发酵产物排出区处设置上层发酵产物排出口。

进一步地，所述发酵罐的顶部外接有自动排气阀和压力表，发酵罐的下部外接有温度计和pH计。

进一步地，所述进泥管路和循环进泥管上分别设有电磁流量计。

进一步地，所述循环管路上还连接有排泥管和放空管，所述循环进泥管、循环回流总管、排泥管和放空管上分别设有截止阀。

进一步地，所述发酵罐的侧面还设有多个取样口，多个所述取样口从发酵罐的一侧高位到另一侧低位均匀分布，所述取样口外接有取样管，所述取样管上设有截止阀。

进一步地，还包括储存罐，所述上层发酵产物排出管与储存罐连接，并且上层发酵产物通过溢流的方式排放至储存罐。

进一步地，还包括温度监控系统，所述温度监控系统与加热棒连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：（1）装置整体占地较小，解决了污水厂升级改造中用地不足的问题；（2）运行较方便，无需基础以外的土建设施，通过进泥管、排泥管、碳源管接入污水处理系统，就能将流入的污泥分解成废泥和发酵产物，废泥仍进入原来的污泥处理流程，发酵产物作为碳源投加到生物处理的反硝化段；（3）产生的有机碳源可以为生物脱氮提供优质碳源，其脱氮效率更高，降低了出水总氮，提高了排放标准，生反池出水效果更好；（4）综合了单级静态发酵、完全混合发酵以及两级发酵的优点，可在线连续制备有机碳源而不受污水或污泥处理工艺的影响；（5）装置的主要运行成本是冬季电热棒加热的电耗以及水泵的能耗，同时可利用部分初沉污泥，减少污泥处理量，使污泥资源化利用，节省投资；（6）装置具有自动温控和流量控制调节功能选项，并设有安全保护报警监控，确保最佳运行工况；（7）装置按照工程化原理设计，减少运行中的操作管理，一次启动后自接种运行，充分利用污泥中的资源不需外加酸、碱等药剂或生物菌种；（8）在提供优质高效污泥内碳源实现提标的同时，解决了污泥处理的棘手问题，污泥VSS减量达30%以上，缓解了污水处理系统碳源不足问题，相对于传统外加碳源，如甲醇等，更加经济安全。

附图说明

图1为本实用新型的平面示意图。

图2为图1中A-A的剖视图。

图3为本实用新型中的发酵罐顶部的结构示意图。

图4为本实用新型中的循环管路的结构示意图。

图5为本实用新型中的发酵罐的取样口的布置示意图。

图6为本实用新型应用在污水处理系统中的示意图。

图中部件标注如下：

1发酵罐

2进泥口

3加热棒安装预留孔

4加热棒

5环形内隔板

6环形外隔板

7环形泥水分离隔板

8固定钢板

9水力上升区

10水力下降区

11泥水分离区

12上层发酵产物排出区

13上层发酵产物排出口

14 UPVC管

15自动排气阀

16压力表

17温度计

18 pH计

19进泥喇叭口结构

20回流喇叭口结构

21支撑肋板

22循环进泥管

23循环回流支管

24循环回流总管

25循环泵

26排泥管

27放空管

28取样口

29取样管

30电磁流量计。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式，使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本实用新型。尽管结合其优选的具体实施方案描述了本实用新型，但这些实施方案只是阐述，而不是限制本实用新型的范围。

参见图1至图3，一种利用初沉污泥制备有机碳源的一体化装置，包括发酵罐1，所述发酵罐1的顶部设有进泥口2和加热棒安装预留孔3，所述进泥口2通过进泥管路外接有进泥泵和电磁流量计，所述进泥泵将初沉池排泥井中的初沉污泥打入发酵罐1，并通过电磁流量计进行计量，所述加热棒安装预留孔3设置于发酵罐1的顶部中心，通过加热棒安装预留孔3往发酵罐1内插入安装有多根加热棒4，所述加热棒4实现队发酵罐1内部污泥的加热，还包括温度监控系统，所述温度监控系统与加热棒4连接，实现对加热棒4温度的实时监测和控制。

所述发酵罐1的内部设有环形内隔板5和环形外隔板6，所述环形内隔板5和环形外隔板6共轴且内外设置，环形内隔板5和环形外隔板6均连接有沿周向均布的多片固定钢板8，图1所示的固定钢板8为四片，所述固定钢板8与发酵罐1的内壁连接，环形内隔板5和环形外隔板6将发酵罐1内部空间从内到外依次分为水力上升区9、水力下降区10和泥水分离区11，所述水力上升区9、水力下降区10和泥水分离区11相连通，水力上升区9和水力下降区10构成水力循环区，所述发酵罐1的对应泥水分离区11的上部处设有上层发酵产物排出口13，所述上层发酵产物排出口13外接有朝下走向的UPVC管14，所述UPVC管14连接有球阀，所述球阀通过软管与储存罐连接，球阀与软管的连接处设有抱箍来夹紧，发酵罐1内的发酵产物通过UPVC管14溢流至储存罐，再通过碳源投加泵和碳源管将储存罐内的发酵产物投至不远处的生反池中，该过程管路较短，提高了投加效率。其中，所述发酵罐1的上部和顶部的整体呈四周低中间高状，所述环形外隔板6的上端面高于环形内隔板5的上端面，环形外隔板6的上部呈上小下大的收拢状；所述发酵罐1的下部和底部的整体呈四周高中间低状，所述环形内隔板5的下端面低于环形外隔板6的下端面。所述泥水分离区11的上部还设有环形泥水分离隔板7，所述环形泥水分离隔板7与环形外隔板6共轴且设置于环形外隔板6的上部的周侧，环形泥水分离隔板7同样呈上小下大的收拢状且环形泥水分离隔板7的下端与发酵罐1的内壁连接，所述环形泥水分离隔板7使得泥水分离区11的上部周侧分为上层发酵产物排出区12，所述发酵罐1的对应上层发酵产物排出区12处设置上层发酵产物排出口13。

所述发酵罐1的顶部外接有自动排气阀15和压力表16，发酵罐1的下部外接有温度计17和pH计18，所述自动排气阀15将发酵罐1内发酵过程产生的气体排出，所述压力表16、温度计17和pH计18对发酵罐1内的压力、温度和pH实时检测。

所述发酵罐1的底部设有进泥喇叭口结构19和回流喇叭口结构20，所述进泥喇叭口结构19呈上大下小状地连接于发酵罐1的底部中心的内侧，进泥喇叭口通过沿周向均布的多个支撑肋板21与发酵罐1的内壁连接，进泥喇叭口结构19外接有循环进泥管22，所述回流喇叭口结构20的数量为多个且多个回流喇叭口结构20沿周向均布于进泥喇叭口结构19的周侧，图2所示的回流喇叭口结构20的数量为四个，回流喇叭口结构20呈上大下小状地连接于发酵罐1的底部的外侧，每个回流喇叭口结构20外接有一循环回流支管23，多个所述循环回流支管23汇集连接有循环回流总管24，所述循环进泥管22和循环回流总管24分别连接于一循环泵25的两侧，循环进泥管22、循环回流总管24和多个循环回流支管23构成循环管路。所述循环管路上还连接有排泥管26和放空管27，具体地，循环进泥管22的进泥喇叭口结构19连接端连接排泥管26，循环进泥管22的循环泵25连接端连接放空管27，排泥管26可连接初沉池，通过循环泵25将污泥分解后的废泥打入到初沉池，实现资源化处理，循环进泥管22上也设有电磁流量计30，方便进行计量，放空管27通过循环泵25将发酵罐1内所有介质放空，便于维修，所述循环进泥管22、循环回流总管24、排泥管26和放空管27上分别设有截止阀。

所述发酵罐1的侧面还设有多个取样口28，多个所述取样口28从发酵罐1的一侧高位到另一侧低位均匀分布，所述取样口28外接有取样管29，所述取样管29上同样设有截止阀。图5所示的取样口28的数量为五个。

参见图6，无需基础以外的土建设施，只要接上进泥管路、排泥管、碳源管和电源，本装置就会将流入的污泥分解成废泥和发酵产物，具体工作过程如下：进泥泵工作，通过进泥管路将初沉池排泥井中的初沉污泥从发酵罐1的顶部打入发酵罐1内部进行发酵，加热棒4加热辅助发酵；循环泵25工作，通过发酵罐1底部的循环管路和发酵罐1内部的水力循环区形成水力循环，实现搅拌污泥，经搅拌的污泥和水主要在泥水分离区11分离，上层的发酵产物在泥水分离区11上部的上层发酵产物排出区12通过溢流的方式排出，经过UPVC管14流至储存罐中，然后通过碳源投加泵和碳源管投至不远处的生反池中，可以为生物脱氮提供优质碳源，降低出水总氮，提高排放标准；污泥分解后的废泥仍进入原来的污泥处理流程,再次打入到初沉池，实现污泥资源化利用。

单套本装置适用污水处理厂规模1000~10000m³/d，进泥含水率98~97%。

最佳工况下：发酵产物SCOD产率0.3~0.5mgSCOD/mgVSS；挥发性脂肪酸VFA产率0.2~0.3mgVFA/mgVSS；最大反硝化速率20~25mgN/gVSS•h；TN和TP去除率提高约50~70%。

应当指出，对于经充分说明的本实用新型来说，还可具有多种变换及改型的实施方案，并不局限于上述实施方式的具体实施例。上述实施例仅仅作为本实用新型的说明，而不是对本实用新型的限制。总之，本实用新型的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。

Claims (10)

1.一种利用初沉污泥制备有机碳源的一体化装置，包括发酵罐，其特征在于，所述发酵罐的顶部设有进泥口和加热棒安装预留孔，所述进泥口通过进泥管路外接有进泥泵，所述加热棒安装预留孔内插入安装有多根加热棒；所述发酵罐的内部通过隔板分为位于中间的水力循环区和位于四周的泥水分离区，所述水力循环区分为位于中间的水力上升区和位于四周的水力下降区，所述水力上升区、水力下降区和泥水分离区相连通；所述发酵罐的对应泥水分离区的上部处设有上层发酵产物排出口，所述上层发酵产物排出口外接有上层发酵产物排出管；所述发酵罐的底部设有进泥喇叭口结构和回流喇叭口结构，所述进泥喇叭口结构呈上大下小状地连接于发酵罐的底部中心的内侧，进泥喇叭口结构外接有循环进泥管，所述回流喇叭口结构的数量为多个且多个回流喇叭口结构沿周向均布于进泥喇叭口结构的周侧，回流喇叭口结构呈上大下小状地连接于发酵罐的底部的外侧，每个回流喇叭口结构外接有一循环回流支管，多个所述循环回流支管汇集连接有循环回流总管，所述循环进泥管和循环回流总管分别连接于一循环泵的两侧，循环进泥管、循环回流总管和多个循环回流支管构成循环管路。

2.根据权利要求1所述的利用初沉污泥制备有机碳源的一体化装置，其特征在于，所述隔板包括环形内隔板和环形外隔板，所述环形内隔板和环形外隔板共轴且内外设置，环形内隔板和环形外隔板均通过固定钢板与发酵罐的内壁连接，环形内隔板和环形外隔板将发酵罐内部空间从内到外依次分为水力上升区、水力下降区和泥水分离区。

3.根据权利要求2所述的利用初沉污泥制备有机碳源的一体化装置，其特征在于，所述发酵罐的上部和顶部的整体呈四周低中间高状，所述环形外隔板的上端面高于环形内隔板的上端面，环形外隔板的上部呈上小下大的收拢状，所述发酵罐的下部和底部的整体呈四周高中间低状，所述环形内隔板的下端面低于环形外隔板的下端面。

4.根据权利要求2或3所述的利用初沉污泥制备有机碳源的一体化装置，其特征在于，所述隔板还包括环形泥水分离隔板，所述环形泥水分离隔板设置于泥水分离区的上部，环形泥水分离隔板与环形外隔板共轴且设置于环形外隔板的上部的周侧，环形泥水分离隔板呈上小下大的收拢状且环形泥水分离隔板的下端与发酵罐的内壁连接，所述环形泥水分离隔板使得泥水分离区的上部周侧分为上层发酵产物排出区，所述发酵罐的对应上层发酵产物排出区处设置上层发酵产物排出口。

5.根据权利要求1所述的利用初沉污泥制备有机碳源的一体化装置，其特征在于，所述发酵罐的顶部外接有自动排气阀和压力表，发酵罐的下部外接有温度计和pH计。

6.根据权利要求1所述的利用初沉污泥制备有机碳源的一体化装置，其特征在于，所述进泥管路和循环进泥管上分别设有电磁流量计。

7.根据权利要求1所述的利用初沉污泥制备有机碳源的一体化装置，其特征在于，所述循环管路上还连接有排泥管和放空管，所述循环进泥管、循环回流总管、排泥管和放空管上分别设有截止阀。

8.根据权利要求1所述的利用初沉污泥制备有机碳源的一体化装置，其特征在于，所述发酵罐的侧面还设有多个取样口，多个所述取样口从发酵罐的一侧高位到另一侧低位均匀分布，所述取样口外接有取样管，所述取样管上设有截止阀。

9.根据权利要求1所述的利用初沉污泥制备有机碳源的一体化装置，其特征在于，还包括储存罐，所述上层发酵产物排出管与储存罐连接，并且上层发酵产物通过溢流的方式排放至储存罐。

10.根据权利要求1所述的利用初沉污泥制备有机碳源的一体化装置，其特征在于，还包括温度监控系统，所述温度监控系统与加热棒连接。