本實(shí)用新型屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及污泥處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
水處理過程中產(chǎn)生的污泥含有大量的有毒有害物質(zhì)和致病細(xì)菌，如果得不到合理的妥善處理處置會(huì)帶來嚴(yán)重的環(huán)境問題。近年來，對(duì)于污泥的減量化、無害化和資源化重視程度不斷提高，污泥的處理處置率得到顯著提高，但是依然有很大的提升空間。厭氧消化技術(shù)是被《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置技術(shù)指南(試行)》、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置及污染防治技術(shù)政策(試行)》等近年來相關(guān)政策文件鼓勵(lì)的城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理建議技術(shù)，但目前全國(guó)經(jīng)過厭氧處理的污泥不足2%。另一方面，傳統(tǒng)厭氧消化處理污泥含水率往往在95%以上，占地面積大，采用脫水后的剩余污泥（高含固率）進(jìn)行厭氧消化會(huì)提高單位土地面積的利用率，但是也面臨諸多問題。
劉吉寶等在研究中發(fā)現(xiàn)微波、過氧化氫和堿協(xié)同處理剩余污泥可強(qiáng)化厭氧消化產(chǎn)甲烷效果（劉吉寶等, 微波及其組合工藝強(qiáng)化污泥厭氧消化研究. 環(huán)境科學(xué), 2014(09): 第3455-3460頁）。高瑞麗研究了不同預(yù)處理方法對(duì)剩余污泥厭氧消化產(chǎn)沼氣的影響，發(fā)現(xiàn)酶法預(yù)處理產(chǎn)氣速率最大，熱處理累計(jì)產(chǎn)氣量最多，微波預(yù)處理后甲烷占比最高（高瑞麗等, 不同預(yù)處理方法對(duì)剩余污泥厭氧消化產(chǎn)沼氣過程的影響. 食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào), 2009(01): 第107-112頁）。
申請(qǐng)?zhí)枮?01510003850.1的發(fā)明專利通過加入硫酸銅破壞微生物細(xì)胞壁以促進(jìn)厭氧消化速率，但是硫酸銅本身為重金屬，雖然實(shí)用新型提到采用淘洗的方法將多余的硫酸銅去除，但是該方法銅離子淘洗干凈的界定較為麻煩，成本較高，實(shí)際實(shí)施不便。申請(qǐng)?zhí)?01510736760.3的發(fā)明專利公開了一種套筒型厭氧反應(yīng)裝置，該套筒型裝置包括內(nèi)筒、外筒、布水裝置和兩個(gè)三項(xiàng)分離器，實(shí)現(xiàn)了在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)完成水解酸化和厭氧產(chǎn)甲烷過程，但是該裝置缺乏針對(duì)脫水剩余污泥的運(yùn)送和攪拌設(shè)計(jì)，無法應(yīng)用于脫水剩余污泥的厭氧消化處理工藝。申請(qǐng)?zhí)枮?01520688753.6的實(shí)用新型公開了一種污泥厭氧發(fā)酵裝置，該裝置包括罐體、進(jìn)料口、出料口、出氣口、攪拌軸、保溫層，其攪拌軸有加熱功能，與保溫層共同實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器的溫度控制功能，但是該裝置結(jié)構(gòu)單一，無法對(duì)污泥進(jìn)行水解和產(chǎn)甲烷區(qū)分，污泥厭氧消化效果較差。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的技術(shù)目的在于針對(duì)現(xiàn)有脫水剩余污泥厭氧消化裝置效率低，穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)，提供一種高效、低成本、易操作的脫水剩余污泥厭氧消化一體式設(shè)備，其技術(shù)方案為：
一種脫水剩余污泥厭氧消化一體式設(shè)備，其特征在于，包括設(shè)備外殼和設(shè)置在設(shè)備外殼內(nèi)的水解單元、脫水單元和厭氧消化單元，所述脫水單元位于水解單元的下方，厭氧消化單元設(shè)置在水解單元和脫水單元的一側(cè)：
所述水解單元為一筒狀反應(yīng)容器，所述水解單元的上部設(shè)有伸出所述設(shè)備外殼的第一進(jìn)料口，水解單元下部設(shè)有第一出料口，水解單元內(nèi)設(shè)有攪拌機(jī)構(gòu)，水解單元外層設(shè)有第一溫控層；
所述脫水單元設(shè)有多個(gè)轉(zhuǎn)鼓和從相應(yīng)轉(zhuǎn)鼓上繞過的多條閉合環(huán)路濾帶，多條濾帶中，其中一條濾帶設(shè)有處于所述第一出料口下方的進(jìn)料端和伸進(jìn)厭氧消化單元的出料端；所述多個(gè)轉(zhuǎn)鼓中，包括一個(gè)以上的有多層濾帶于其表面上貼合的轉(zhuǎn)鼓，在轉(zhuǎn)鼓帶動(dòng)下，落在所述進(jìn)料端的污泥從貼合在一起的多層濾帶中穿過，通過濾帶的擠壓進(jìn)行壓濾后，再輸送到所述出料端，脫水單元底部設(shè)有第一排水管；
所述厭氧消化單元內(nèi)設(shè)有攪拌機(jī)構(gòu)和溫度測(cè)量裝置，厭氧消化單元外層設(shè)有第二溫控層，厭氧消化單元的上方設(shè)有布水管和伸出設(shè)備外殼的第二進(jìn)料口、加藥管和導(dǎo)氣管，所述加藥管與布水管連接，厭氧消化單元的底部設(shè)有排泥口和第二排水管；
在水解單元、脫水單元和厭氧消化單元的交界處設(shè)有分離擋板，所述分離擋板包括設(shè)置在水解單元和脫水單元之間的斜板、設(shè)置在脫水單元和厭氧消化單元之間的豎板，所述斜板的高端與豎板相接，斜板低端位于所述第一濾帶進(jìn)料端的上方。
在上述方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步改進(jìn)或優(yōu)選的方案還包括：
所述脫水單元內(nèi)設(shè)有三條閉合環(huán)路的濾帶和多個(gè)轉(zhuǎn)鼓，所述多個(gè)轉(zhuǎn)鼓中包括第一轉(zhuǎn)鼓和位于第一轉(zhuǎn)鼓下方的第二轉(zhuǎn)鼓；三條濾帶中，第二濾帶位于第一濾帶閉合環(huán)路的外部，第三濾帶設(shè)置第二濾帶閉合環(huán)路的內(nèi)部，所述第一濾帶設(shè)有處于所述第一出料口下方的進(jìn)料端和伸進(jìn)厭氧消化單元的出料端，所述第一轉(zhuǎn)鼓位于第一濾帶閉合環(huán)路的內(nèi)側(cè)，第二轉(zhuǎn)鼓位于第二濾帶閉合環(huán)路的內(nèi)側(cè)，所述第一濾帶、第二濾帶從第一轉(zhuǎn)鼓、第二轉(zhuǎn)鼓上依次繞過，形成一段貼合段，所述第三濾帶亦從第一轉(zhuǎn)鼓上繞過，壓在第一濾帶和第二濾帶上，進(jìn)料端的污泥從所述貼合段中間穿過進(jìn)行壓濾后，再輸送到所述出料端。
所述斜板與豎板的夾角優(yōu)選控制在45°～60°。
所述水解單元優(yōu)選采用橫向設(shè)置的圓筒狀反應(yīng)容器。
所述水解單元內(nèi)的攪拌機(jī)構(gòu)由一中心轉(zhuǎn)軸和均布在中心轉(zhuǎn)軸周圍的多個(gè)攪板構(gòu)成，所述厭氧消化單元內(nèi)的攪拌機(jī)構(gòu)優(yōu)選采用螺帶式攪拌器。
如上所述脫水剩余污泥厭氧消化一體式設(shè)備的運(yùn)行方法，包括：
將剩余污泥、PAM（非離子型高分子絮凝劑）、水解接種污泥從所述第一進(jìn)料口投入水解單元的筒狀反應(yīng)容器內(nèi)，啟動(dòng)筒狀反應(yīng)容器的攪拌機(jī)構(gòu)攪拌污泥，通過第一溫控層調(diào)節(jié)水解單元的溫度，使污泥在合適的溫度下進(jìn)行水解；
污泥水解完成后，啟動(dòng)脫水單元的轉(zhuǎn)鼓，開啟第一出料口，使污泥落入脫水單元濾帶的進(jìn)料端，通過貼合的濾帶對(duì)污泥進(jìn)行壓濾，濾液從第一排水管排出，脫水后的污泥被送入?yún)捬跸瘑卧?/p>
通過第二進(jìn)料口向厭氧消化單元內(nèi)投入?yún)捬踅臃N污泥和固態(tài)藥劑，通過所述加藥管和布水管向厭氧消化單元內(nèi)施加液態(tài)藥劑或水，通過所述溫度測(cè)量裝置和第二溫控層測(cè)量并調(diào)節(jié)厭氧消化單元的反應(yīng)溫度，厭氧消化單元的消化產(chǎn)氣通過所述導(dǎo)氣管到處，消化液通過所述第二排水管排出，厭氧消化單元的上層污泥通過所述斜板回流至脫水單元，在該過程中，厭氧消化單元含水率相對(duì)較高，通過部分回流至脫水單元脫水實(shí)現(xiàn)含水率下降，再通過濾帶的輸送回至厭氧消化單元后增大含水率提高傳質(zhì)效率，從而實(shí)現(xiàn)該一體式設(shè)備內(nèi)部的干濕循環(huán)，保證處理效果的同時(shí)又增大了設(shè)備的容積利用率。
作為優(yōu)選，所述脫水單元的出泥含固率控制在14%～16%，在厭氧消化單元中，將污泥含固率調(diào)節(jié)為8%～12%。
作為優(yōu)選，所述水解接種污泥的投入量為水解單元總?cè)莘e的20%～30%，PAM的投加量為剩余污泥加入量的0.5%～1%，水解過程溫度控制為38℃～42℃，pH控制在6～7，污泥停留時(shí)間為0.5～1 d。
投入所述厭氧消化單元的固態(tài)藥劑包括強(qiáng)化藥劑，所述強(qiáng)化藥劑優(yōu)選采用海藻糖脂。
所述厭氧消化單元的接種污泥量為厭氧消化單元總?cè)莘e的20%～30%，海藻糖脂強(qiáng)化藥劑投加量為每L污泥1～5 g，溫度控制為33℃～36℃，pH控制在6～8，污泥停留時(shí)間為15 d～20 d。
本實(shí)用新型將污泥的厭氧消化環(huán)節(jié)分為水解、脫水和產(chǎn)甲烷三個(gè)階段，可結(jié)合不同的溫度控制策略和攪拌過程，針對(duì)性的提高各單元的工作效率，同時(shí)通過對(duì)厭氧消化單元污泥調(diào)理和組合脫水可實(shí)現(xiàn)污泥的干濕間歇發(fā)酵，進(jìn)而提高整體設(shè)備的容積利用率和污泥厭氧消化效率。
有益效果：
（1）本實(shí)用新型將污泥水解、脫水和厭氧消化三個(gè)單元設(shè)計(jì)在同一設(shè)備的不同部位，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎，規(guī)劃合理，設(shè)備占地面積小，能耗低, 且操作簡(jiǎn)單可靠、運(yùn)行穩(wěn)定，可通過溫度、pH值、調(diào)節(jié)劑投加等針對(duì)性的對(duì)各單元進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，高效增加各單元特異性微生物活性，極大提高整體工藝的污泥厭氧消化效率。
（2）本實(shí)用新型通過脫水單元和厭氧消化單元含水率的干濕交替調(diào)整，既可以提高設(shè)備容積利用率，又可以保證厭氧消化段的傳質(zhì)效率。同時(shí)進(jìn)一步通過生物強(qiáng)化藥劑的加入，可穩(wěn)定提高甲烷產(chǎn)量。
附圖說明
圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為了進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型的方案和技術(shù)原理，下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的介紹。
如圖1所示的一種脫水剩余污泥厭氧消化一體式設(shè)備，包括設(shè)備外殼和設(shè)置在設(shè)備外殼內(nèi)的水解單元A、脫水單元B和厭氧消化單元C（即產(chǎn)甲烷單元）等組成部分。所述脫水單元B位于水解單元A的下方，厭氧消化單元C設(shè)置在水解單元A和脫水單元B的右側(cè)。
所述水解單元A為一橫向設(shè)置的圓筒狀反應(yīng)容器，水解單元A的上部設(shè)有伸出所述設(shè)備外殼的第一進(jìn)料口1，水解單元A下部設(shè)有第一出料口5，水解單元內(nèi)設(shè)有攪拌機(jī)構(gòu)3，所述攪拌機(jī)構(gòu)3由一中心轉(zhuǎn)軸和均布在中心轉(zhuǎn)軸周圍的多個(gè)攪板構(gòu)成，其橫截面呈“米”字形，水解單元外層設(shè)有第一溫控層2，所述第一溫控層2內(nèi)設(shè)有溫度調(diào)節(jié)裝置。
所述脫水單元內(nèi)設(shè)有三條閉合環(huán)路的濾帶和多個(gè)轉(zhuǎn)鼓，所述多個(gè)轉(zhuǎn)鼓中包括第一轉(zhuǎn)鼓7和位于第一轉(zhuǎn)鼓7下方的第二轉(zhuǎn)鼓8。三條濾帶中，第二濾帶位于第一濾帶閉合環(huán)路的外部，第三濾帶設(shè)置第二濾帶閉合環(huán)路的內(nèi)部，所述第一轉(zhuǎn)鼓7位于第一濾帶閉合環(huán)路的內(nèi)側(cè)，第二轉(zhuǎn)鼓位于第二濾帶閉合環(huán)路的內(nèi)側(cè)。所述第一濾帶、第二濾帶從第一轉(zhuǎn)鼓7、第二轉(zhuǎn)鼓8上依次繞過，形成一段貼合段，所述第三濾帶亦從第一轉(zhuǎn)鼓7上繞過，將第一濾帶和第二濾帶壓向第一轉(zhuǎn)鼓7的方向，以增加壓濾壓力，即第一轉(zhuǎn)鼓7上貼合了三層濾帶，第二轉(zhuǎn)鼓8上貼合了兩層濾帶。所述第一濾帶設(shè)有處于所述第一出料口5下方的進(jìn)料端和伸進(jìn)厭氧消化單元的出料端，所述第一濾帶閉合環(huán)路的內(nèi)側(cè)除了第一轉(zhuǎn)鼓7外，還另外設(shè)有三個(gè)小轉(zhuǎn)鼓，其中一個(gè)小轉(zhuǎn)鼓設(shè)置在厭氧消化單元內(nèi)，構(gòu)成所述出料端，第一濾帶進(jìn)料端的污泥從所述第一、第二濾帶貼合段的中間穿過，進(jìn)行壓濾后，再輸送到所述出料端，脫水單元底部設(shè)有收集濾液的第一排水管9。
所述厭氧消化單元內(nèi)設(shè)有第一螺帶式攪拌器16、第二螺帶式攪拌器18和溫度傳感器15，所述第一螺帶式攪拌器16與第一電機(jī)17的動(dòng)力輸出端連接，第二螺帶式攪拌器18與第一電機(jī)19的動(dòng)力輸出端連接。厭氧消化單元外層設(shè)有第二溫控層10，所述溫控層10內(nèi)設(shè)有溫度調(diào)節(jié)裝置，厭氧消化單元的上方設(shè)有布水管12和伸出設(shè)備外殼的第二進(jìn)料口11、加藥管12和導(dǎo)氣管14，所述加藥管12與布水管13連接，厭氧消化單元的底部設(shè)有排泥口20和第二排水管21。
在水解單元、脫水單元和厭氧消化單元的交界處設(shè)有分離擋板4，可實(shí)現(xiàn)功能單元區(qū)分，同時(shí)將厭氧消化單元上層較低含固率的污泥回流至脫水單元。所述分離擋板4包括設(shè)置在水解單元和脫水單元之間的斜板、設(shè)置在脫水單元和厭氧消化單元之間的豎板，以豎板所在豎直面為界，右側(cè)為厭氧消化單元的容腔，所述斜板的高端與豎板相接，斜板低端位于所述第一濾帶進(jìn)料端的上方，斜板與豎板的夾角一般為45°～60°。
如上所述設(shè)備的運(yùn)行方法：
實(shí)施例一、應(yīng)用某城市污水處理廠剩余污泥，操作按以下步驟實(shí)現(xiàn)：
（一）從某制藥污水處理廠厭氧塔取懸浮顆粒濃度約15 g/L的濃縮污泥作為接種污泥。待處理污泥為該污水處理廠生物池脫水剩余污泥，含水率87%。
（二）將脫水剩余污泥通過第一進(jìn)料口1加入到水解單元A內(nèi)，投加量為水解單元總?cè)莘e的80%，同時(shí)加入剩余污泥總質(zhì)量0.5%的PAM，剩余空間填滿接種污泥，通過第一溫控層2保持水解單元內(nèi)的溫度為38℃～42 ℃，將pH控制在6～7，開啟攪拌機(jī)構(gòu)3攪拌污泥，水解時(shí)間控制在0.5 d，濾液通過第一排水管9排出收集。
（三）水解結(jié)束后，啟動(dòng)脫水單元的轉(zhuǎn)鼓，開啟水解單元A的第一出料口5，使水解污泥緩慢落在脫水單元B第一濾帶的進(jìn)料端，壓濾后，污泥被輸送到厭氧消化單元C中，脫水單元的出泥含固率控制在14%～16%。同時(shí)向污泥消化單元C中加入接種污泥，投加的接種污泥量為污泥消化單元總?cè)莘e的20%。通過加藥管12和布水管13加入水和堿液，調(diào)節(jié)污泥含固率為8%～12%，pH為6～8，溫度調(diào)節(jié)為33℃～36℃。通過加藥管12加入海藻糖脂1 g/L（污泥），通過第排泥口20排泥，控制厭氧消化單元C污泥停留時(shí)間為15d。產(chǎn)生甲烷等氣體通過導(dǎo)氣管14導(dǎo)出收集，消化液通過第二排水管21排出收集另外處理。
設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，日產(chǎn)氣量520 mL/L（厭氧消化單元總?cè)莘e），其中甲烷含量約62%。
實(shí)施例 2：
本實(shí)施例與實(shí)施例1 的不同之處在于污泥取自某城市污水處理廠脫水后的剩余污泥，含固率85%，接種污泥來自該污水處理工藝的水解酸化段濃縮污泥，該濃縮污泥的懸浮顆粒濃度為13g/L。
該實(shí)施例中，水解單元A中PAM投加量為加入的剩余污泥質(zhì)量的1%，水解單元和厭氧消化單元的污泥接種量為各單元總?cè)莘e的30%。污泥在水解單元A、厭氧消化單元C的停留時(shí)間分別為1 d和20 d。脫水單元B的出泥含固率為15%，厭氧消化單元C中，海藻糖脂投加量為5 g/L（污泥）。
設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，日均沼氣產(chǎn)量為590 mL/L（厭氧消化單元總?cè)莘e），其中甲烷含量約59%。
實(shí)施例 3：
本實(shí)施例與實(shí)施例1 的不同之處在于污泥取自鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠脫水后的剩余污泥，含固率82%，接種污泥來自該污水處理工藝的厭氧段濃縮污泥，其懸浮顆粒濃度為11 g/L。
該實(shí)施例中，水解單元A中PAM投加量為加入的剩余污泥質(zhì)量的0.8%，水解單元A和厭氧消化單元C的污泥接種量為各單元總?cè)莘e的25%。污泥在水解單元A、和厭氧消化單元C的停留時(shí)間分別為0.6 d和18 d。脫水單元B脫水后污泥含固率為16%，厭氧消化單元C中，海藻糖脂投加量為3 g/L（污泥）。
設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，日均沼氣產(chǎn)量為570 mL/L（厭氧消化單元總?cè)莘e），其中甲烷含量約60%。
以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書、說明書及其等效物界定。