CN210974351U - 一种污泥厌氧消化、脱硫及能量回收装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种污泥厌氧消化、脱硫及能量回收装置，包括污泥沉淀池，该污泥沉淀池通过输送管道与中温厌氧消化罐的污泥进口连接，还包括泥水分离器、沼气集气装置、加热装置和沼气生物脱硫装置；所述污泥沉淀池的污泥出口与泥水分离器的进料口通过管道连接，泥水分离器的出料口与中温厌氧消化罐的污泥进口通过管道连接，中温厌氧消化罐的沼气出口通过管道依次与沼气生物脱硫装置和加热装置连接；该装置在传统消化罐的基础上增设沼气生物脱硫装置，极大的降低运行成本，利用产生的沼气及天然气对污泥进行加热在节能的同时又保证了加热的稳定性，通过沼气搅拌，进一步减少运行能耗提高了装置的稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及城镇污水处理与资源化技术领域，尤其涉及一种污泥厌氧消化、脱硫及能量回收装置。
背景技术
污泥厌氧消化是指污泥在无氧条件下，由兼性菌和厌氧细菌将污泥中的可生物降解的有机物分解成二氧化碳、甲烷和水等，使污泥得到稳定的过程，是污泥减量化、稳定化的常用手段之一。
污泥厌氧消化是一个多阶段的复杂过程，完成整个消化过程，需要经过三个阶段，即水解、酸化阶段，乙酸化阶段，甲烷化阶段。各阶段之间既相互联系又相互影响，各个阶段都有各自特色微生物群体。
一般水解过程发生在污泥厌氧消化初始阶段，污泥中的非水溶性高分子有机物，如碳水化合物、蛋白质、脂肪、纤维素等在微生物水解酶的作用下水解成溶解性的物质。水解后的物质在兼性菌和厌氧菌的作用下，转化成短链脂肪酸，如乙酸、丙酸、丁酸等，还有乙醇、二氧化碳。
甲烷化阶段发生在污泥厌氧消化后期，在这一过程中，甲烷菌将乙酸(CH3COOH)和H2、CO2分别转化为甲烷。
在整个厌氧消化过程中，由乙酸产生的甲烷约占总量的2/3，由CO2和H2转化的甲烷约占总量的1/3。
产酸菌是兼性厌氧菌和专性厌氧菌，对PH，VFA，温度变化适应性强，增殖速度快；甲烷菌是专性厌氧菌，PH＝6.4-7.4，对PH，VFA，温度变化敏感，增殖速度慢。
在污泥厌氧消化过程中，温度对有机物负荷和产气量有明显影响。研究表明，在污泥厌氧消化过程中，温度发生±3℃变化时，就会抑制污泥消化速度；温度发生±5℃变化时，就会突然停止产气，使有机酸发生大量积累而破坏厌氧消化。
污泥厌氧消化系统中，各种细菌在适应的酸碱度范围内，只允许在中性附件波动。微生物对pH的变化非常敏感。水解与发酵菌及产氢、产乙酸菌适应的pH范围为5.0～6.5，甲烷菌适应的pH范围为6.6～7.5。如果水解酸化和乙酸化过程的反应速度超过甲烷化过程速度，pH就会降低，从而影响产甲烷菌的生活环境，进而影响污泥厌氧消化效果，然而，由于消化液的缓冲作用，在一定范围内避免这种情况的发生。
现有公告号为CN201120350417.2的专利公开了一种污泥厌氧消化装置，包括污泥重力浓缩池、与污泥重力浓缩池连接的污泥厌氧消化罐，污泥重力浓缩池依次通过Y型过滤器和螺杆计量泵与污泥厌氧消化罐上部的进泥端连接，污泥厌氧消化罐的下部通过Y型过滤器与加热装置的一端连接，污泥厌氧消化罐的上部与加热装置的另一端连接，污泥厌氧消化罐内设有搅拌机。
然而目前所公开的污泥厌氧消化装置仍存在以下问题：
（1）传统的厌氧消化罐普遍依靠外加能量对生污泥进行加热，维持系统反应所需温度，该法能耗较高；
（2）厌氧消化系统产生大量的沼气，但沼气中含有一定量的硫化氢，传统脱硫采用物化脱硫方式，运行成本较高，控制复杂；
（3）传统的消化池机械搅拌和污泥泵循环抽送传动方式需要消耗额外的电能，且其传动机构容易卡死和腐蚀，搅拌效果不理想；
（4）仅仅依靠污泥重力浓缩池进行自然重力污泥浓缩效果不佳。
实用新型内容
为克服解决背景技术中存在的一个或多个技术问题，本实用新型提供了一种污泥厌氧消化、脱硫及能量回收装置。
本实用新型采用的技术方案为：一种污泥厌氧消化、脱硫及能量回收装置，包括污泥沉淀池100，该污泥沉淀池100通过输送管道与中温厌氧消化罐200的污泥进口210连接，还包括泥水分离器300、沼气集气装置400、加热装置500和沼气生物脱硫装置600；
所述污泥沉淀池100的污泥出口与泥水分离器300的进料口通过管道连接，泥水分离器300的出料口与中温厌氧消化罐200的污泥进口210通过管道连接，中温厌氧消化罐200的沼气出口220通过管道依次与沼气生物脱硫装置600和加热装置500连接。
在一些实施方式中，所述沼气集气装置400包括气体压缩泵410和储气罐420；该气体压缩泵410的进口通过管道与沼气出口220连接，且此管道上设有第一电磁阀411，气体压缩泵410的出口通过管道与储气罐420连接。
在一些实施方式中，所述中温厌氧消化罐200内部设有压缩沼气搅拌装置230，该压缩沼气搅拌装置230包括与中温厌氧消化罐200的上封盖240固定连接的曝气管231，所述各曝气管231上端穿过上封盖240与分路器的出气口管路连接，该分路器的进气口与所述储气罐420管路连接，且分路器与储气罐420之间的管路上设有第二电磁阀425，分路器与各曝气管231之间的管路上设有单向阀426。
在一些实施方式中，所述曝气管231为圆管形，其四周及底部均开有出气孔，该曝气管231上端与上封盖240内壁接触的位置采用密封焊接。
在一些实施方式中，所述加热装置500包括热交换器510和沼气锅炉520；所述沼气锅炉520的第一进水口与水泵连接，出水口与热交换器510的热介质入口连接；所述热交换器510的热介质出口与沼气锅炉520的第二进水口连接，所述热交换器510的加热进口511与加热出口512分别与中温厌氧消化罐200上的污泥热交换出口250和污泥热交换入口260连接。
在一些实施方式中，所述沼气锅炉520内部还设有可燃烧天然气的燃烧器。
在一些实施方式中，所述加热装置500还设有第一控制器，当沼气锅炉520中沼气供应管道压力低于设定阈值时，自动启动可燃烧天然气的燃烧器进行补充加热。
在一些实施方式中，所述沼气集气装置400还包括第二控制器，当所述储气罐420内气压低于设定阈值时，自动打开第一电磁阀411并启动气体压缩泵410进行增压。
在一些实施方式中，污泥沉淀池100内部设置有多个高度依次降低的挡板，将污泥沉淀池100分隔为数个高度呈阶梯式降低的沉淀区，位于所述污泥沉淀池100一侧高度最低的沉淀区上部设有溢流管口。
在一些实施方式中，中温厌氧消化罐200上设有雷达液位计、安全压力阀、沼气流量计、压力表、温度计和pH计。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
（1）本实用新型的污泥厌氧消化、脱硫及能量回收装置，将生物脱硫后的沼气进入沼气锅炉，锅炉产生的蒸汽对生污泥进行加热，加热系统采用第一控制器控制，当沼气提供的热量不够时，系统自动切换外置能源进行加热，确保系统稳定运行。
（2）本实用新型的污泥厌氧消化、脱硫及能量回收装置，在传统消化罐的基础上增设沼气生物脱硫装置，装置内部接种驯化后的高效脱硫菌种实现生物脱硫，极大的降低运行成本。
（3）本实用新型的污泥厌氧消化、脱硫及能量回收装置，舍弃传统的消化池机械搅拌和污泥泵循环抽送传动方式，采用沼气搅拌，减少运行能耗，减少机械机构提高了装置的稳定性。
（4）本实用新型的污泥厌氧消化、脱硫及能量回收装置，增加了泥水分离器确保系统中部的完全混合，避免污泥死区的存在。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
本实用新型披露了一种污泥厌氧消化、脱硫及能量回收装置，如图1所示：包括污泥沉淀池100，该污泥沉淀池100通过输送管道与中温厌氧消化罐200的污泥进口210连接，还包括泥水分离器300、沼气集气装置400、加热装置500和沼气生物脱硫装置600；
所述污泥沉淀池100的污泥出口与泥水分离器300的进料口通过管道连接，泥水分离器300的出料口与中温厌氧消化罐200的污泥进口210通过管道连接，中温厌氧消化罐200的沼气出口220通过管道依次与沼气生物脱硫装置600和加热装置500连接。
在一些实施方式中，中温厌氧消化罐200的沼气出口220通过管道与生物脱硫装置600连接，生物脱硫装置600通过管道将脱硫后的沼气输送至沼气储存装置内储存，所述沼气储存装置通过管道连接加热装置500输送燃料。
在一些实施方式中，所述沼气集气装置400包括气体压缩泵410和储气罐420；该气体压缩泵410的进口通过管道与沼气出口220连接，且此管道上设有第一电磁阀411，气体压缩泵410的出口通过管道与储气罐420连接。
在一些实施方式中，所述中温厌氧消化罐200内部设有压缩沼气搅拌装置230，该压缩沼气搅拌装置230包括与中温厌氧消化罐200的上封盖240固定连接的曝气管231，所述各曝气管231上端穿过上封盖240与分路器的出气口管路连接，该分路器的进气口与所述储气罐420管路连接，且分路器与储气罐420之间的管路上设有第二电磁阀425，分路器与各曝气管231之间的管路上设有单向阀426，设置单向阀426可以防止中温厌氧消化罐200内污水流出。
在一些实施方式中，所述曝气管231为圆管形，其四周及底部均开有出气孔，该曝气管231上端与上封盖240内壁接触的位置采用密封焊接。
在一些实施方式中，所述加热装置500包括热交换器510和沼气锅炉520；所述沼气锅炉520的第一进水口与水泵连接，出水口与热交换器510的热介质入口连接；所述热交换器510的热介质出口与沼气锅炉520的第二进水口连接，所述热交换器510的加热进口511与加热出口512分别与中温厌氧消化罐200上的污泥热交换出口250和污泥热交换入口260连接。
在一些实施方式中，所述沼气锅炉520内部还设有可燃烧天然气的燃烧器。
在一些实施方式中，所述加热装置500还设有第一控制器，当沼气锅炉520中沼气供应管道压力低于设定阈值时，自动启动可燃烧天然气的燃烧器进行补充加热。
在一些实施方式中，所述沼气集气装置400还包括第二控制器，当所述储气罐420内气压低于设定阈值时，自动打开第一电磁阀411并启动气体压缩泵410进行增压。
在一些实施方式中，污泥沉淀池100内部设置有多个高度依次降低的挡板，将污泥沉淀池100分隔为数个高度呈阶梯式降低的沉淀区，位于所述污泥沉淀池100一侧高度最低的沉淀区上部设有溢流管口，用于将沉淀后较清的污水返回污水处理工序。
在一些实施方式中，中温厌氧消化罐200上设有雷达液位计、安全压力阀、沼气流量计、压力表、温度计和pH计。
本实用新型的污泥厌氧消化、脱硫及能量回收装置的工作过程为：
a.经污水处理厂预处理后的污水进入污泥沉淀池100中沉淀，污水经数个高度呈阶梯式降低的沉淀区逐区进行沉淀；
b.污泥沉淀池100内的污泥螺杆泵将污泥通过管道输送至泥水分离器300进行浓缩；
c.浓缩后的污泥进入中温厌氧消化罐200进行厌氧消化反应，罐内温度维持在34～36℃，控制pH在6.4～7.5之间；
d.反应生成的沼气经沼气出口220输送至沼气生物脱硫装置600进行脱硫，脱硫后的沼气储存至沼气储存装置内；
e.当需要进行搅拌时，第二控制器自动打开第一电磁阀411并启动气体压缩泵410进行增压，当储气罐420内气压值达到要求时，打开第二电磁阀425，压缩沼气自储气罐420经分路器、单向阀426，通过曝气管231上的出气孔进入中温厌氧消化罐200内，此时大颗粒固体被沼气气泡附着而上升，达到搅拌效果；
f.当需要进行加热时，沼气储存装置输送沼气进入沼气锅炉520，当沼气锅炉520中沼气供应管道压力低于设定阈值时，自动启动可燃烧天然气的燃烧器进行补充加热，热介质流入热交换器510的热介质入口进行换热，热介质冷却后重新流入沼气锅炉内加热。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种污泥厌氧消化、脱硫及能量回收装置，包括污泥沉淀池（100），该污泥沉淀池（100）通过输送管道与中温厌氧消化罐（200）的污泥进口（210）连接，其特征在于：还包括泥水分离器（300）、沼气集气装置（400）、加热装置（500）和沼气生物脱硫装置（600）；
所述污泥沉淀池（100）的污泥出口与泥水分离器（300）的进料口通过管道连接，泥水分离器（300）的出料口与中温厌氧消化罐（200）的污泥进口（210）通过管道连接，中温厌氧消化罐（200）的沼气出口（220）通过管道依次与沼气生物脱硫装置（600）和加热装置（500）连接。
2.根据权利要求1所述的污泥厌氧消化、脱硫及能量回收装置，其特征在于：所述沼气集气装置（400）包括气体压缩泵（410）和储气罐（420）；该气体压缩泵（410）的进口通过管道与沼气出口（220）连接，且此管道上设有第一电磁阀（411），气体压缩泵（410）的出口通过管道与储气罐（420）连接。
3.根据权利要求1所述的污泥厌氧消化、脱硫及能量回收装置，其特征在于：所述中温厌氧消化罐（200）内部设有压缩沼气搅拌装置（230），该压缩沼气搅拌装置（230）包括与中温厌氧消化罐（200）的上封盖（240）固定连接的曝气管（231），各所述曝气管（231）上端穿过上封盖（240）与分路器的出气口管路连接，该分路器的进气口与储气罐（420）管路连接，且分路器与储气罐（420）之间的管路上设有第二电磁阀（425），分路器与各曝气管（231）之间的管路上设有单向阀（426）。
4.根据权利要求3所述的污泥厌氧消化、脱硫及能量回收装置，其特征在于：所述曝气管（231）为圆管形，其四周及底部均开有出气孔，该曝气管（231）上端与上封盖（240）内壁接触的位置采用密封焊接。
5.根据权利要求1所述的污泥厌氧消化、脱硫及能量回收装置，其特征在于：所述加热装置（500）包括热交换器（510）和沼气锅炉（520）；所述沼气锅炉（520）的第一进水口与水泵连接，出水口与热交换器（510）的热介质入口连接；所述热交换器（510）的热介质出口与沼气锅炉（520）的第二进水口连接，所述热交换器（510）的加热进口（511）与加热出口（512）分别与中温厌氧消化罐（200）上的污泥热交换出口（250）和污泥热交换入口（260）连接。
6.根据权利要求5所述的污泥厌氧消化、脱硫及能量回收装置，其特征在于：所述沼气锅炉（520）内部还设有可燃烧天然气的燃烧器。
7.根据权利要求1、6所述的污泥厌氧消化、脱硫及能量回收装置，其特征在于：所述加热装置（500）还设有第一控制器，当沼气锅炉（520）中沼气供应管道压力低于设定阈值时，自动启动可燃烧天然气的燃烧器进行补充加热。
8.根据权利要求2所述的污泥厌氧消化、脱硫及能量回收装置，其特征在于：所述沼气集气装置（400）还包括第二控制器，当所述储气罐（420）内气压低于设定阈值时，自动打开第一电磁阀（411）并启动气体压缩泵（410）进行增压。
9.根据权利要求1所述的污泥厌氧消化、脱硫及能量回收装置，其特征在于：污泥沉淀池（100）内部设置有多个高度依次降低的挡板，将污泥沉淀池（100）分隔为数个高度呈阶梯式降低的沉淀区，位于所述污泥沉淀池（100）一侧高度最低的沉淀区上部设有溢流管口。
10.根据权利要求1所述的污泥厌氧消化、脱硫及能量回收装置，其特征在于：中温厌氧消化罐（200）上设有雷达液位计、安全压力阀、沼气流量计、压力表、温度计和pH计。
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