專利名稱：一體化有機(jī)污泥高溫微好氧臥式消化反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于污水生物處理技術(shù)，涉及一種高溫微好氧消化反應(yīng)器，其適用
于含固率4-20%，揮發(fā)性有機(jī)固體濃度占90%-40%的液態(tài)有機(jī)固體廢棄物，如城 市污泥、家禽養(yǎng)殖廠排放的有機(jī)廢棄物、廚余、牲口糞便等液態(tài)有機(jī)物。
背景技術(shù)：
隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)和城市化的發(fā)展，城市污水的數(shù)量在不斷增長。據(jù)預(yù)測， 2010年我國城市污水排放量將達(dá)到440億mVd; 2020年將達(dá)到536億mVd。目 前我國污水處理量和處理率雖然不高，但城市污水處理廠每年排放干污泥大約 30萬噸，而且還以每年10%的速度增長。我國現(xiàn)有污水處理廠，有很大一部分 污泥處理設(shè)施沒有有效運(yùn)行，污泥沒有得到妥善處理，致使城市污水處理的最 終問題落到了污泥處理上。因此，如何有效處理污水廠污泥是國際范圍內(nèi)污(廢) 水處理領(lǐng)域中所面臨的最為重要而復(fù)雜的問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種一體化有機(jī)污泥高溫微好氧臥式消化反應(yīng) 器，通過好氧菌、兼性菌、厭氧菌的共同作用將揮發(fā)性有機(jī)物降解，轉(zhuǎn)變成高 質(zhì)量、安全可靠的生物有機(jī)肥 ，本反應(yīng)器結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡單、采用地埋或半 地埋的方式放置，美化環(huán)境。
本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案如下 一體化有機(jī)污泥高溫微好 氧臥式消化反應(yīng)器，包括反應(yīng)器本體、控制系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)和設(shè)置在反應(yīng)器底 部的曝氣系統(tǒng)，所述反應(yīng)器本體上設(shè)有進(jìn)料口、出料口和放空口，所述反應(yīng)器本體內(nèi)設(shè)有至少三擋板，所述擋板將反應(yīng)器本體依次分為進(jìn)料區(qū)、至少兩個(gè)反 應(yīng)區(qū)和出料區(qū)，所述進(jìn)料區(qū)與反應(yīng)區(qū)、出料區(qū)與反應(yīng)區(qū)底部相通；所述反應(yīng)區(qū) 與反應(yīng)區(qū)之間上部相通；且各反應(yīng)區(qū)內(nèi)分別安裝有雙層葉片組合式攪拌器。
本發(fā)明為有機(jī)污泥的單級(jí)高溫微好氧消化反應(yīng)器，利用在自然界中存在的 嗜熱菌，在50-6(TC高溫條件下，進(jìn)行攪拌混合反應(yīng)，同時(shí)提供曝氣，高效去除 有機(jī)污泥中有害物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)，將其轉(zhuǎn)變成高質(zhì)量的、無病原菌的生物有機(jī)肥， 并可安全農(nóng)用。
本發(fā)明適用于含固率在4-20%，揮發(fā)性有機(jī)固體濃度占90%-40%的液態(tài)有機(jī) 固體廢棄物，如城市污泥、家禽養(yǎng)殖廠排放的有機(jī)廢棄物、廚余、牲口糞便等 液態(tài)有機(jī)物。由于投入反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度高，粘度大，需氧量多，而傳質(zhì)進(jìn) 入反應(yīng)器的氧量有限，因此是不完全好氧，而是微好氧狀態(tài)，即通過好氧菌、 兼性菌、厭氧菌的共同作用將揮發(fā)性有機(jī)物降解，最終獲得穩(wěn)定的、無害化、 可作為肥料的有機(jī)固體，解決了有機(jī)污泥最終出路問題。
本發(fā)明屬于單級(jí)反應(yīng)器，但根據(jù)停留時(shí)間內(nèi)部設(shè)置有兩個(gè)或兩個(gè)以上的反 應(yīng)區(qū)，其結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡單、占地面積?。欢總€(gè)反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)有一個(gè)雙層葉 片組合式攪拌器，通過該攪拌器的攪拌，起到混合無死角，達(dá)到污泥懸浮作用， 促進(jìn)微生物吸取有機(jī)物和氧氣；還可通過攪拌產(chǎn)生的剪切力作用將氣體充分分 散，打碎大氣泡，使氣液均一化，延長氣液接觸時(shí)間，提高氧的傳質(zhì)效率，完 成氣液傳質(zhì)過程，從而保證微生物自身氧化反應(yīng)完全，釋放足夠熱量，確保反 應(yīng)器的高溫狀態(tài)。
本發(fā)明根據(jù)實(shí)際情況，采取地埋或半地埋的方式來安置本反應(yīng)器，這樣不 僅可以減少熱量的損失，而且也可以減少占地面積。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述組合式攪拌器的上層葉片為徑流型的渦輪 式葉片，下層葉片為軸流型的推進(jìn)式葉片。徑流型葉片用于氣體分散；軸流型 葉片由于其循環(huán)能力強(qiáng)、排出量大，有利于氣體分散的特點(diǎn)，同時(shí)對(duì)固體顆粒 的懸浮操作也十分有效；當(dāng)?shù)撞坑蟹稚⒉涣级⒌臍馀葸M(jìn)入上部區(qū)域后，可 重新被具有高剪切力的渦輪式葉片分散、打碎，延長氣相停留時(shí)間，提高氧的 傳質(zhì)效率，增加氣液傳質(zhì)比表面積。
葉輪的大小影響葉輪的排出流量和動(dòng)力消耗，本發(fā)明反應(yīng)器中由于污泥濃 度高，黏度大，流動(dòng)性差，若葉片半徑過小，容易造成"圓柱狀回轉(zhuǎn)區(qū)"；為避 免反應(yīng)器中輕組分物質(zhì)集中在攪拌器轉(zhuǎn)軸附近，導(dǎo)致氣、液、固分布不均，根 據(jù)理論推導(dǎo)和計(jì)算，本反應(yīng)器中涉及的組合式攪拌器中，其葉片的長度與反應(yīng) 區(qū)的最窄處寬度比選擇在0. 30-0. 60之間。
本發(fā)明中，所述組合式攪拌器的葉片與運(yùn)動(dòng)方向呈40。 -60°角；采用上述 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，其不僅可以起到增加排液量、提高動(dòng)力效率作用；當(dāng)葉輪運(yùn)動(dòng)時(shí)， 除可產(chǎn)生水平環(huán)流作用外，還可以產(chǎn)生軸向分流作用。
為使反應(yīng)器結(jié)構(gòu)更加美觀，更符合實(shí)際使用的情況，本反應(yīng)器采用臥式長 方體結(jié)構(gòu)，其長度與寬度之比為2—4:1。
為保證反應(yīng)器不受外界氣溫影響，較少散熱量，所述反應(yīng)器本體的外圍設(shè) 有保溫層。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)所述曝氣系統(tǒng)包括有曝氣管、曝氣頭、壓力表；
所述曝氣管布置在反應(yīng)器本體的底部；所述曝氣頭均勻分布在曝氣管上并與曝 氣管相通。其中，曝氣頭可提供微小氣泡，以增加氣液相的接觸面積和接觸時(shí) 間，曝氣頭數(shù)量與其服務(wù)面積有關(guān)；壓力表可以監(jiān)測曝氣頭是否發(fā)生堵塞，以便及時(shí)疏通。本發(fā)明在反應(yīng)初期，有機(jī)污泥需要氧量多，曝氣量需加大；在反 應(yīng)后期，有機(jī)污泥需氧量少，曝氣量需求少。本反應(yīng)器的曝氣系統(tǒng)中還可增設(shè) 流量計(jì)，用來調(diào)節(jié)曝氣管的流量。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)本發(fā)明可設(shè)有消泡系統(tǒng)，所述消泡系統(tǒng)包括空
氣消泡管、泡沫剪切器和噴射口；所述空氣消泡管布置在反應(yīng)器本體的上部， 管壁上均勻開有小孔；所述泡沫剪切器和噴射口連接在反應(yīng)器本體的頂端。本 消泡系統(tǒng)工作時(shí)，通過空氣消泡管管壁上的小孔吹出的氣體將泡沫打碎；噴射 口可噴射消泡劑，消泡劑噴射到反應(yīng)器內(nèi)，通過攪拌器的攪拌均勻分布在整個(gè) 液面上，起消泡作用。
本發(fā)明中所述組合式攪拌器的下層葉片與底部曝氣管之間的間距為 0. 2-0. 5倍葉長。


圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中l(wèi)反應(yīng)器本體、l-l進(jìn)料口、 1-2出料口、 1-3放空口、 1-4進(jìn)料區(qū)、 1-5反應(yīng)區(qū)I、 1-6反應(yīng)區(qū)11、 1-7出料區(qū)、1-8測溫孔；2曝氣系統(tǒng)、2-l曝氣 管、2-2曝氣頭、2-3壓力表；3擋板；4雙層葉片組合式攪拌器、4-1上層葉 片、4-2下層葉片；5保溫層；6消泡系統(tǒng)、6-l空氣消泡管、6-2泡沫剪切器、 6-3噴射口。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
如圖l所示本發(fā)明涉及一種一體化有機(jī)污泥高溫微好氧臥式消化反應(yīng)器， 包括反應(yīng)器本體l、控制系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)、設(shè)置在反應(yīng)器底部的曝氣系統(tǒng)2和布置在反應(yīng)器上部的消泡系統(tǒng)6;其中反應(yīng)器本體l的主體結(jié)構(gòu)中間段部分呈臥 式長方體結(jié)構(gòu)，其長度與寬度之比為3:1;反應(yīng)器本體l上設(shè)有進(jìn)料口 1-1、出 料口1-2、放空口 1-3和測溫孔1-8;反應(yīng)器本體的外圍設(shè)有保溫層5，內(nèi)部設(shè) 有垂直放置的三塊擋板3，三塊擋板將反應(yīng)器本體1依次分為進(jìn)料區(qū)1-4、反應(yīng) 區(qū)I 1-5、反應(yīng)區(qū)IIl-6和出料區(qū)1-7，進(jìn)料區(qū)1-4與反應(yīng)區(qū)I 、反應(yīng)區(qū)II與出 料區(qū)1-7底部相通，它們之間的擋板分別與反應(yīng)器本體1上端連接；所述反應(yīng) 區(qū)I與反應(yīng)區(qū)II上部相通，其之間的擋板與反應(yīng)器本體1底部相連；在反應(yīng)區(qū) I與反應(yīng)區(qū)II內(nèi)分別安裝有雙層葉片組合式攪拌器4;曝氣系統(tǒng)2包括有曝氣管 2-1、曝氣頭2-2、壓力表2-3和流量計(jì)等；曝氣管2-1布置在反應(yīng)器本體1的 底部；曝氣頭2-2均勻分布在曝氣管2-1上并與其相通，曝氣頭2-2可提供微 小氣泡，以增加氣液相的接觸面積和接觸時(shí)間，其具體數(shù)量與其服務(wù)面積有關(guān)； 壓力表2-3布置在反應(yīng)器外側(cè)的管道上，可以監(jiān)測曝氣頭是否發(fā)生堵塞，以便 及時(shí)疏通；而雙層葉片組合式攪拌器4的下層葉片4-2與底部曝氣管2-1之間 的間距為0.4倍葉長。
消泡系統(tǒng)6由空氣消泡管6-1、泡沫剪切器6-2、噴射口6-3組成；空氣消 泡管6-1為一根彎管，管壁上均勻開有小孔，小孔吹出的氣體可將泡沫聚集在 泡沫剪切器6-2處，便于剪切器消泡；空氣消泡管6-1水平放置在反應(yīng)器的上 部，設(shè)置高度為距離液面30-50cm處；噴射口 6-3可噴射消泡劑，消泡劑噴射 到反應(yīng)器內(nèi)，通過攪拌器的攪拌均勻分布在整個(gè)液面上；泡沬剪切器6-2可通 過物理剪切作用將泡沫打碎，轉(zhuǎn)速為10-50rpm。
本裝置中雙層葉片組合式攪拌器4具體為由上、下兩層攪拌葉片組成， 上層為徑流型的渦輪式葉片4-l，下層為軸流型的推進(jìn)式葉片4-2，而攪拌器葉片與反應(yīng)區(qū)寬度比為0.30;攪拌器葉片根部與運(yùn)動(dòng)方向呈45。角，而攪拌器4
的運(yùn)行速度則與氣體流量和污泥濃度有關(guān)；本發(fā)明中反應(yīng)區(qū)I攪拌轉(zhuǎn)速較快， 可達(dá)到50-130rpm，反應(yīng)區(qū)II攪拌轉(zhuǎn)速相對(duì)較慢，具體為50-100rpm;反應(yīng)區(qū)I 的快速攪拌目的在于盡快讓進(jìn)入的有機(jī)污泥與反應(yīng)器內(nèi)的料液混合，而且還要 打碎帶入的大塊污泥，使污泥和氧充分混合。
本發(fā)明以半間歇式操作方式為例，即每天排料、進(jìn)料一次或幾次來說明整 個(gè)反應(yīng)器的工作過程首先打開出料口排放一定量污泥，然后關(guān)閉出料口，有 機(jī)污泥從進(jìn)料口進(jìn)入進(jìn)料區(qū)，擋板防止沖擊作用；然后進(jìn)入反應(yīng)器I，通過攪 拌和曝氣作用，有機(jī)物降解，同時(shí)釋放熱量，反應(yīng)區(qū)I對(duì)進(jìn)入的常溫污泥起到 緩沖作用，不至于降低整個(gè)反應(yīng)器溫度；反應(yīng)器I污泥經(jīng)擋板翻越到反應(yīng)區(qū)II 繼續(xù)進(jìn)行放熱反應(yīng)，這時(shí)反應(yīng)器溫度能達(dá)到高位狀態(tài)，病原菌被滅活，停留一 段時(shí)間后進(jìn)入出料區(qū)，最后從出料口出料。本反應(yīng)器設(shè)置的兩個(gè)反應(yīng)區(qū)即起到 兩級(jí)反應(yīng)器的串聯(lián)作用，又節(jié)省了材料和占地空間。由于有保溫措施和好氧反 應(yīng)的釋放的熱量，反應(yīng)器能達(dá)到45-65。C的高溫，提高了酶促反應(yīng)速率，使得處 理時(shí)間縮短，且本裝置具有良好的保溫作用，不受外界氣溫影響，即使在冬季 仍能保持高溫狀態(tài)。
本裝置結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡單，通過好氧菌、兼性菌、厭氧菌的共同作用將 有機(jī)物降解，轉(zhuǎn)變成高質(zhì)量、安全可靠的生物有機(jī)肥，有效的利用了有機(jī)廢物 中蘊(yùn)含著的大量的生物質(zhì)能，對(duì)實(shí)現(xiàn)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
權(quán)利要求
1、一體化有機(jī)污泥高溫微好氧臥式消化反應(yīng)器，包括反應(yīng)器本體、控制系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)和設(shè)置在反應(yīng)器底部的曝氣系統(tǒng)，所述反應(yīng)器本體上設(shè)有進(jìn)料口、出料口和放空口，其特征在于所述反應(yīng)器本體內(nèi)設(shè)有至少三擋板，所述擋板將反應(yīng)器本體依次分為進(jìn)料區(qū)、至少兩個(gè)反應(yīng)區(qū)和出料區(qū)，所述進(jìn)料區(qū)與反應(yīng)區(qū)、出料區(qū)與反應(yīng)區(qū)底部相通；所述反應(yīng)區(qū)與反應(yīng)區(qū)之間上部相通；且各反應(yīng)區(qū)內(nèi)分別安裝有雙層葉片組合式攪拌器。
2 、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化有機(jī)污泥高溫微好氧臥式消化反應(yīng)器， 其特征在于所述組合式攪拌器的上層葉片為徑流型的渦輪式葉片，下層葉片 為軸流型的推進(jìn)式葉片。
3 、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一體化有機(jī)污泥高溫微好氧臥式消化反應(yīng) 器，其特征在于所述組合式攪拌器葉片的旋轉(zhuǎn)圓周直徑與反應(yīng)區(qū)的最窄處寬 度比為0. 30-0. 60。
4、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一體化有機(jī)污泥高溫微好氧臥式消化反應(yīng) 器，其特征在于所述組合式攪拌器的葉片與運(yùn)動(dòng)方向呈40。 -60°角。
5 、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化有機(jī)污泥高溫微好氧臥式消化反應(yīng)器， 其特征在于所述反應(yīng)器本體主體為臥式長方體結(jié)構(gòu)，其長度與寬度之比為2 一4:1。
6 、根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一體化有機(jī)污泥高溫微好氧臥式消化反應(yīng) 器，其特征在于所述反應(yīng)器本體的外圍設(shè)有保溫層。
7 、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化有機(jī)污泥高溫微好氧臥式消化反應(yīng)器， 其特征在于所述曝氣系統(tǒng)包括有曝氣管、曝氣頭、壓力表；所述曝氣管布置 在反應(yīng)器本體的底部；所述曝氣頭均勻分布在曝氣管上并與曝氣管相通。
8 、根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的一體化有機(jī)污泥高溫微好氧臥式消化反應(yīng)器，其特征在于還設(shè)有消泡系統(tǒng)，所述消泡系統(tǒng)包括空氣消泡管、泡沫剪切 器、噴射口；所述空氣消泡管布置在反應(yīng)器本體的上部，管壁上均勻開有小孔; 所述泡沬剪切器和噴射口裝配在反應(yīng)器本體的頂端。
9 、根據(jù)權(quán)利要求7所述的一體化有機(jī)污泥高溫微好氧臥式消化反應(yīng)器，其特征在于所述組合式攪拌器的下層葉片與底部曝氣管之間的間距為0. 2-0. 5 倍葉長。
10、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化有機(jī)污泥高溫微好氧臥式消化反應(yīng)器，其 特征在于所述反應(yīng)器本體內(nèi)設(shè)有三擋板，所述三擋板將反應(yīng)器本體依次分為 進(jìn)料區(qū)、反應(yīng)區(qū)I、反應(yīng)區(qū)II和出料區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種一體化有機(jī)污泥高溫微好氧臥式消化反應(yīng)器，包括反應(yīng)器本體、控制系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)和設(shè)置在反應(yīng)器底部的曝氣系統(tǒng)，所述反應(yīng)器本體上設(shè)有進(jìn)料口、出料口和放空口，所述反應(yīng)器本體內(nèi)設(shè)有至少三擋板，所述擋板將反應(yīng)器本體依次分為進(jìn)料區(qū)、至少兩個(gè)反應(yīng)區(qū)和出料區(qū)，所述進(jìn)料區(qū)與反應(yīng)區(qū)、出料區(qū)與反應(yīng)區(qū)底部相通；所述反應(yīng)區(qū)與反應(yīng)區(qū)之間上部相通；且各反應(yīng)區(qū)內(nèi)分別安裝有雙層葉片組合式攪拌器。本發(fā)明通過好氧菌、兼性菌、厭氧菌的共同作用將揮發(fā)性有機(jī)物降解，轉(zhuǎn)變成高質(zhì)量、安全可靠的生物有機(jī)肥，本反應(yīng)器結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡單、采用地埋或半地埋的方式放置。
文檔編號(hào)C02F11/02GK101659506SQ20091018330
公開日2010年3月3日 申請日期2009年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月17日
發(fā)明者周全法, 峰 孔, 張鎖榮, 朱南文, 朱炳龍, 程潔紅, 永 高 申請人:江蘇技術(shù)師范學(xué)院