城鎮(zhèn)生活污水及垃圾一體化、循環(huán)型集中處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及城鎮(zhèn)生活污水及垃圾一體化、循環(huán)型集中處理系統(tǒng)，包括依次連接設(shè)置的有機(jī)垃圾收集池、粉碎裝置、集水池、預(yù)處理池、調(diào)節(jié)加熱池、IC厭氧反應(yīng)器、厭氧池、I級好氧反應(yīng)池、II級好氧反應(yīng)池、沉淀池及膜處理設(shè)備，所述IC厭氧反應(yīng)器包括罐體，所述罐體內(nèi)由從下到上依次連接的第一反應(yīng)室和第二反應(yīng)室組成，所述第一反應(yīng)室和第二反應(yīng)室之間設(shè)置有射流曝氣攪拌器，所述IC厭氧反應(yīng)器底部設(shè)置有底部排泥管，所述第一反應(yīng)室內(nèi)底部設(shè)置有進(jìn)料管和攪拌渦輪，所述攪拌渦輪設(shè)置在進(jìn)料管的上方，所述第二反應(yīng)室內(nèi)并排設(shè)置內(nèi)循環(huán)回流管和內(nèi)循環(huán)升流管，本實(shí)用新型適用于農(nóng)村及小城鎮(zhèn)，經(jīng)濟(jì)、高效、節(jié)能和簡便易行。
【專利說明】
城鎮(zhèn)生活污水及垃圾一體化、循環(huán)型集中處理系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及污水垃圾處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及城鎮(zhèn)生活污水及垃圾一體化、 循環(huán)型集中處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前我國各種規(guī)模和性質(zhì)的小城鎮(zhèn)已近50000個(gè)，我國的城鎮(zhèn)化率2011年已過 50%，有專家預(yù)測：未來10年將有1.5-2億農(nóng)村人口轉(zhuǎn)移到城市，2020年我國的城市化率將 達(dá)到63-65%，我國的城市化進(jìn)程已經(jīng)進(jìn)入了經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)律上的高速增長期。
[0003] 據(jù)統(tǒng)計(jì)：目前全國年排污量約為350億立方米，但城市污水集中處理率已達(dá)80%以 上，全國超過95%的縣域小城鎮(zhèn)和村屯污水未經(jīng)任何有效的收集處理就直接排放到附近的 水體，使得原本具有泄洪和美化景觀作用的河渠變成了天然污水渠并直接污染了歸流的江 川湖海。特別是在全國2200座縣城與19200個(gè)建制鎮(zhèn)中，污水排放量約占全國污水排放總量 的一半以上。
[0004] 我國的小城鎮(zhèn)基本上沒有污水和生活垃圾集中處理設(shè)施，在新開發(fā)的居民小區(qū)、 旅游風(fēng)景點(diǎn)、度假村、療養(yǎng)院、機(jī)場、鐵路車站、經(jīng)濟(jì)開發(fā)小區(qū)等分散的人群聚居地，排放的 污水也基本上沒有處理。我國人口今后有兩大發(fā)展趨勢：一方面，為緩解大中城市人口壓 力，大中城市人口正逐漸向小城鎮(zhèn)、小區(qū)迀移，這必將促進(jìn)衛(wèi)星城鎮(zhèn)的發(fā)展;另一方面，農(nóng)村 大量剩余勞動(dòng)力要找出路，這也促進(jìn)了農(nóng)村人口城鎮(zhèn)化、小區(qū)化。隨著這一趨勢的發(fā)展，今 后我國80%以上的生活污水、垃圾將來自小城鎮(zhèn)、小區(qū)。所以，因地制宜的建設(shè)一大批各種 類型的小城鎮(zhèn)、小區(qū)的生活污水、垃圾的集中處理工程勢在必行。然而這將給經(jīng)濟(jì)實(shí)力不 強(qiáng)、資源有限、受各種自然條件約束的小城鎮(zhèn)政府和人民增加一定的負(fù)擔(dān)?？傊?，小城鎮(zhèn)、小 區(qū)的生活污水、垃圾能否處理好，能否找到高效、低投入、有利于修復(fù)生態(tài)系統(tǒng)和資源循環(huán) 利用并可節(jié)能減排的污水、垃圾處理的環(huán)保新技術(shù)，將直接關(guān)系到當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)和人民的生 活水平的提高，關(guān)系到我國環(huán)境狀況和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。
[0005] 針對目前的實(shí)際情況，國家提出了至2015年要求設(shè)市城市污水處理率不低于 60%，建制鎮(zhèn)污水處理率不低于50%的目標(biāo)，因此，未來一段時(shí)間內(nèi)我國污水處理事業(yè)將是 大城市和廣大中小城市(鎮(zhèn))并舉。
[0006] 農(nóng)村的垃圾污染問題也對生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞?，F(xiàn)時(shí)全國95 %以上的村屯 和城鎮(zhèn)垃圾得不到有效處理，田野，河灘，街頭垃圾成堆，土法焚燒垃圾造成黑煙、霧霾籠 罩，二次污染觸目驚心。農(nóng)村缺少日處理規(guī)模50噸以下，能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的垃圾處理工藝和 成套設(shè)備，使垃圾處理達(dá)到資源化、減量化、無害化的環(huán)保目標(biāo)。為此，國家在"十三.五"提 出了2020年農(nóng)村垃圾處理率要達(dá)到90%的環(huán)保目標(biāo)。
[0007]以上這些因素就決定了應(yīng)用于中小城市（鎮(zhèn)）的污水、垃圾處理技術(shù)首先必須經(jīng) 濟(jì)、高效、節(jié)省能耗和簡便易行。因此，研究和開發(fā)對傳統(tǒng)工藝的改造和替代的新工藝，發(fā)展 具有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、能使污染物處理后達(dá)到資源化、減量化、無害化的污水、垃圾處 理技術(shù)，是我國當(dāng)前治理環(huán)境污染領(lǐng)域的一項(xiàng)重要任務(wù)。結(jié)合小城鎮(zhèn)的實(shí)際情況，確定走簡 易、高效率、低能耗的技術(shù)路線符合我國的國情。目前在高效率低能耗污水、垃圾處理技術(shù) 方面的研究已取得了不少進(jìn)展，也開發(fā)出了一些經(jīng)濟(jì)實(shí)用的污水、垃圾處理技術(shù)。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008] 本實(shí)用新型為了解決上述現(xiàn)有的技術(shù)缺點(diǎn)，提供適用于農(nóng)村及小城鎮(zhèn)，經(jīng)濟(jì)、高 效、節(jié)能和簡便易行的城鎮(zhèn)生活污水及垃圾一體化、循環(huán)型集中處理系統(tǒng)。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供城鎮(zhèn)生活污水及垃圾一體化、循環(huán)型集中處理 系統(tǒng)，包括依次連接設(shè)置的有機(jī)垃圾收集池、粉碎裝置、集水池、預(yù)處理池、調(diào)節(jié)加熱池、1C 厭氧反應(yīng)器、厭氧池、I級好氧反應(yīng)池、II級好氧反應(yīng)池、沉淀池及膜處理設(shè)備，所述調(diào)節(jié)加 熱池還與一儲(chǔ)熱水箱連通設(shè)置，所述儲(chǔ)熱水箱還分別連接有熱水器及換熱器，所述熱水器 采用太陽能集熱器進(jìn)行供熱，所述換熱器還連通設(shè)置有沼氣垃圾焚燒鍋爐，該沼氣垃圾焚 燒鍋爐通過換熱器對儲(chǔ)熱水箱進(jìn)行供熱，所述1C厭氧反應(yīng)器還連通設(shè)置有污泥池，該污泥 池連接有板式過濾裝置，該板式過濾裝置與沼氣垃圾焚燒鍋爐連通設(shè)置，所述板式過濾裝 置還連接有堆肥反應(yīng)裝置，所述I級好氧反應(yīng)池及II級好氧反應(yīng)池均與曝氣裝置連通，所 述沉淀池及膜處理裝置均與厭氧池連通設(shè)置，所述1C厭氧反應(yīng)器的沼氣出口連接有機(jī)械脫 水裝置，所述機(jī)械脫水裝置連接有沼氣低壓儲(chǔ)柜，所述沼氣低壓儲(chǔ)柜連接有壓力儲(chǔ)柜，所述 壓力儲(chǔ)柜連接有I級膜組，所述I級膜組連接有II級膜組，所述II級膜組連接有CH4儲(chǔ)柜，所 述I級膜組和II級膜組均連接有c〇2儲(chǔ)柜。
[0010] 本實(shí)用新型具有以下有益效果：
[0011] 1、經(jīng)濟(jì)效益方面:采用本實(shí)用新型專利技術(shù)可日產(chǎn)沼氣1540m3,提純后日產(chǎn)高熱 量CH4100 2m3，按每立方米3.5元計(jì)，日產(chǎn)值3507元;本專利可產(chǎn)污泥29170kg，濃縮后(含水率 90 % )可得15110kg，按每噸260元計(jì)，日產(chǎn)值3926元；中水回用項(xiàng)目日產(chǎn)中水500噸，按每噸 0.8元，則每日中水產(chǎn)值400元。
[0012] 2、環(huán)境效益方面:餐廚垃圾的資源化處理不僅節(jié)約了能源，還減少了廢氣排放，當(dāng) 沼氣全部用作燃料燃燒時(shí)，使用本工藝技術(shù)設(shè)備所產(chǎn)沼氣而節(jié)約的標(biāo)煤量可通過下式計(jì)算
[0013]年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤量=(沼氣量X沼氣熱值X沼氣灶熱效率)/(標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值X燃煤鍋爐 熱效應(yīng)），每天處理餐廚垃圾的干物質(zhì)（C0D)日產(chǎn)量為3000kg cT1，通過計(jì)算，每年可節(jié)約 7821標(biāo)準(zhǔn)煤。按每kg標(biāo)準(zhǔn)煤排放二氧化碳2.66kg，二氧化硫0.03kg計(jì)算，由于使用沼氣每年 的C02減排量為2080t、S02減排量為23t。
[0014] 3、社會(huì)效益：生活垃圾（餐廚垃圾）的能源化處理旨在保護(hù)環(huán)境，提高人們的生活 質(zhì)量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)能的綜合利用，建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)，推動(dòng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。它從源 頭杜絕困擾城市多年的"垃圾豬"和"地溝油"問題，提高食品的安全水平，有效地保護(hù)人們 身體健康。我國的農(nóng)田種植面積約為20多億畝，每年需要數(shù)億噸化肥，長期使用化肥，使土 壤板結(jié)、環(huán)境退化、作物品質(zhì)日趨低下。利用沼渣、沼液加工生產(chǎn)高效有機(jī)復(fù)合肥可以改良 土壤、提高作物品質(zhì)。每年把國內(nèi)產(chǎn)生的幾千萬噸的餐廚垃圾轉(zhuǎn)化為再生資源，就相當(dāng)于節(jié) 約了一筆可觀的煤炭及石化資源，節(jié)能效益明顯，造福于子孫后代。
【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例 或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅 是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前 提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0016] 圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)框圖；
[0017] 圖2為本實(shí)用新型1C厭氧反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖3為本實(shí)用新型1C厭氧反應(yīng)器工作原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的 實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下 所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0020] 參見圖1所示，本實(shí)用新型提供城鎮(zhèn)生活污水及垃圾一體化、循環(huán)型集中處理系 統(tǒng)，包括依次連接設(shè)置的有機(jī)垃圾收集池1、粉碎裝置2、集水池3、預(yù)處理池4、調(diào)節(jié)加熱池6、 1C厭氧反應(yīng)器12、厭氧池17、1級好氧反應(yīng)池21、11級好氧反應(yīng)池22、沉淀池24及膜處理設(shè)備 28,所述調(diào)節(jié)加熱池6還與一儲(chǔ)熱水箱8連通設(shè)置，所述儲(chǔ)熱水箱8還分別連接有熱水器5及 換熱器9,所述熱水器5采用太陽能集熱器7進(jìn)行供熱，所述換熱器9還連通設(shè)置有沼氣垃圾 焚燒鍋爐16,該沼氣垃圾焚燒鍋爐16通過換熱器9對儲(chǔ)熱水箱8進(jìn)行供熱，所述1C厭氧反應(yīng) 器12還連通設(shè)置有污泥池15,該污泥池15連接有板式過濾裝置18,該板式過濾裝置18與沼 氣垃圾焚燒鍋爐16連通設(shè)置，所述板式過濾裝置18還連接有堆肥反應(yīng)裝置19,所述I級好氧 反應(yīng)池21及II級好氧反應(yīng)池22均與曝氣裝置11連通，所述沉淀池24及膜處理裝置28均與厭 氧池17連通設(shè)置，所述1C厭氧反應(yīng)器12的沼氣出口（即罐體頂部沼氣輸出管)連接有機(jī)械脫 水裝置13,所述機(jī)械脫水裝置13連接有沼氣低壓儲(chǔ)柜14,所述沼氣低壓儲(chǔ)柜14連接有壓力 儲(chǔ)柜20,所述壓力儲(chǔ)柜20連接有I級膜組23,所述I級膜組23連接有II級膜組25,所述II級膜 組25連接有CH4儲(chǔ)柜27,所述I級膜組23和II級膜組25均連接有C02儲(chǔ)柜26。
[0021] 參見圖2及圖3,所述1C厭氧反應(yīng)器包括罐體100,所述罐體內(nèi)由從下到上依次連接 的第一反應(yīng)室101和第二反應(yīng)室102組成，所述第一反應(yīng)室101和第二反應(yīng)室102之間設(shè)置有 射流曝氣攪拌器103,所述1C厭氧反應(yīng)器底部設(shè)置有底部排泥管104,所述第一反應(yīng)室101內(nèi) 底部設(shè)置有進(jìn)料管105和攪拌渦輪106,所述攪拌渦輪106設(shè)置在進(jìn)料管105的上方，所述第 二反應(yīng)室102內(nèi)并排設(shè)置內(nèi)循環(huán)回流管107和內(nèi)循環(huán)升流管108,所述內(nèi)循環(huán)回流管107和內(nèi) 循環(huán)升流管108的上端均連通設(shè)置有一氣液分離器109,所述內(nèi)循環(huán)回流管107和內(nèi)循環(huán)升 流管108上還分別設(shè)置有三相分離器110,所述內(nèi)循環(huán)回流管107和內(nèi)循環(huán)升流管108上還均 設(shè)置有沼氣吸孔111，所述氣液分離器109上端還連通設(shè)置有罐體頂部沼氣輸出管112,所述 第二反應(yīng)室102內(nèi)還設(shè)置有中部排泥管113和上部排泥管114,所述中部排泥管113設(shè)置于射 流曝氣攪拌器103的上方，所述上部排泥管114與底部排泥管104連通，所述上部排泥管114 上方還設(shè)置有罐體回流管115,所述三相分離器110的上方設(shè)置有出水堰116,所述出水堰 116連接設(shè)置有混合液出口 117,所述混合液出口 117上方還設(shè)置有罐體側(cè)壁沼氣輸出管 118,所述罐體回流管115和罐體側(cè)壁沼氣輸出管118均與射流曝氣攪拌器103連通設(shè)置，所 述罐體100的頂蓋119上設(shè)置有保溫層120。所述進(jìn)料管105與攪拌渦輪106連通設(shè)置，所述進(jìn) 料管105還連接設(shè)置有一高壓反沖洗水口 121，從高壓反沖洗水口 121進(jìn)入的水經(jīng)渦輪攪拌 及射流曝氣攪拌器的作用下進(jìn)入內(nèi)循環(huán)升流管對1C厭氧反應(yīng)器進(jìn)行反沖洗。所述第二反應(yīng) 室內(nèi)在出水堰上方設(shè)置有壓力傳感器125,所述出水堰和三相分離器之間還分別設(shè)置有PH 值傳感器122、溫度傳感器123及流量傳感器124,所述壓力傳感器125、PH值傳感器、溫度傳 感器及流量傳感器均與一 PLC控制器電連接，由PLC控制器126將數(shù)據(jù)上傳到物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中 心 127。
[0022] 1C厭氧反應(yīng)器的工作原理是，垃圾污水經(jīng)過傳感器、閘閥128、傳輸栗129及電動(dòng)閥 130的作用下由進(jìn)料管進(jìn)入渦輪攪拌完成進(jìn)料過程，流量傳感器計(jì)量、傳輸進(jìn)水量數(shù)據(jù)，同 時(shí)如傳輸栗工作時(shí)，流量傳感器檢測進(jìn)水約為零，系統(tǒng)判斷進(jìn)料管堵塞;此時(shí)高壓反沖裝置 開始工作，沖洗水經(jīng)過高壓反沖洗水口由電動(dòng)閥進(jìn)入進(jìn)料管，用高壓水流沖擊出料口并帶 動(dòng)渦輪攪拌，直至疏通，反沖洗結(jié)束;進(jìn)入的垃圾、污水混合液，在適宜的攪拌作用下與反應(yīng) 器底部區(qū)顆粒污泥充分接觸、傳質(zhì)，發(fā)生生化作用，產(chǎn)生大量沼氣，形成氣水，氣水利用密度 差進(jìn)入內(nèi)循環(huán)升流管，直達(dá)反應(yīng)器頂部氣液分離器，第二反應(yīng)室上端的回流液經(jīng)過罐體回 流管重流回第一反應(yīng)室并通過射流曝氣攪拌器再次與底部高濃度顆粒污泥混合進(jìn)行生化 反應(yīng);第二反應(yīng)室上端的沼氣主要從罐體頂部沼氣輸出管排出回收，其它未能回收的沼氣 通過罐體側(cè)壁沼氣輸出管重新回到射流曝氣攪拌器內(nèi)進(jìn)行氣水內(nèi)循環(huán);射流曝氣攪拌器兼 具回流、氣水?dāng)嚢?、提高?nèi)循環(huán)升流速度和系統(tǒng)傳質(zhì)速度、生化反應(yīng)速度等多重作用，是一 個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。1C厭氧反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生的污泥均由上部排泥管、中部排泥管及底部排泥管排出，其 中上部、中部排泥管與底部排泥管為連通設(shè)置，通過自控PLC分段操作。本案1C反應(yīng)器是全 自動(dòng)運(yùn)行，設(shè)有流量，PH值，溫度、壓力傳感器，可通過物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制。
[0023] 本實(shí)用新型專利的工作原理是:小城鎮(zhèn)的污水(不含重金屬污染物)匯集到本系統(tǒng) 中帶格柵井的集水池，有機(jī)垃圾先匯集到有機(jī)垃圾收集池，然后經(jīng)過粉碎裝置粉粹后與集 水池中的污水混合并進(jìn)入預(yù)處理池（即水解酸化池)進(jìn)行水解、酸化預(yù)處理，化學(xué)需氧量C0D 為6700mg/L的混合液進(jìn)入1C厭氧反應(yīng)器處理，1C反應(yīng)器出水，除一部分沼液用于制造液肥， 其余排入下一道好氧處理工藝設(shè)施;經(jīng)有機(jī)物去除率達(dá)90 %的I級好氧反應(yīng)池處理后的出 水，再經(jīng)過"A0"二級好氧膜反應(yīng)器深度處理，最終出水達(dá)標(biāo)排放;這一過程中，通過系統(tǒng)的 資源化利用技術(shù)產(chǎn)生的沼氣，利用膜技術(shù)提純工藝純化為CH4,用沼氣焚燒垃圾輔之太陽能 熱水器的加熱方式為系統(tǒng)的中溫厭氧反應(yīng)供熱、保溫，從而實(shí)現(xiàn)垃圾處理的資源化循環(huán)利 用并有效地降低了系統(tǒng)的運(yùn)行成本;系統(tǒng)的副產(chǎn)品一污泥在污泥池經(jīng)板式過濾裝置壓濾脫 水后再通過堆肥反應(yīng)裝置轉(zhuǎn)化成沼肥;經(jīng)過這一循環(huán)過程，系統(tǒng)將污水和垃圾轉(zhuǎn)化成CH4和 中水、沼肥，從而實(shí)現(xiàn)了廢棄物的資源化利用，一方面實(shí)現(xiàn)了當(dāng)?shù)刈匀唤绲哪芰吭倨胶?，?一方面又修復(fù)了小城鎮(zhèn)脆弱的生態(tài)系統(tǒng)，初步實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境、綠色發(fā)展的戰(zhàn)略目 標(biāo)。
[0024] 小城鎮(zhèn)污水一般由生活污水、城鎮(zhèn)綜合(包含一般工業(yè))污水、餐飲服務(wù)業(yè)污水及 食品工業(yè)污水組成。
[0025] 1、生活污水:主要是居民日常生活污水，人均排放量100_350L/d，污水水質(zhì)特性見 表1 ·人均 C0D 發(fā)生量30-50g/人· d，C0D200-700mg/L [0026]部分中小城鎮(zhèn)的污水水質(zhì)特性(mg/L)如表1
[0029] (2)綜合污水(包含一般工業(yè)）人均排水量200-500L/人· d，C0D發(fā)生量30-150g/ 人· d，C0D濃度75-600mg/L。根據(jù)50個(gè)運(yùn)行中城市污水處理廠的資料統(tǒng)計(jì):污水處理廠進(jìn)水 的 COD、B0D 分別為 128-1313mg/L 和 53-509mg/L ·
[0030] (3)餐飲和食品工業(yè)污水餐廚污水人均排放80-150L/d，C0D1426-7000mg/L。
[0031] 取自某食堂的餐飲廢水（中午13.00時(shí)取水)如表2
[0033] 食品制造污水如:表3

[0036] (4)有機(jī)垃圾有機(jī)垃圾是指村鎮(zhèn)生活垃圾中可生化降解的部分，其主要成分是:餐 廚垃圾（占總量的50%以上）；村鎮(zhèn)居民的食品垃圾;食品加工企業(yè)的生產(chǎn)廢棄物;農(nóng)作物秸 桿、根莖、蔓葉;公共場所、旅游景點(diǎn)的植物凋零物;養(yǎng)殖業(yè)排泄物;污水廠污泥等。
[0037] 餐廚垃圾是居民在生活消費(fèi)過程中形成的有機(jī)固、液廢物，包括城鎮(zhèn)菜場垃圾、餐 館飲食業(yè)垃圾、家庭廚房和餐桌垃圾、各種瓜果皮等。餐廚垃圾主要包括主食殘余、蔬菜、動(dòng) 植物油、肉骨等;化學(xué)組成有淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)、脂類和無機(jī)鹽;還有氮、磷、鉀、鈣以及各 種微量元素。隨著人們生活水平的提高，餐廚垃圾的產(chǎn)生量猛增。清華大學(xué)環(huán)境系固體廢物 污染控制及資源化研究所的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，我國城市每年產(chǎn)生餐廚垃圾不低于6 000萬t。 餐廚垃圾的主要特點(diǎn)是水分含量高、有機(jī)物含量豐富、易腐爛，滲濾水會(huì)污染水體、大氣，影 響城市市容和人居環(huán)境。隨著餐廚垃圾數(shù)量的不斷增長，它對環(huán)境的影響還在積累，各種潛 在的風(fēng)險(xiǎn)對人類正在形成威脅。但若對其采用適當(dāng)?shù)奶幚矸椒?，餐廚垃圾也可變廢為寶，化 害為利。
[0038] 有關(guān)研究表明：餐廚垃圾含水率在72.30%~78.87 %之間，平均值為74.94%，相 應(yīng)的固形物含量平均值為25.06% ;揮發(fā)性固體含量在19.46 %~26.12 %之間，平均值為 22.93%〇
[0039] 2、村鎮(zhèn)污水、垃圾一體化循環(huán)處理方案的工藝技術(shù)和設(shè)備的設(shè)計(jì)能力指標(biāo)
[0040] (1)處理有機(jī)固、液垃圾折合C0D為3000kg/d;垃圾日處理量30t;
[0041 ] (2)處理污水500噸/d，污水水質(zhì)：進(jìn)水濃度COD: 6700mg/L(其中綜合污水⑶D : 700mg/L;有機(jī)垃圾 COD: 6000mg/L)
[0042] (3)產(chǎn)生沼氣 1500m3/d
[0043] (4)系統(tǒng)出水水質(zhì)
[0044] C0D〈80mg/L; B0D〈20mg/L; SS〈20mg/L; ΤΡ〈0 · 5mg/L; TN〈 15mg/L;處理水質(zhì)達(dá)到國家 一級標(biāo)準(zhǔn)B標(biāo)準(zhǔn)。
[0045] 標(biāo)準(zhǔn)的分級和處理工藝與受納水體功能的對應(yīng)關(guān)系如下表4
[0046]
[0047]本實(shí)用新型中集水池根據(jù)現(xiàn)場勘探數(shù)據(jù)確定結(jié)構(gòu)尺寸。池容200m3,應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)匚?水收集渠道管網(wǎng)情況，考慮雨水和季節(jié)性變化因素，給予抗沖擊負(fù)荷的修正量，修正系數(shù)為 k = 1.5-3。池體材料可選混凝土，玻璃鋼或鋼材。進(jìn)口處裝格柵井，過濾入池污水，清除不利 預(yù)處理池的過粗污物。出水口在池體下部，通過重力作用或栗輸送污水，但要考慮防堵塞措 施。除臭和集水池對周圍環(huán)境的影響也應(yīng)考慮，應(yīng)設(shè)計(jì)消解措施。集水池輸水栗的功率為 3kw〇
[0048] 生活垃圾包括有機(jī)垃圾和無機(jī)垃圾，有機(jī)垃圾收集池對進(jìn)入的垃圾進(jìn)行初步分 揀?？煞贌腆w垃圾轉(zhuǎn)往沼氣垃圾焚燒爐進(jìn)行裂解氣化焚燒，固液有機(jī)垃圾進(jìn)行粉碎處理。 粉碎裝置由專業(yè)廠商提供選型資料再結(jié)合現(xiàn)場情況選擇。本專利要求，經(jīng)過粉碎裝置的垃 圾要達(dá)到粒徑1mm以下，以使垃圾顆粒比表積較大，以利于后續(xù)厭氧接觸水解消化。粉碎的 有機(jī)垃圾通過粉碎輸送栗送入集水池與污水充分混合形成高濃度污水混合液，進(jìn)行水解酸 化反應(yīng)，再進(jìn)入?yún)捬跛馑峄仡A(yù)處理，通過微生物的水解酸化反應(yīng)，將大分子、難溶解有 機(jī)物轉(zhuǎn)化成小分子、易生化反應(yīng)的均勻混合液和微細(xì)顆粒固形物。粉碎裝置的功率是3kw。
[0049] 水解酸化池作為預(yù)處理工藝的關(guān)鍵設(shè)備，對后續(xù)工藝具有重要的原料準(zhǔn)備和配置 作用，是影響后續(xù)沼氣產(chǎn)率的因素之一。通過水解、酸化反應(yīng)，污水的可生化性有了改善和 提高，有機(jī)物得到了一定的降解，混合液的pH值可按設(shè)計(jì)值調(diào)整，沖擊負(fù)荷的波幅得到削 減，混合液濃度趨于均勻。水解酸化池的材質(zhì)為玻璃鋼，池容為80m3,池中設(shè)3個(gè)攪拌器并設(shè) 取樣點(diǎn)，以監(jiān)測料液的pH、VFS濃度、溫度等理化指標(biāo)。輸送栗和攪拌器的功率設(shè)計(jì)為5kw。
[0050] 調(diào)節(jié)加熱池一是用于調(diào)節(jié)1C厭氧反應(yīng)器進(jìn)水濃度、流量、PH值，再就是調(diào)節(jié)進(jìn)水的 溫度。池內(nèi)設(shè)有熱交換水管對進(jìn)水進(jìn)行熱交換使供水達(dá)到規(guī)定的溫度。池內(nèi)還設(shè)有過濾裝 置已保證出水沒有超規(guī)格的固體進(jìn)入1C厭氧反應(yīng)器引起管路堵塞。調(diào)節(jié)加熱池進(jìn)水栗的設(shè) 計(jì)功率為5.5kw。
[0051] 1C厭氧反應(yīng)器的構(gòu)造特點(diǎn)是具有很大的高徑比，高徑比一般可達(dá)4~8,反應(yīng)器的 高度可達(dá)16~25m。所以在外形上看，1C厭氧反應(yīng)器實(shí)際上是個(gè)厭氧生化反應(yīng)塔。進(jìn)水通過 栗由反應(yīng)器底部進(jìn)入第一反應(yīng)室，與該室內(nèi)的厭氧顆粒污泥均勻混合。廢水中所含的大部 分有機(jī)物在這里被轉(zhuǎn)化成沼氣，所產(chǎn)生的沼氣被第一反應(yīng)室的集氣罩收集，沼氣將沿著提 升管上升。沼氣上升的同時(shí)，把第一反應(yīng)室的混合液提升至設(shè)在反應(yīng)器頂部的氣液分離器， 被分離出的沼氣由氣液分離器頂部的沼氣排出管排走。分離出的泥水混合液將沿著回流管 回到第一反應(yīng)室的底部，并與底部的顆粒污泥和進(jìn)水充分混合，實(shí)現(xiàn)第一反應(yīng)室混合液的 內(nèi)部循環(huán)。內(nèi)循環(huán)的結(jié)果是，第一反應(yīng)室不僅有很高的生物量、很長的污泥齡，并具有很大 的升流速度，使該室內(nèi)的顆粒污泥完全達(dá)到流化狀態(tài)，有很高的傳質(zhì)速率，使生化反應(yīng)速率 提高，從而大大提高第一反應(yīng)室的去除有機(jī)物能力。經(jīng)過第一反應(yīng)室處理過的廢水，會(huì)自動(dòng) 地進(jìn)入第二反應(yīng)室繼續(xù)處理。廢水中的剩余有機(jī)物可被第二反應(yīng)室內(nèi)的厭氧顆粒污泥進(jìn)一 步降解，使廢水得到更好的凈化，提高出水水質(zhì)。第二反應(yīng)室產(chǎn)生的沼氣由第二反應(yīng)室的集 氣罩收集，通過集氣管進(jìn)入氣液分離器。第二反應(yīng)室的泥水混合液進(jìn)入沉淀區(qū)進(jìn)行固液分 離，處理過的上清液由出水管排走，沉淀下來的污泥可自動(dòng)返回第二反應(yīng)室。這樣，廢水就 完成了在1C反應(yīng)器內(nèi)處理的全過程。
[0052] 綜上所述可以看出，1C反應(yīng)器實(shí)際上是由兩個(gè)上下重疊的UASB反應(yīng)器(UASB是Up- flow Anaerobic Sludge Bed/Blanket) 的英文縮寫。名叫上流式厭氧污泥床反應(yīng)器） 串聯(lián) 組成的。由下面第一個(gè)UASB反應(yīng)器產(chǎn)生的沼氣作為提升的內(nèi)動(dòng)力，使升流管與回流管的混 合液產(chǎn)生密度差，實(shí)現(xiàn)下部混合液的內(nèi)循環(huán)，使廢水獲得強(qiáng)化預(yù)處理。上面的第二個(gè)UASB反 應(yīng)器對廢水繼續(xù)進(jìn)行后處理(或稱精處理），使出水達(dá)到預(yù)期的處理要求。
[0053] 1C厭氧反應(yīng)器的進(jìn)料量Q為500m3/d，反應(yīng)溫度T為35°C，混合液PH值為7，進(jìn)水化學(xué) 需氧量C0D為6500mg/L，進(jìn)水懸浮物SS為2000mg/L，出水化學(xué)需氧量⑶D為900mg/L，出水懸 浮物SS為400mg/L，所述第一反應(yīng)室去除總C0D的q^80%，第二反應(yīng)室去除總C0D的q2為 20% ;所述第一反應(yīng)室容積負(fù)荷率Nn為15-25kg/m3 · d，所述第二反應(yīng)室容積負(fù)荷率NV2為 5-10kg/m3 · d;當(dāng)NvlS22kg/m3 · d，NV2為8kg/m3 · d，第一反應(yīng)室的有效容積為Vi = QX (CODo-CODe) · qJ(NvlX 1000) = 102m3,所述第二反應(yīng)室的有效容積為￥2 = 0父（(：〇〇0- C0De) · q2/(NV2 X 1000) =70 · lm3，V2取70m3;所述 1C厭氧反應(yīng)器的總?cè)莘eV為:Vi+V2 = 172m3; 所述1C厭氧反應(yīng)器的高度Η為13m，所述1C厭氧反應(yīng)器的面積為A = V/H=13.2m2,所述1C厭 氧反應(yīng)器的直徑D = 2(AAi)1/2 = 4.069m;所述1C厭氧反應(yīng)器的裕量系數(shù)k=1.2,則1C厭氧反 應(yīng)器的實(shí)際總?cè)莘eV ' = VX1.2 = 206m3，所述IC厭氧反應(yīng)器的總?cè)莘e負(fù)荷~=〇\((：000- C0De)/V=13.6kg/m3 · d。
[0054] 1C厭氧反應(yīng)器的面積A' =V'/H = 206/13 = 15.8m2,所述第一反應(yīng)室有效高度
，所述第二反應(yīng)室有效高度
，所述第一反應(yīng)室內(nèi)水力停 留時(shí)間
所述第二反應(yīng)室內(nèi)液體上升流速V2 ' = ( Q/24) /A ' = ( 500/24) / 16 = 1.3m/h，所述第一反應(yīng)室內(nèi)液體推薦流速Vi ' = 10-20m/h，所述第一反應(yīng)室所產(chǎn)生的沼 氣量為0?濟(jì)=0(〇?〇-〇)0(3)\去除率\0.44 = 985.61113，所述邙0去除率為80%，所述第一反 應(yīng)室回流廢水量為986m3/d-1971m3/d，即41m3/h-82m 3/h，所述1C厭氧反應(yīng)器的進(jìn)水量為 20.8m3/h，因此第一反應(yīng)室中總的上升水量為62m3/h-103m3/h，第一反應(yīng)室中總的上升污水 流速達(dá)到了 3.9m3/h-6.4m3/h;設(shè)沼氣、混合液回流系數(shù)R=l，則(沼氣、）混合液回流量Q回=Q X R = 500 X 1 = 500m3/d;通過回流，所述第一反應(yīng)室內(nèi)液體上升流速Vi ' = 7.8m-l 5m/h，所述 第二反應(yīng)室內(nèi)液體上升流速V2 ' = 2.6m/h;所述第一反應(yīng)室的氣液水流速度為2m/s時(shí)，則管 14x3600) ]V2 = 0.135m，所述第一反應(yīng)室內(nèi)的液體回流管中當(dāng)水流速 度為 1 · 2m/s 時(shí)，則液體回流管的管徑 D?= [ (103x4)/( 1 · 2x3 · 14x3600) ]1/2 = 0 · 174m。
[0055] 每立方米沼氣上升時(shí)攜帶l_2m3左右的廢水上升至1C厭氧反應(yīng)器的頂部，在頂部 經(jīng)過氣液分離器氣液分離后，廢水從內(nèi)循環(huán)回流管回流至反應(yīng)器底部，與進(jìn)水充分混合。由 于產(chǎn)氣量為986m3/h，則回流廢水量為986m3/d-1971m3/d，即41m 3/h-82m3/h，加上1C反應(yīng)器的 進(jìn)水量20.8m3/h，則在第一反應(yīng)室中總的上升水量達(dá)到了 62m3/h-l 03m3/h，上升污水流速達(dá) 到了 3.9m3/h_6.4m3/h。
[0056] 由于1C厭氧反應(yīng)器第一反應(yīng)室升流速度的推薦值范圍為10_20m3/h，所以可在第 二反應(yīng)室出口段設(shè)回流管向第一反應(yīng)室進(jìn)水口返回濃度為CODe處理液。
[0057] 取R= 1，則回流量為Q回=Q X R = 500 X 1 = 500m3/d，增加回流液返回工藝后，使回 流液中含有一定量的未處理干凈的有用的生物質(zhì)以及未沉淀的絮狀污泥和微生物膠體，從 而既提高系統(tǒng)內(nèi)混合液升流速度，保證底物充分地進(jìn)行接觸反應(yīng)，又使系統(tǒng)保持高污泥濃 度并使系統(tǒng)的處理能力進(jìn)一步提高，通過這一反饋?zhàn)饔眠€改善了系統(tǒng)的運(yùn)行條件使RST與 HRT分離，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊。通過回流，第二反應(yīng)器的液體上升速度V2 ' = 2.6m/h，第一 反應(yīng)器的內(nèi)循環(huán)裝置液體升速VI'為5.2-7.7m/h。通過射流曝氣攪拌器回流反應(yīng)器頂部沼 氣，可使升流管流速進(jìn)一步提高，本案R值通過回流裝置可調(diào)，R=l-3,可根據(jù)實(shí)際效果反饋 調(diào)整。
[0058] 1C厭氧反應(yīng)器進(jìn)水輸出栗的功率參數(shù)
[0059] 進(jìn)水流量 Qa=500m3/d = 20.8m3/h
[0060] 回流水流量 Q@=500-100m3/h = 20.8-41.6m3/h，取最大值 Q回=41.6m3/h
[0061] Q^=(Q進(jìn)+Q回)Κ Κ = 1·3(安全系數(shù)）
[0062] =81m3/h 取Q^=80m3/h
[0063] 厭氧反應(yīng)器的進(jìn)水壓力為Ρη(ι? · H2O)，H= 13m、則P= 1 · 3ba = 0.13MPa
[0064] 選單級離心栗CIS80-65-125,栗流量80m3/h，轉(zhuǎn)速2900r/min，揚(yáng)程20m，電機(jī)功率 8.5kw.
[0065] 1C型UASB允許上升流速(平均流量)表5
[0068]從設(shè)計(jì)運(yùn)行考慮：高度會(huì)影響上升流速，高流速增加系統(tǒng)攪動(dòng)和污泥與進(jìn)水之間 的接觸，但流速過高會(huì)引起污泥流失。為保持足夠多的污泥，上升流速不能超過一定的限 值，從而使反應(yīng)器高度受到限制，高度與C02溶解度有關(guān)，反應(yīng)器越高，溶解的C02濃度越高， 因此PH值越低。如PH值低于最優(yōu)值會(huì)危害系統(tǒng)的效率。
[0069]單元1C反應(yīng)器的系列化和標(biāo)準(zhǔn)化
[0070]小城鎮(zhèn)污水和垃圾的總量各有不同，有機(jī)垃圾的來源和成分也有地域特點(diǎn)、差異， 自身的生態(tài)環(huán)境消納能力也各有不同。從經(jīng)濟(jì)實(shí)力及所推行的環(huán)保政策、措施來看，各個(gè)小 城鎮(zhèn)的污水和垃圾處理工程既有差異化，又有一定程度的共同之處。針對不同小城鎮(zhèn)治污 工程中的共同點(diǎn)，可進(jìn)行工程技術(shù)的規(guī)范化、工藝流程的模式化、工藝設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化、系列 化和模塊化。因此，可以開發(fā)一種基本型工藝流程和工藝參數(shù)，使相關(guān)工藝設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化、模 塊化，進(jìn)而針對不同小城鎮(zhèn)推出規(guī)范化、系列化的工程技術(shù)和工藝裝備。本1C厭氧反應(yīng)器的 設(shè)計(jì)方案也遵循了這一標(biāo)準(zhǔn)化工作的基本原則。
[0071 ]進(jìn)水分配系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
[0072]進(jìn)水系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)對1C厭氧反應(yīng)器至關(guān)重要。進(jìn)水系統(tǒng)兼有配水和水力攪拌功 能，設(shè)計(jì)將遵循以下原則：1.確保單位面積的進(jìn)水量基本相同，以防止短路等現(xiàn)象;2.盡可 能滿足水力攪拌需要，保證進(jìn)水有機(jī)物與污泥迅速混合;3.容易觀察到進(jìn)水管堵塞;4.當(dāng)堵 塞發(fā)生后，很容易被清除。
[0073]采用連續(xù)進(jìn)水方式(一管一孔）
[0074] 取5個(gè)布水點(diǎn)，每個(gè)進(jìn)水口負(fù)荷2.5m2
[0075] 布水口帶有受進(jìn)水水頭壓力驅(qū)動(dòng)的渦輪，內(nèi)循環(huán)回水管出水口混合液也在渦輪盤 與進(jìn)水匯合，渦輪旋轉(zhuǎn)攪拌進(jìn)水與污泥混合，并在局部產(chǎn)生上升旋流并引起紊流和喘流
[0076] 回流管也在第一反應(yīng)器下部沿1C罐壁均勻布置4個(gè)射流曝氣栗，利用栗抽取1C頂 部氣體及回流管射流噴口的射流、曝氣作用，通過流體動(dòng)能和氣體的升力，共同攪拌第一 反應(yīng)器內(nèi)的混合液，從而提高反應(yīng)器的傳質(zhì)速度和生化效力。
[0077] 每一布水分管路均設(shè)計(jì)配裝流量計(jì)或流量傳感元件，以及時(shí)獲取布水口是否堵塞 的信息
[0078]每個(gè)布水口裝高壓水反沖洗裝置
[0079]布水分管路的垂直管路直徑設(shè)計(jì)應(yīng)使其過流速度小于0.2-0.3m · S^1
[0080]表 6
[0082] 注:表中DS是溶解性固體。
[0083]當(dāng)需將污水進(jìn)行加熱時(shí)，則將500噸污水加熱溫度15°C所需熱量為0^=500 X 103\15\〇 = 500000\15\4.187 = 31，402,500111，其中(：為水的比熱，〇 = 4.1871〇/1^.°(：;所 述太陽能集熱器中的集熱板面積計(jì)算值A(chǔ)為Cfe/13.7 X 0.52 = 4234m2，若太陽能集熱板為 30°傾角布置，則功率系數(shù)k3Q = 0.84，因此實(shí)際太陽能集熱板面積A3Q=A X 0.84 = 3557m2，所 述太陽能集熱板每塊的采光面積為2m2,則太陽能集熱板所需數(shù)量為A3Q/2 = 3557/2 = 1779 塊;所述儲(chǔ)熱水箱的容積Vw=太陽板集熱量/(85-35) °C = 150m3，其中儲(chǔ)熱水箱低溫為35 °C，高溫為85°C，則儲(chǔ)熱水箱的總?cè)莘e不小于150m3。
[0084] 1C厭氧反應(yīng)器的生化反應(yīng)工作溫度為30-35Γ。以我國南方地區(qū)氣象條件考慮，一 般冬季污水平均溫度在12-18Γ，平均氣溫常年可達(dá)25°左右，每年除冬季外，污水溫度均可 在22°C以上。以武漢漢南為例，漢南地區(qū)夏季平均氣溫28-36Γ，冬季平均氣溫為4-12Γ。因 此，要使厭氧反應(yīng)器正常平穩(wěn)地工作，必須設(shè)計(jì)厭氧反應(yīng)系統(tǒng)的加熱保溫工藝，提供系統(tǒng)加 熱設(shè)備。
[0085] 考慮生態(tài)影響、節(jié)能要求以及降低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用，本案走資源循環(huán)利用的技術(shù) 路徑，踐行綠色環(huán)保的理念，設(shè)計(jì)提出利用太陽能熱水器作為加熱熱源的技術(shù)構(gòu)想。
[0086] 本專利以湖北地區(qū)為例
[0087] 湖北省是我國太陽能資源量的第四類地區(qū)，年太陽能輻照總量4200-5000MJ/m2， 相當(dāng)于日輻射量3.2-3.8kwh/m2取日輻射量為3.5kwh/m2，太陽輻射吸收率彡93%，發(fā)射率彡 6 %，集熱器效率彡53 %本專利設(shè)計(jì)被加熱介質(zhì)的容量為Q = 500m3/d，設(shè)冬季需將污水加熱 的溫度增量為15°C，則將Q = 500噸水加熱提溫15°C所需熱量為：Q^=500 X 103 X 15 XC = 500000 X 15X4.187 = 31，402,500(MJ)(C為水的比熱，C = 4.187KJ/kg · °C)A = Q^/13.7X 0.52 = 4234(m2)，即太陽能集熱板面積計(jì)算值，將太陽能集熱板按30°傾角布置，則功率系 數(shù)k3Q = 0.84,實(shí)際太陽能板面積A3Q=AX0.84 = 3557(m2)，太陽能集熱板(器)類型選平板集 熱器YAS0L-PM-111114，采光面積2m2，則太陽能集熱板數(shù)量為
，太陽能 熱水器選型可選集中集熱一集中儲(chǔ)熱、輔熱或太陽能熱水系統(tǒng)
[0088]該系統(tǒng)是指太陽能集熱器、儲(chǔ)熱箱、輔熱設(shè)備全部集成化、統(tǒng)一安裝的儲(chǔ)熱器。
[0089]太陽能集熱器儲(chǔ)熱水箱的容積
[0090] 設(shè)儲(chǔ)熱水箱低溫35°C，高溫85°C，則:Vw= 150m3即儲(chǔ)熱水箱的總?cè)莘e不小于150m3。 [0091]沼氣垃圾焚燒鍋爐中垃圾產(chǎn)生的熱量通過換熱器補(bǔ)充給儲(chǔ)熱水箱，可燃燒垃圾中 所含熱值為2100-3200大卡/kg，若每公斤垃圾含熱量2600大卡/kg = 2600 X 4.187KJ，換熱 器熱交換效率為60%，則需燃燒的垃圾量為
：若燃燒沼氣所產(chǎn)生的 熱值為19344KJ/kg，取燃?xì)鉄峤粨Q器效率為0.80,則完全用沼氣補(bǔ)熱所需的沼氣量為： ^ + 8=203?'/d。當(dāng)遇到陰雨天氣時(shí)，需要對太陽能熱水器的儲(chǔ)熱箱補(bǔ)充熱量。可 用沼氣焚燒爐焚燒垃圾產(chǎn)生的熱量通過熱交換供給儲(chǔ)熱水箱?？扇紵瑹嶂禐?2100-3200大卡/kg，取每公斤垃圾含熱量2600大卡/kg = 2600X4.187KJ，換熱器熱交換效 率60 %
[0092] 需燃燒的垃圾量：
，燃燒沼氣所產(chǎn)生的熱值為li)344Kl/k3. 取燃?xì)鉄峤粨Q器效率為0.80，則完仝用沼氣補(bǔ)熱所需的沼氣量為：
^用沼氣焚燒爐焚燒垃圾所產(chǎn)生的熱量補(bǔ)熱，只需沼氣作助燃劑，則沼氣 需量700m3/d，垃圾需要量4808-1246 = 3567kg。
[0093]我國各地小城鎮(zhèn)的資源條件、經(jīng)濟(jì)實(shí)力、技術(shù)和管理水平以及自然條件差別很大， 因此對可再生能源的開發(fā)利用能力也參差不齊，也要按自身的優(yōu)勢，因地制宜，按價(jià)值規(guī) 律、市場機(jī)制配置資源，選擇較經(jīng)濟(jì)的能源配置模式。
[0094]就本專利而言，如以太陽能作主要能源將大大增加系統(tǒng)的工程設(shè)備投資并占據(jù)較 多的土地資源。因此，有必要優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，使太陽能熱水器和沼氣-垃圾焚燒所生熱源各 占一半，使這兩種設(shè)備的組合達(dá)到較經(jīng)濟(jì)和高效的匹配，使各設(shè)備的投資組合得到優(yōu)化。按 照這一模式，則有：
[0095]⑴太陽能集熱板總面積1800m2,需太陽能集熱板需要量為900塊；
[0096]⑵沼氣-垃圾焚燒，每天需要沼氣量350m3/d，可燃燒垃圾需要量1800kg/d;
[0097] ⑶儲(chǔ)熱箱(罐)容積為70m3
[0098] 如果當(dāng)?shù)乜煞贌枯^大，供應(yīng)較穩(wěn)定，還可以進(jìn)一步提高焚燒垃圾供熱在能 源結(jié)構(gòu)中的比例，對資金較困難的地方，太陽能熱水器供熱可做輔助性能源，這樣可減少工 程投資。
[0099] 有機(jī)垃圾(有機(jī)固體廢棄物）的主要部分是餐廚垃圾，成分是淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、 碳水化合物，還有氮、磷、鉀、鈣以及各種微量元素，游離態(tài)脂肪(干態(tài):20-30%)等，比重大， 含水率高(65-95 % )。餐飲垃圾的近似分子式為C32H5QO16，產(chǎn)氣量(沼氣）與其有機(jī)物含量和 發(fā)酵過程直接相關(guān)。
[0100] C32H50O16+11.5H20^18.25CH4+13.75C02
[0101] 在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，1kg的餐廚垃圾完全發(fā)酵后，甲烷的理論產(chǎn)率為0.41m3/kg，二氧化 碳為0.31m3/kg，若按硫化氫、氮?dú)夂鸵谎趸嫉葰怏w的含量為5%計(jì)算，則餐廚垃圾的產(chǎn)沼 氣量為 〇.76m3/kg。
[0102] 餐廚垃圾C、H、0元素百分比（％)如表7
[0104] 影響1C厭氧反應(yīng)器沼氣產(chǎn)量的因素很多：原材料的成分，工藝流程和工藝參數(shù)，1C 反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)、操作方法、反應(yīng)溫度和時(shí)間、混合液的各種理化指標(biāo)等等，因此，lkgCOD有機(jī) 質(zhì)的沼氣產(chǎn)量在〇. 20-0.76m3/kg。本專利的沼氣設(shè)計(jì)產(chǎn)量為lkgCOD物質(zhì)產(chǎn)沼氣0.55m3/h，BP 以500m3/d污水，C0D:6500mg/L，降解率85%計(jì)，系統(tǒng)沼氣產(chǎn)量[Q · (So-Se)] · 0.55 = 1540 (m3/d)
[0105] 沼氣作為清潔能源，是小城鎮(zhèn)居民喜愛的生活燃料。高效利用沼氣提高沼氣的使 用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的途徑是提純沼氣。沼氣提純凈化的內(nèi)容是:脫去沼氣中的冷凝水，硫化 氫和二氧化碳等雜質(zhì)，使沼氣的質(zhì)量達(dá)到高燃燒值(8500大卡/kg)的使用要求。傳統(tǒng)的沼氣 提純方法有低溫深冷分離法(利用各組分的冰點(diǎn)不同的分離技術(shù)），變壓吸附PSA法(利用組 分在不同壓力下對固體吸附材料的吸附特性差異的分離技術(shù))等工藝方法，但都只適合大 規(guī)模的工業(yè)化場合。顯然對小城鎮(zhèn)小規(guī)模、低成本的沼氣提純不合適。
[0106] 沼氣在壓力驅(qū)動(dòng)下，借助氣體中各組分在高分子膜表面上的吸附能力的不同，以 及在膜內(nèi)溶解、擴(kuò)散上的差異，即滲透速率差來進(jìn)行分離。與傳統(tǒng)分離方法相比，膜分離法 是新一代低投入、低耗能、低成本的氣體分離技術(shù)，有分離效率高、體積小、能耗低、操作維 修便捷等優(yōu)點(diǎn)。在分離c〇2/ch4的領(lǐng)域中，主要有以下三方面的應(yīng)用:①石油采集中c〇 2的分 離和回收;②生物氣體中甲烷的回收;③天然氣中〇)2和出〇等地去除。膜技術(shù)可將甲烷提純 到95%以上。
[0107] 本專利中提出采用中國科技學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研制的c〇2/ch4高性能氟化 聚酰亞胺中空纖維氣體分離膜及工藝設(shè)備。
[0108] I級膜處理裝置和II級膜組結(jié)構(gòu)為中空纖維式膜，其制作方法為將幾萬至幾十萬 根中空纖維膜裝入圓筒形耐壓容器內(nèi)，纖維束的開口端用環(huán)氧樹脂澆鑄成管板;所述中空 纖維式膜采用聚酰亞胺制作而成，所述中空纖維式膜的滲透率為
J為滲透速度 cm3/cm2 · S · cm Hg，其中Sm為膜表面積cm2，AP為壓力差cmHg，q為氣體通過量cm3,當(dāng)沼氣 成分為35 %⑶2及60 %CH4，壓力差為0.6Mpa時(shí)；中空纖維式膜在工作時(shí)，進(jìn)氣1.5MPa，溫度 40°C，I級膜處理裝置分離效率n>50%，產(chǎn)生的甲烷氣體的純度為85 %，單支膜滲余氣流量 不小于3L/S，則所需膜面積為：
[0109] Sm(m2) = q(m3/h)/Jco2(cm3/cm2 · S · cm Hg)XAP(cm Hg)
[0110] =18. lm2
[0111] 若C02/CH4分離膜長度為1 .2m，每根膜面積A = 894.9mm2,則需要膜束根數(shù)
[0112] 所述I級膜處理裝置進(jìn)氣壓力1 · 5MPa，出氣口壓力1 · 2MPa，滲透膜壓降ΛΡ = 0· 3Mpa;所述II級膜組進(jìn)氣口壓力1 · 2MPa，出氣口壓力0·8MPa，CH4儲(chǔ)柜氣體壓力0·8MPa，CH4 成分大于95 %，
[0113] 膜組件的選擇:選取中空纖維式膜組件。中空纖維膜組件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：將大量 (幾萬-幾十萬根）中空纖維膜，裝入圓筒形耐壓容器內(nèi)，纖維束的開口端用環(huán)氧樹脂澆鑄成 管板，中空纖維膜是一種極細(xì)的空心膜管，其本身不需要支撐材料即可耐受很高的壓力。纖 維的外徑很細(xì)，約〇. 2-0.4mm，內(nèi)徑為0.1-0.2mm，具有在高壓下不產(chǎn)生變形的強(qiáng)度。本專利 所用的中空纖維材料為聚酰亞胺，壽命可達(dá)6年。
[0114] C02-CH4分離膜聚酰亞胺的工作參數(shù)如表8

[0118] 式中：Sm膜表面積cm2，AP壓力差cmHg，q氣體通過量cm3
[0119] 本專利中沼氣成分設(shè)為:35 % C02，60 % CH4，壓力差為0.6MPa。
[0120]膜組件工作條件下，進(jìn)氣1.5MPa，溫度40°C，分離效率一級膜設(shè)計(jì)n>50 %，產(chǎn)生的 甲烷氣體85 %的純度。單支膜滲余氣流量不小于3L/S，則所需膜面積為：
[0121] Sm(m2) = q(m3/h)/Jco2(cm3/cm2 · S · cm Hg)XAP(cm Hg)
[0122] =18. lm2
[0123] 則C02/CH4分離膜長度1.2m，每根膜面積A = 894.9mm2
[0125] 考慮綜合評估安全系數(shù)，取2.3萬根中空纖維膜絲制成膜分離器芯件。
[0126] 每只膜組件的氣體流量為15m3/h，本專利工藝流程為二級膜分離，如日處理沼氣 量1500m3,則每一級膜組件為并聯(lián)5個(gè)膜組件，共10個(gè)膜組件。具體膜組件工作參數(shù)：1級膜 處理裝置進(jìn)氣壓力1 · 5MPa，出氣口壓力1 · 2MPa，滲透膜壓降ΛΡ = 0 · 3Mpa。II級膜組進(jìn)氣口 壓力1 · 2MPa，出氣口壓力0 · 8MPa，甲烷儲(chǔ)氣罐氣體壓力0 · 8MPa，CH4成分大于95 %。
[0127] 由于厭氧消化過程微生物的不斷增長，或進(jìn)水不可降解懸浮固體的積累，必須在 污泥區(qū)定期排除剩余污泥。本案在1C厭氧反應(yīng)器上設(shè)計(jì)上、中、下三處排污污點(diǎn)。設(shè)置在污 泥床區(qū)池底的排泥設(shè)備，由于污泥的流動(dòng)性差，必須考慮排泥均勻，在底部罐體周邊均勻設(shè) 置4處排泥點(diǎn)，排泥管直徑200_。中部，在反應(yīng)器1/2高度處，設(shè)置1處排泥口，管徑為100mm; 上部，在三相分離器下0.5m處的罐體上，設(shè)置1處排泥口，管徑為100mm。在罐體全高上設(shè)置 6個(gè)取樣管，可以方便的取得反應(yīng)器內(nèi)的污泥樣，隨時(shí)掌握污泥在高度方向的濃度分布情 況，以計(jì)算反應(yīng)器污泥總量，確定是否需要排泥。研究表明，餐廚垃圾含水率在72.3%- 78.87 %之間，平均值為75 %，相應(yīng)的固形物含量為25.06 %，揮發(fā)性固體含量在19.43 % - 26.12%，平均值為 22.93%。
[0128] 本專利處理有機(jī)垃圾折算成⑶D的能力是3000kg，如以餐廚垃圾折算，即可處理 3000/25% = 12000(kg),
[0129] 干物質(zhì)減量比計(jì)算表如表9
[0131] 沼渣沼液產(chǎn)量估算
[0132] -般情況下沼渣含水率為93%，沼液含水率為97%。厭氧階段污泥理論產(chǎn)率=沼 渣/日+沼液/日
[0133] 沼渣沼液產(chǎn)量計(jì)算表(kg/d如表10
[0134]
[0135] 則厭氧階段污泥日產(chǎn)量為3734+25436 = 29170(kg)
[0136] ⑶、本專利設(shè)計(jì)污泥池(污泥收集池)一座。
[0137] 利用板式過濾裝置(板式污泥壓濾機(jī))對污泥進(jìn)行脫水處理，經(jīng)過脫水處理的污泥 含水率為90%左右，可得污泥15110kg/d。經(jīng)過壓濾處理后的污泥再經(jīng)過堆肥反應(yīng)裝置實(shí)現(xiàn) 了垃圾資源化、減量化、無害化的循環(huán)轉(zhuǎn)變，含有對農(nóng)業(yè)非常有用的N、P、K和其他微量元素 以及活性微生物基質(zhì)，既可直接用作農(nóng)業(yè)有機(jī)肥料，還可深化處理制作成特殊的生化肥料、 飼料等。同時(shí)污泥還可焚燒，其所含的能源可利用為本專利1C厭氧反應(yīng)器的加熱保溫系統(tǒng) 的補(bǔ)充熱能。這一環(huán)節(jié)用電功率為3kw。
[0138] 好氧反應(yīng)處理段：
[0139] 厭氧反硝化與脫磷池:該池是A-Ο除氮脫磷聯(lián)合工藝的前段組合設(shè)備，為厭氧池， 經(jīng)1C厭氧反應(yīng)段處理后的污水進(jìn)入后，有機(jī)物濃度經(jīng)好氧段回流水和硝化液稀釋后，濃度 降為Sa，污水在厭氧腸菌作用下，主要進(jìn)行反硝化降解;原污水中的有機(jī)物為碳源，回流液 中硝酸鹽的氧作為受電體，將硝態(tài)氮還原為氣態(tài)氮具有明顯的脫氮功能，同時(shí)回流水中的 污泥所帶聚磷菌，利用污水中的營養(yǎng)物質(zhì)和碳源進(jìn)行自養(yǎng)代謝活動(dòng)、細(xì)胞質(zhì)合成、釋磷。該 池在結(jié)構(gòu)上與好氧反應(yīng)器構(gòu)成一個(gè)整體，池容為30m3.
[0140] 好氧一體化膜反應(yīng)器
[0141] (1)生化接觸氧化濾床反應(yīng)池接觸氧化池采用二級串聯(lián)使用，即I級好氧反應(yīng)池 和II級好氧反應(yīng)池，分別為I級好氧反應(yīng)池接觸、II級好氧反應(yīng)池接觸氧化。池內(nèi)采用推流 式和完全混合相結(jié)合的流態(tài)，各池內(nèi)均設(shè)置有專用填料和高效曝氣裝置，濾料在氣流、水流 作用下形成流化濾床。第一段為高負(fù)荷段，污水中的大部分有機(jī)物[被降解和轉(zhuǎn)化，具有較 強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力;第二段為低負(fù)荷段，進(jìn)一步對水中有機(jī)物進(jìn)行降解，一方面繼續(xù)對有 機(jī)物深度降解，但主要作用是好氧硝化脫氮和降磷。
[0142] (2)沉淀池好氧池的出水含有一定濃度的溶解氧，直接回流厭氧除氮脫磷池，會(huì) 影響該處的反應(yīng)條件，故在此略做停留以釋放余氧。出水口設(shè)在池體上部，回流口設(shè)在池體 下部。
[0143] (3)CFM膜微濾對前級已達(dá)到國家二級排放標(biāo)準(zhǔn)的處理水進(jìn)行深度超微膜濾處 理。使難降解有機(jī)物、大分子有機(jī)物、微生物、細(xì)菌、病毒得到有效濾除并截留出水中的污 泥、絮凝物、膠體等使之返回到前段使系統(tǒng)保持較高的污泥濃度和容積負(fù)荷率，從而使處理 水水質(zhì)達(dá)到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)水資源的再利用，達(dá)致一定的經(jīng)濟(jì)效益。
[0144] 一體化膜法反應(yīng)器(包括一級膜處理裝置和二級膜處理裝置)的設(shè)計(jì)計(jì)算
[0145] 所述I級膜處理裝置和II級膜組中污泥返回系數(shù)R = S〇-Sa/Sa-Se，其中R = 3，Sa =(So+RSe)/( 1+3) = 240mg/L;濾床濾料總?cè)莘eV = QR · Sa/Nw式中Nw為容積負(fù)荷，V為濾料 容積，Nw 取值= 5kg/m3，V = 2000X0.240/5 = 96m3,實(shí)際取 V=100m3、濾料高度 H=2.6m、濾床 寬度B = 2.2m;污水接觸氧化生化處理時(shí)間t = 0.33 XP/75XSaQ'46XLn · Sa/Se，取濾料容 積率P為75%，其中I級膜處理裝置反應(yīng)時(shí)間11，取Sai = (So+R Se)/(1+R) = 240mg/L，Sei = 64mg/L，ti = 0 · 33 X 240°·46 X Ln240/64 = 5 · 2h，二級反應(yīng)時(shí)間 t2 = 0 · 33 X 64°·46 X Ln64/20 = 2.6h，生化反應(yīng)時(shí)間SRT = 5.2+2.6 = 7.8h，水力負(fù)荷時(shí)間HRT = 24V/[Q(1+R)] = 1.2h，校核 系統(tǒng)容積負(fù)荷Nv = Q(l+R)Sa/V，Nv = 4800(g/m3 · d)<5000(g/m3 · d);所述濾床總面積A = V/H= 100/2 · 6 = 38m2，其中 Η 為濾床高度，則實(shí)際水力負(fù)荷 Nq = Q( 1+R)/A = 2000/38 = 53m3/ m2 · d，所述實(shí)際水力負(fù)荷選取值為10-30m3/m2 · d時(shí)，所述濾床總面積A為2000/10至2000/ 30,即濾床總面積為67-200m2。
[0146] -、設(shè)計(jì)參數(shù)
[0147] ⑴.計(jì)算污泥返回系數(shù)R
[0148] R = S〇-Sa/Sa-Se R = 3
[0149] Sa = (So+RSe )/(1+3)= 240mg/L
[0150] ⑵·濾床濾料總?cè)莘eV
[0151] V = QR · Sa/Nw式中Nw為容積負(fù)荷，V為濾料容積
[0152] Nw 取值= 5kg/m3
[0153] V = 2000X0.240/5 = 96m3 實(shí)際取V=100m3、濾料高度H=2.6m、濾床寬度B = 2.2m [0?54]二、性能計(jì)算與校核
[0155] ⑴.污水接觸氧化生化處理時(shí)間t
[0156] 七=0.33\?/75\5&°.46\1^.5&/^取濾料容積率？為75%
[0157] -級反應(yīng)時(shí)間ti 取Sai=(So+R Se)/(1+R) = 240mg/L
[0158] Sei = 64mg/L
[0159] ti = 0.33X240°'46XLn240/64 = 5.2(h)
[0160] 二級反應(yīng)時(shí)間t2 t2 = 0.33X64°.46XLn64/20 = 2.6(h)
[0161] 生化反應(yīng)時(shí)間 SRT = 5.2+2.6 = 7.8(h)
[0162] 水力負(fù)荷時(shí)間 HRT = 24V/[Q(1+R)] = 1.2(h)
[0163] (2).校核系統(tǒng)容積負(fù)荷
[0164] Nv = Q(l+R)Sa/V,Nv = 4800(g/m3 · d)<5000(g/m3 · d)
[0165] 本裝置理論容積負(fù)荷為1.2-6kg/m3 · d Λ系統(tǒng)設(shè)計(jì)滿足處理能力要求。
[0166] ⑶·校核水力負(fù)荷
[0167] 設(shè)計(jì)濾床總面積A = V/H=100/2.6 = 38m2式中Η為濾床高度
[0168] 實(shí)際水力負(fù)荷峋=0(1+1〇/^ = 2000/38 = 531113/1112 .(1
[0169] 53m3/m2 · d超出本工藝推薦的取值范圍：10-30m3/m2 · d
[0170] 調(diào)整實(shí)際濾床面積為2000/30 = 67m2
[0171] ⑷.濾床濾料性能
[0172] 采用多面球?yàn)V料，其直徑0 50mm，比表面積260m2/m3，空隙率93.5%，
[0173] 堆積分?jǐn)?shù)12000個(gè)/m3,負(fù)荷率可達(dá)6kg(B0D5)/m 3(濾床）· d。
[0174] 所述曝氣裝置直徑為150mm;氧利用率為15-20% ;氣孔密度:580-650個(gè)/只；曝氣 量:0-5m3/h;出孔氣泡直徑：1mm;出氣阻力：150-350mm水柱;服務(wù)面積:0 · 4-0 · 8m2/只；動(dòng)力 效率:4.3-5.61^*02/1(1*11;污水曝氣生化降解過程的需氧量為 :02 = 〇(3()-36)1^/(1其中〇 為污水設(shè)計(jì)流量m3/d，So及Se分別是進(jìn)水和出水的B0D5濃度.kg/m 3;根據(jù)需氧量，得出壓縮空 氣需要量Da，當(dāng)空氣需要量按標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)，即T = 20°C，760mmHg大氣壓，空氣容量ra = 1 · 205kg/m3，其中氧占 23 · 1 %，則曝氣空氣理論需要量Da = 02/( 1 · 205 X 0 · 231) = 3 · 6m3 · m3/d;當(dāng)所述曝氣裝置的氧利用率E〇為15%時(shí)，貝帽氣空氣實(shí)際需要量Da'=Da/0.15 = 24m3/ d，氧當(dāng)量空氣Qa = Q(l+30% ) = 650m3，Qa為考慮了波動(dòng)系數(shù)污水流量，原污水濃度B0D5，So 取900mg/L，處理后出水B0D5濃度Se，取20mg/L，則污水曝氣生化降解過程的需氧量為:02 = Qa(S〇-Se)=650(90〇-20)/1000 = 572kg/d，生化氧當(dāng)量空氣：Da'=24X572 = 13728m3/d = 572m3/h。
[0175] 所述曝氣裝置中氣栗容量Dk= 1.2Da S即Dk= 1.2 X 572 = 687m3/h;可選取選取氣 栗容量為700m3/h的羅茨氣栗，所述曝氣裝置輸氣干管氣流流速v = Q/A，其中Q為氣栗排量 700m3/h，A為輸氣干管流通面積jtR2 = 3 · 14 X 1602/4 = 0 · 020m2，v = 700/(0 · 020 X 3600)= 9.7m/s〇
[0176] 曝氣設(shè)備的選定
[0177] 選不宜堵塞，氧利用率高的多孔性擴(kuò)散曝氣設(shè)備WB-150，WB_150型橡膠可變孔微 孔曝氣器技術(shù)參數(shù)：
[0178] 直徑：(2150mm 氧利用率:15-20%
[0179] 氣孔密度：580-650個(gè)/只曝氣量:0_5m3/h
[0180] 出孔氣泡直徑：1mm出氣阻力：150-350mm水柱
[0181] 服務(wù)面積:0.4-0,8m2/只動(dòng)力效率:4.3-5.6kg · 02/KW · h
[0182] (6).供氧量計(jì)算及曝氣量計(jì)算
[0183] 理論上，氧化1公斤B0D5*質(zhì)的需氧量為1公斤，污水曝氣生化降解過程的需氧量 為:02 = Q(So-Se)kg/d式中Q為污水設(shè)計(jì)流量m3/d，So、Se---進(jìn)水，出水的B0D5濃度.kg/m 3
[0184] ①根據(jù)需氧量(02)，推導(dǎo)出壓縮空氣需要量Da
[0185] 設(shè)空氣需要量按標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，即T = 20°C，760mmHg大氣壓，空氣容量ra= 1.205kg/m3， 其中氧占 23.1 %，則曝氣空氣理論需要量Da = 02/( 1.205 X0.231) = 3.6m3 · m3/d
[0186] ②考慮到曝氣器的氧利用率Eo
[0187] 則:Da' = Da/Eo，對橡膠可變孔微孔曝氣Eo取 15%，Da' = 3 · 602/0 · 15 = 24m3/d
[0188] ③氧當(dāng)量空氣
[0189] Qa = Q(l+30%)=650m3 Qa為考慮了波動(dòng)系數(shù)污水流量
[0190] 原污水濃度(B0D5)，So取900mg/L，處理后出水B0D5濃度Se，取20mg/L，
[0191] 貝 lj :〇2 = Qa(S〇-Se) =650(900-20)/1000 = 572kg/d
[0192] 生化氧當(dāng)量空氣：Da'=24X572 = 13728m3/d = 572m3/h
[0193] ⑵.氣栗容量計(jì)算及選型
[0194] ①氣栗選型時(shí)，應(yīng)考慮可能發(fā)生沖擊負(fù)荷、氣溫和氣壓的變化，漏氣等因素，因此 要留有余量。
[0195] 氣栗容量 Dk = 1.2Da Λ01? = 1·2Χ572 = 687πι3Λ
[0196] 選取羅茨氣栗，氣栗容量700m3/h，98kPa可滿足要求，
[0197] ②管徑的選擇
[0198] I、輸氣干管管徑的確定
[0199] 初選干管管徑(6200校核干管氣流流速v = Q/A
[0200] Q-氣栗排量700m3/h
[0201] A-輸氣干管流通面積 jtR2 = 3.14X 1602/4 = 0.020m2
[0202] v = 700/(0.020 X 3600) =9.7m/s
[0203] 滿足干道管氣流速度10-16m/s的控制范圍
[0204] Π 、通向曝氣器的布?xì)庵Ч芄軓酱_定
[0205] 本裝置從氣栗經(jīng)干管出來的壓縮空氣分40路支管向2級接觸氧化濾床供氣 [0206]支管選(640直徑，校核支管氣流速度：
[0207] V2 = q/AZ = (Da/40) / (3 · 14 X 0 · 042/4 X3600) = 3.9(m/s)
[0208] 滿足布?xì)庵Ч軞饬魉俣?-5m/s的控制范圍，選擇支管0 40通徑可行
[0209] ③氣栗風(fēng)壓的確定
[0210] 氣栗風(fēng)壓按下式計(jì)算：
[0211] P = H+hd+hf
[0212] 式中：Η-曝氣器的淹沒水深m，本案取2.0
[0213] Hd一曝氣器的風(fēng)壓損失m(水柱)取40 X 150mm=6m
[0214] Hf-管道中總風(fēng)壓損失，m(水柱)取1.5m(水柱）
[0215] Λ水柱風(fēng)壓PS:
[0216] Ρ = 2· 0+6+1.5 = 9,5m(水柱）=95KPa
[0217] (8).返送栗選型參數(shù)
[0218] 選排污栗用于污泥和處理水返送
[0219] 流量600m3/h、壓力 0.05MPa、電機(jī) 2.2KW、進(jìn)、排口徑 100_
[0220] 能滿污水回返的要求。
[0221] (9).輸送栗選型參數(shù)
[0222] 選輸送栗用于處理水向下一級膜濾輸送或直接向外排放。
[0223] 流量 22m3/h、壓力 0.3MPa、電機(jī) 3KW、轉(zhuǎn)速 2880r/min、進(jìn)、排口徑 65mm
[0224] 能滿足額定排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0225] (10).膜處理裝置的膜元件選取
[0226] 0K-CMF-8040W系列膜產(chǎn)品，該中空纖維濾膜由高抗污染的聚偏氟乙烯PVDF材料制 成，耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿，通量大，易清洗，使用壽命長，可實(shí)現(xiàn)在線氣水正洗、反洗，正向反洗并結(jié)合 化學(xué)清洗方法，操作壓力僅為ο. IMPa左右，能耗低，其技術(shù)指標(biāo)為如下表：
[0231] 標(biāo)準(zhǔn)水通量為25°C，0.1 MPa時(shí)純水通量。
[0232] 根據(jù)0K-CMF-8040W膜產(chǎn)品性能指標(biāo)，選擇該產(chǎn)品能滿足本裝置達(dá)到中水回用的目 的。
[0233] 選 4 套微濾 0K-CMF-8040W產(chǎn)品。
[0234] 水通量6 · 50 X 4 = 624m3/d> 日污水負(fù)荷500m3/d
[0235] 本專利采取錯(cuò)流外壓進(jìn)水逆流出水。每工作50分鐘后進(jìn)行10分鐘的反沖洗循環(huán)。 膜分離技術(shù)的應(yīng)用，使SRT時(shí)間與HRT時(shí)間分離，好氧系統(tǒng)內(nèi)保持較高的污泥濃度，系統(tǒng)的容 積負(fù)荷可達(dá)1.2-6kg/m3d，可處理有機(jī)物濃度較高的廢水，一方面使反應(yīng)器體積成倍減小， 節(jié)約土地，降低設(shè)備和工程投資；另一方面提高了出水水質(zhì)并能滿足國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)。因 此，膜法生化水處理工藝技術(shù)在小城鎮(zhèn)污水處理設(shè)備和工程市場有廣闊的應(yīng)用前景。
[0236] 本專利系統(tǒng)用電總功率
[0237] 表13
[0239] 實(shí)施本專利所需主要設(shè)備投資清單
[0240] 表14
[0242] 主要工程投資清單[0243] 表15

[0246] 本裝置設(shè)備和工程建設(shè)投資
[0247] 項(xiàng)目投資：294.6+73 = 367.6(萬元）
[0248] 折舊、維修基金，財(cái)務(wù)費(fèi)用及營運(yùn)費(fèi)用
[0249] ①項(xiàng)目總投資按15年折舊，年折舊24.50萬元
[0250] ②維修基金按每年4萬元提留
[0251] ③財(cái)務(wù)費(fèi)用(投資資金成本）
[0252] 按15年等額"還本"（折舊）付息計(jì)算，年利率按5%
[0253] 15年平均資金年利息：
[0254] 15 年利息總額/15 = [15X367.6-(15 X7X 24.5) ]0·05/15 = 9·815(萬元/年）
[0255] 項(xiàng)目每日營運(yùn)費(fèi)用
[0256] 如表 16
[0259]污染物處理成本
[0260]⑴考慮收回投資，投資財(cái)務(wù)費(fèi)用
[0261] 本項(xiàng)目日處理污水500噸，日處理垃圾30噸，按人均日排放污水100-150L計(jì)，可為 3500-5000人的小城鎮(zhèn)服務(wù)。項(xiàng)目每日營運(yùn)費(fèi)用2117.7元。則每噸水和垃圾的綜合處理費(fèi) 用：
[0262] 2117.7/530 = 3.99(元）
[0263] ⑵不考慮收回投資，投資財(cái)務(wù)費(fèi)用，則每噸水和垃圾的綜合處理費(fèi)用：
[0264] (2117.7-671-269)/530 = 2.22(元）
[0265] 以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本 實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 城鎮(zhèn)生活污水及垃圾一體化、循環(huán)型集中處理系統(tǒng)，其特征在于:包括依次連接設(shè)置 的有機(jī)垃圾收集池、粉碎裝置、集水池、預(yù)處理池、調(diào)節(jié)加熱池、IC厭氧反應(yīng)器、厭氧池、I級 好氧反應(yīng)池、II級好氧反應(yīng)池、沉淀池及膜處理設(shè)備，所述調(diào)節(jié)加熱池還與一儲(chǔ)熱水箱連通 設(shè)置，所述儲(chǔ)熱水箱還分別連接有熱水器及換熱器，所述熱水器采用太陽能集熱器進(jìn)行供 熱，所述換熱器還連通設(shè)置有沼氣垃圾焚燒鍋爐，該沼氣垃圾焚燒鍋爐通過換熱器對儲(chǔ)熱 水箱進(jìn)行供熱，所述IC厭氧反應(yīng)器還連通設(shè)置有污泥池，該污泥池連接有板式過濾裝置，該 板式過濾裝置與沼氣垃圾焚燒鍋爐連通設(shè)置，所述板式過濾裝置還連接有堆肥反應(yīng)裝置， 所述I級好氧反應(yīng)池及II級好氧反應(yīng)池均與曝氣裝置連通，所述沉淀池及膜處理裝置均與 厭氧池連通設(shè)置，所述IC厭氧反應(yīng)器的沼氣出口連接有機(jī)械脫水裝置，所述機(jī)械脫水裝置 連接有沼氣低壓儲(chǔ)柜，所述沼氣低壓儲(chǔ)柜連接有壓力儲(chǔ)柜，所述壓力儲(chǔ)柜連接有I級膜組， 所述I級膜組連接有II級膜組，所述II級膜組連接有CH 4儲(chǔ)柜，所述I級膜組和II級膜組均連 接有CO2儲(chǔ)柜。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述城鎮(zhèn)生活污水及垃圾一體化、循環(huán)型集中處理系統(tǒng)，其特征在 于:所述IC厭氧反應(yīng)器包括罐體，所述罐體內(nèi)由從下到上依次連接的第一反應(yīng)室和第二反 應(yīng)室組成，所述第一反應(yīng)室和第二反應(yīng)室之間設(shè)置有射流曝氣攪拌器，所述IC厭氧反應(yīng)器 底部設(shè)置有底部排泥管，所述第一反應(yīng)室內(nèi)底部設(shè)置有進(jìn)料管和攪拌渦輪，所述攪拌渦輪 設(shè)置在進(jìn)料管的上方，所述第二反應(yīng)室內(nèi)并排設(shè)置內(nèi)循環(huán)回流管和內(nèi)循環(huán)升流管，所述內(nèi) 循環(huán)回流管和內(nèi)循環(huán)升流管的上端均連通設(shè)置有一氣液分離器，所述內(nèi)循環(huán)回流管和內(nèi)循 環(huán)升流管上還分別設(shè)置有三相分離器，所述內(nèi)循環(huán)回流管和內(nèi)循環(huán)升流管上還均設(shè)置有沼 氣吸孔，所述氣液分離器上端還連通設(shè)置有罐體頂部沼氣輸出管，所述第二反應(yīng)室內(nèi)還設(shè) 置有中部排泥管和上部排泥管，所述中部排泥管設(shè)置于射流曝氣攪拌器的上方，所述上部 排泥管與底部排泥管連通，所述上部排泥管上方還設(shè)置有罐體回流管，所述三相分離器的 上方設(shè)置有出水堰，所述出水堰連接設(shè)置有混合液出口，所述混合液出口上方還設(shè)置有罐 體側(cè)壁沼氣輸出管，所述罐體回流管和罐體側(cè)壁沼氣輸出管均與射流曝氣攪拌器連通設(shè) 置，所述罐體的頂蓋上，側(cè)壁上都設(shè)置有保溫層。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述城鎮(zhèn)生活污水及垃圾一體化、循環(huán)型集中處理系統(tǒng)，其特征在 于:所述進(jìn)料管與攪拌渦輪連通設(shè)置，所述進(jìn)料管還連接設(shè)置有一高壓反沖洗水口，從高壓 反沖洗水口進(jìn)入的水經(jīng)渦輪攪拌及射流曝氣攪拌器的作用下進(jìn)入內(nèi)循環(huán)升流管對IC厭氧 反應(yīng)器進(jìn)行反沖洗。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述城鎮(zhèn)生活污水及垃圾一體化、循環(huán)型集中處理系統(tǒng)，其特征在 于:所述第二反應(yīng)室內(nèi)在出水堰上方設(shè)置有壓力傳感器，所述出水堰和三相分離器之間還 分別設(shè)置有PH值傳感器、溫度傳感器及流量傳感器，所述壓力傳感器、PH值傳感器、溫度傳 感器及流量傳感器均與一 PLC控制器電連接。
【文檔編號(hào)】C12M1/36GK205590522SQ201620406289
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月6日
【發(fā)明人】饒勇
【申請人】廣西神州環(huán)保設(shè)施運(yùn)營有限責(zé)任公司