專利名稱：一體化有機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：
本實用新型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)性有機固體濃度占90% _40%的液態(tài)有機固體廢棄物，如城市污泥、家 禽養(yǎng)殖廠排放的有機廢棄物、廚余、牲口糞便等液態(tài)有機物。
背景技術(shù)：
隨著我國社會經(jīng)濟和城市化的發(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)容針對上述問題，本實用新型提供一種一體化有機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)性有機物降解，轉(zhuǎn)變成高質(zhì)量、安全可靠 的生物有機肥，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。 本實用新型為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案如下一體化有機污泥高溫微好氧 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。 本實用新型為有機污泥的單級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)，同時提供曝氣，高效去除有機污泥中有害 物質(zhì)和有機質(zhì)，將其轉(zhuǎn)變成高質(zhì)量的、無病原菌的生物有機肥，并可安全農(nóng)用。 本實用新型適用于含固率在4_20%，揮發(fā)性有機固體濃度占90% _40%的液態(tài)有
機固體廢棄物，如城市污泥、家禽養(yǎng)殖廠排放的有機廢棄物、廚余、牲口糞便等液態(tài)有機物。 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 物降解，最終獲得穩(wěn)定的、無害化、可作為肥料的有機固體，解決了有機污泥最終出路問題。 本實用新型屬于單級反應(yīng)器，但根據(jù)停留時間內(nèi)部設(shè)置有兩個或兩個以上的反應(yīng) 區(qū)，其結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡單、占地面積??；而每個反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)有一個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，
3釋放足夠熱量，確保反應(yīng)器的高溫狀態(tài)。 本實用新型根據(jù)實際情況，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。 作為本實用新型的優(yōu)選實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、排出量大，有利于氣體分散的特點，同時對固體顆粒的懸浮操作也十分有效；當(dāng)?shù)?部有分散不良而凝并的氣泡進(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力消耗，本實用新型反應(yīng)器中由于污泥濃度 高，黏度大，流動性差，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。 本實用新型中，所述組合式攪拌器的葉片與運動方向呈40。 _60°角；采用上述 結(jié)構(gòu)設(shè)計后，其不僅可以起到增加排液量、提高動力效率作用；當(dāng)葉輪運動時，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。 作為本實用新型的進(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，以便及時疏通。本實用新型在反應(yīng)初期，有 機污泥需要氧量多，曝氣量需加大；在反應(yīng)后期，有機污泥需氧量少，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，用來調(diào)節(jié)曝氣管的流量。 作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)本實用新型可設(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，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液面上，起消泡作用。 本實用新型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1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中1反應(yīng)器本體、1-1進(jìn)料口、l-2出料口、l-3放空口、l-4進(jìn)料區(qū)、l-5反應(yīng)區(qū) 1、1-6反應(yīng)區(qū)II、 1-7出料區(qū)、l-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-l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 。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步的說明。 如圖1所示本實用新型涉及一種一體化有機污泥高溫微好氧臥式消化反應(yīng)器， 包括反應(yīng)器本體1、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1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1上設(shè)有進(jìn)料口 1-1、出料口 l-2、放空口 l-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)l-4、反應(yīng)區(qū)11-5、反應(yīng)區(qū)II1-6和出料區(qū)1-7，進(jìn)料區(qū)1-4與反應(yīng)區(qū) 1、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-l、曝氣頭2-2、 壓力表2-3和流量計等；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 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- l之間的間距為0.4倍葉長。 消泡系統(tǒng)6由空氣消泡管6-l、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-l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 液面上；泡沫剪切器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動方向呈45°角，而攪拌器4的運行速度則與氣體流量和污泥 濃度有關(guān)；本實用新型中反應(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。 本實用新型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 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，有機物降解，同 時釋放熱量，反應(yīng)區(qū)I對進(jìn)入的常溫污泥起到緩沖作用，不至于降低整個反應(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)置的兩個反應(yīng)區(qū) 即起到兩級反應(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物降 解，轉(zhuǎn)變成高質(zhì)量、安全可靠的生物有機肥，有效的利用了有機廢物中蘊含著的大量的生物質(zhì)能，對實現(xiàn)環(huán)境和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
權(quán)利要求一體化有機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動方向呈40。
-60°角。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化有機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2-4 : 1。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一體化有機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；所述泡沫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)1、反應(yīng) 區(qū)II和出料區(qū)。
專利摘要本實用新型涉及一種一體化有機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。本實用新型通過好氧菌、兼性菌、厭氧菌的共同作用將揮發(fā)性有機物降解，轉(zhuǎn)變成高質(zhì)量、安全可靠的生物有機肥，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C02F11/04GK201545773SQ20092023165
公開日2010年8月11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, 孔峰, 張鎖榮, 朱南文, 朱炳龍, 程潔紅, 高永 申請人:江蘇技術(shù)師范學(xué)院