申请日2018.12.26
公开(公告)日2019.04.05
IPC分类号C02F11/02; C02F11/04; C02F11/121; C02F101/30
摘要
一种利用初沉污泥制备有机碳源的一体化装置，包括发酵罐，其顶部设有进泥口和加热棒安装预留孔，进泥口外接有进泥泵，加热棒安装预留孔内插入加热棒;内部通过隔板分为中间的水力循环区和四周的泥水分离区，对应泥水分离区处设有上层发酵产物排出口且外接有上层发酵产物排出管;底部设有进泥喇叭口结构和多个回流喇叭口结构，分别外接有循环进泥管和循环回流支管，循环回流支管汇集至循环回流总管，循环进泥管和循环回流总管分别连接于一循环泵的两侧。本装置综合了单级静态发酵、完全混合发酵以及两级发酵的特点，占地小、运行管理简单、能耗低，提供了优质高效污泥内碳源，实现提标，解决了污泥处理的棘手问题，相对于传统外加碳源更经济安全。
权利要求书
1.一种利用初沉污泥制备有机碳源的一体化装置，包括发酵罐，其特征在于，所述发酵罐的顶部设有进泥口和加热棒安装预留孔，所述进泥口通过进泥管路外接有进泥泵，所述加热棒安装预留孔内插入安装有多根加热棒;所述发酵罐的内部通过隔板分为位于中间的水力循环区和位于四周的泥水分离区，所述水力循环区分为位于中间的水力上升区和位于四周的水力下降区，所述水力上升区、水力下降区和泥水分离区相连通;所述发酵罐的对应泥水分离区的上部处设有上层发酵产物排出口，所述上层发酵产物排出口外接有上层发酵产物排出管;所述发酵罐的底部设有进泥喇叭口结构和回流喇叭口结构，所述进泥喇叭口结构呈上大下小状地连接于发酵罐的底部中心的内侧，进泥喇叭口结构外接有循环进泥管，所述回流喇叭口结构的数量为多个且多个回流喇叭口结构沿周向均布于进泥喇叭口结构的周侧，回流喇叭口结构呈上大下小状地连接于发酵罐的底部的外侧，每个回流喇叭口结构外接有一循环回流支管，多个所述循环回流支管汇集连接有循环回流总管，所述循环进泥管和循环回流总管分别连接于一循环泵的两侧，循环进泥管、循环回流总管和多个循环回流支管构成循环管路。
2.根据权利要求1所述的利用初沉污泥制备有机碳源的一体化装置，其特征在于，所述隔板包括环形内隔板和环形外隔板，所述环形内隔板和环形外隔板共轴且内外设置，环形内隔板和环形外隔板均通过固定钢板与发酵罐的内壁连接，环形内隔板和环形外隔板将发酵罐内部空间从内到外依次分为水力上升区、水力下降区和泥水分离区。
3.根据权利要求2所述的利用初沉污泥制备有机碳源的一体化装置，其特征在于，所述发酵罐的上部和顶部的整体呈四周低中间高状，所述环形外隔板的上端面高于环形内隔板的上端面，环形外隔板的上部呈上小下大的收拢状，所述发酵罐的下部和底部的整体呈四周高中间低状，所述环形内隔板的下端面低于环形外隔板的下端面。
4.根据权利要求2或3所述的利用初沉污泥制备有机碳源的一体化装置，其特征在于，所述隔板还包括环形泥水分离隔板，所述环形泥水分离隔板设置于泥水分离区的上部，环形泥水分离隔板与环形外隔板共轴且设置于环形外隔板的上部的周侧，环形泥水分离隔板呈上小下大的收拢状且环形泥水分离隔板的下端与发酵罐的内壁连接，所述环形泥水分离隔板使得泥水分离区的上部周侧分为上层发酵产物排出区，所述发酵罐的对应上层发酵产物排出区处设置上层发酵产物排出口。
5.根据权利要求1所述的利用初沉污泥制备有机碳源的一体化装置，其特征在于，所述发酵罐的顶部外接有自动排气阀和压力表，发酵罐的下部外接有温度计和pH计。
6.根据权利要求1所述的利用初沉污泥制备有机碳源的一体化装置，其特征在于，所述进泥管路和循环进泥管上分别设有电磁流量计。
7.根据权利要求1所述的利用初沉污泥制备有机碳源的一体化装置，其特征在于，所述循环管路上还连接有排泥管和放空管，所述循环进泥管、循环回流总管、排泥管和放空管上分别设有截止阀。
8.根据权利要求1所述的利用初沉污泥制备有机碳源的一体化装置，其特征在于，所述发酵罐的侧面还设有多个取样口，多个所述取样口从发酵罐的一侧高位到另一侧低位均匀分布，所述取样口外接有取样管，所述取样管上设有截止阀。
9.根据权利要求1所述的利用初沉污泥制备有机碳源的一体化装置，其特征在于，还包括储存罐，所述上层发酵产物排出管与储存罐连接，并且上层发酵产物通过溢流的方式排放至储存罐。
10.根据权利要求1所述的利用初沉污泥制备有机碳源的一体化装置，其特征在于，还包括温度监控系统，所述温度监控系统与加热棒连接。
说明书
一种利用初沉污泥制备有机碳源的一体化装置
技术领域
本发明涉及污泥处理装置，特别涉及一种利用初沉污泥制备有机碳源的一体化装置。
背景技术
近年来，我国水环境形势日益严峻，全国各地对污水厂的出水水质提出了更加严格的要求，提标改造任务艰巨。然而，目前污水厂升级改造中出现的主要问题是进水组分不均衡，污水中碳氮比(C/N)低，原水碳源中可以被反硝化菌和聚磷菌直接利用的有效碳源更少，导致出水氮磷含量不稳定，出水提标至国家GB18918-2002的一级A或地表水水质标准四类水体很难。而另一个问题是污水处理产生的大量污泥处理处置困难，特别是污泥的资源化利用一直是一个难题。
传统解决城市污水处理厂碳源需求的做法是向生物处理系统提供外碳源，如：甲醇、乙醇、乙酸钠或工业葡萄糖等，势必导致一次投资大，运行成本高，污泥量大。初沉污泥中含有的大量的碳水化合物(~50%)、蛋白质(~27%)、脂肪(~20%)均属于慢速有机碳源。如果将其转化为快速有机碳源(第一类基质)，用于脱氮除磷系统，则可大大加快污水的生物脱氮除磷效率，同时避免了外加碳源，节约运行费用。以10万m3/d规模污水厂为例，初沉污泥产生量约13000kg/d，生成碳源量约7500kg/d，相当于节省了3200kg/d的甲醇。
现有技术中，国内外对于污泥发酵的研究重点主要是研究不同污泥发酵产酸的条件，规模很小，重理论分析和机理研究。针对实际工程展开的生产性试验研究很少有报道，碳源制备装置的设计和运行参数也没有检索到，污泥发酵产酸应用于实际工程的领域还几乎是一片空白。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种利用初沉污泥制备有机碳源的一体化装置。
本发明的目的可以通过下述技术方案来实现：一种利用初沉污泥制备有机碳源的一体化装置，包括发酵罐，所述发酵罐的顶部设有进泥口和加热棒安装预留孔，所述进泥口通过进泥管路外接有进泥泵，所述加热棒安装预留孔内插入安装有多根加热棒;所述发酵罐的内部通过隔板分为位于中间的水力循环区和位于四周的泥水分离区，所述水力循环区分为位于中间的水力上升区和位于四周的水力下降区，所述水力上升区、水力下降区和泥水分离区相连通;所述发酵罐的对应泥水分离区的上部处设有上层发酵产物排出口，所述上层发酵产物排出口外接有上层发酵产物排出管;所述发酵罐的底部设有进泥喇叭口结构和回流喇叭口结构，所述进泥喇叭口结构呈上大下小状地连接于发酵罐的底部中心的内侧，进泥喇叭口结构外接有循环进泥管，所述回流喇叭口结构的数量为多个且多个回流喇叭口结构沿周向均布于进泥喇叭口结构的周侧，回流喇叭口结构呈上大下小状地连接于发酵罐的底部的外侧，每个回流喇叭口结构外接有一循环回流支管，多个所述循环回流支管汇集连接有循环回流总管，所述循环进泥管和循环回流总管分别连接于一循环泵的两侧，循环进泥管、循环回流总管和多个循环回流支管构成循环管路。
进一步地，所述隔板包括环形内隔板和环形外隔板，所述环形内隔板和环形外隔板共轴且内外设置，环形内隔板和环形外隔板均通过固定钢板与发酵罐的内壁连接，环形内隔板和环形外隔板将发酵罐内部空间从内到外依次分为水力上升区、水力下降区和泥水分离区。
更进一步地，所述发酵罐的上部和顶部的整体呈四周低中间高状，所述环形外隔板的上端面高于环形内隔板的上端面，环形外隔板的上部呈上小下大的收拢状，所述发酵罐的下部和底部的整体呈四周高中间低状，所述环形内隔板的下端面低于环形外隔板的下端面。
更进一步地，所述隔板还包括环形泥水分离隔板，所述环形泥水分离隔板设置于泥水分离区的上部，环形泥水分离隔板与环形外隔板共轴且设置于环形外隔板的上部的周侧，环形泥水分离隔板呈上小下大的收拢状且环形泥水分离隔板的下端与发酵罐的内壁连接，所述环形泥水分离隔板使得泥水分离区的上部周侧分为上层发酵产物排出区，所述发酵罐的对应上层发酵产物排出区处设置上层发酵产物排出口。
进一步地，所述发酵罐的顶部外接有自动排气阀和压力表，发酵罐的下部外接有温度计和pH计。
进一步地，所述进泥管路和循环进泥管上分别设有电磁流量计。
进一步地，所述循环管路上还连接有排泥管和放空管，所述循环进泥管、循环回流总管、排泥管和放空管上分别设有截止阀。
进一步地，所述发酵罐的侧面还设有多个取样口，多个所述取样口从发酵罐的一侧高位到另一侧低位均匀分布，所述取样口外接有取样管，所述取样管上设有截止阀。
进一步地，还包括储存罐，所述上层发酵产物排出管与储存罐连接，并且上层发酵产物通过溢流的方式排放至储存罐。
进一步地，还包括温度监控系统，所述温度监控系统与加热棒连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果：(1)装置整体占地较小，解决了污水厂升级改造中用地不足的问题;(2)运行较方便，无需基础以外的土建设施，通过进泥管、排泥管、碳源管接入污水处理系统，就能将流入的污泥分解成废泥和发酵产物，废泥仍进入原来的污泥处理流程，发酵产物作为碳源投加到生物处理的反硝化段;(3)产生的有机碳源可以为生物脱氮提供优质碳源，其脱氮效率更高，降低了出水总氮，提高了排放标准，生反池出水效果更好;(4)综合了单级静态发酵、完全混合发酵以及两级发酵的优点，可在线连续制备有机碳源而不受污水或污泥处理工艺的影响;(5)装置的主要运行成本是冬季电热棒加热的电耗以及水泵的能耗，同时可利用部分初沉污泥，减少污泥处理量，使污泥资源化利用，节省投资;(6)装置具有自动温控和流量控制调节功能选项，并设有安全保护报警监控，确保最佳运行工况;(7)装置按照工程化原理设计，减少运行中的操作管理，一次启动后自接种运行，充分利用污泥中的资源不需外加酸、碱等药剂或生物菌种;(8)在提供优质高效污泥内碳源实现提标的同时，解决了污泥处理的棘手问题，污泥VSS减量达30%以上，缓解了污水处理系统碳源不足问题，相对于传统外加碳源，如甲醇等，更加经济安全。