本實(shí)用新型涉及一套市政污泥兩相厭氧消化產(chǎn)沼氣的中試設(shè)備。

背景技術(shù)：

2015年，我國(guó)年產(chǎn)80％含水率的污泥量約為3500萬(wàn)t，并在以10％-15％的速度持續(xù)增長(zhǎng)，處理壓力巨大。2016年4月，在全國(guó)污泥處理處置高峰論壇上，同濟(jì)大學(xué)戴曉虎教授指出：我國(guó)未進(jìn)行任何處置就排放的污泥量可能高達(dá)75％以上。市政污泥已成為我國(guó)當(dāng)代社會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重的環(huán)境負(fù)擔(dān)。

市政污泥有如下特點(diǎn)：含水率高，熱值較低，流動(dòng)性大；易生物降解，易腐爛；有機(jī)物含量高，富含N、P及各種微量元素；重金屬種類及含量較高。上述特點(diǎn)使得目前市場(chǎng)上的污泥處理工藝均存在這樣或那樣的問(wèn)題。高有機(jī)質(zhì)含量造成污泥在填埋過(guò)程中易產(chǎn)生惡臭和滲濾液等二次污染，嚴(yán)重危害周邊環(huán)境及地下水源；高含水率致使污泥焚燒要添加大量輔助燃料，大幅增加了處理成本，并產(chǎn)生二噁英等有毒有害氣體。高重金屬含量導(dǎo)致污泥堆肥產(chǎn)品的使用受限，在市場(chǎng)上“有價(jià)無(wú)市”。與上述幾種工藝相比，利用厭氧消化技術(shù)處理政污泥，既能最大限度的減少二次污染，又能產(chǎn)生可作為清潔能源的沼氣，有效的實(shí)現(xiàn)了固體廢物的“減量化、資源化、無(wú)害化”。

市政污泥含有大量的糖、脂肪和蛋白質(zhì)等易水解的成分，且酸化速度很快，易造成有機(jī)酸的過(guò)度積累進(jìn)而對(duì)產(chǎn)甲烷過(guò)程產(chǎn)生抑制。同時(shí)，由于產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌的生存所需條件(pH、氨氮和堿度等)有很大差別，為避免不同菌種相互之間的負(fù)面影響，可人為的控制外部條件，將產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌分別培養(yǎng)，從而將厭氧消化過(guò)程中的產(chǎn)酸階段和產(chǎn)甲烷階段分開，形成兩相厭氧消化系統(tǒng)。就市政污泥而言，現(xiàn)有的規(guī)?；瘏捬跸幚砉こ潭酁閱蜗嘞到y(tǒng)，穩(wěn)定性差，水力停留時(shí)間長(zhǎng)，發(fā)酵效率低。市政污泥兩相厭氧消化處理裝置的開發(fā)和研究還停留在小試階段。因此，為了盡快將更高效的污泥發(fā)酵技術(shù)應(yīng)用到規(guī)?；a(chǎn)中，開發(fā)一套完整的市政污泥兩相厭氧消化的中試系統(tǒng)就顯得更為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的主要目的在于克服現(xiàn)有污泥發(fā)酵技術(shù)中的不足，銜接小試研究成果和工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用，提供一套完整的以市政污泥為原料的兩相厭氧消化的中試設(shè)備。

為達(dá)到以上目標(biāo)，本實(shí)用新型市政污泥兩相厭氧消化產(chǎn)沼氣的中試設(shè)備，包括破碎機(jī)、原料調(diào)節(jié)池、產(chǎn)酸相發(fā)酵罐、出料調(diào)節(jié)池、產(chǎn)甲烷相發(fā)酵罐、廢液收集罐、緩沖罐、儲(chǔ)氣罐；

其中，原料經(jīng)過(guò)破碎機(jī)破碎后，通過(guò)螺桿泵打入原料調(diào)節(jié)池；原料調(diào)節(jié)池中攪拌后的物料通過(guò)螺桿泵打入產(chǎn)酸相發(fā)酵罐中；產(chǎn)酸相發(fā)酵罐上設(shè)有氣體排放口，所述的氣體排放口通過(guò)管道與酸相儲(chǔ)氣罐相連；

產(chǎn)酸相發(fā)酵罐產(chǎn)生的酸相出料通過(guò)出料口將流入出料調(diào)節(jié)池后通過(guò)螺桿泵將其從產(chǎn)甲烷相發(fā)酵罐下部打入罐中，在產(chǎn)甲烷相發(fā)酵罐體中部或中上部一側(cè)側(cè)壁上設(shè)有溢流口；隨著酸相出料的不斷進(jìn)入以及所述的物料在產(chǎn)甲烷相罐內(nèi)壓力的作用下，物料通過(guò)溢流口溢流進(jìn)入廢液收集罐；

產(chǎn)甲烷相發(fā)酵罐所產(chǎn)生的氣體通過(guò)氣體排放口排出到緩沖罐。

較佳的，在所述的產(chǎn)酸相發(fā)酵罐和/或產(chǎn)甲烷相發(fā)酵罐內(nèi)設(shè)置有螺旋盤管，所述的螺旋盤管與保溫鍋爐連接。

較佳的，在所述的產(chǎn)酸相發(fā)酵罐和產(chǎn)甲烷相發(fā)酵罐上設(shè)置有溫度傳感器，所述的溫度傳感器與電控系統(tǒng)連接。

較佳的，所述的緩沖罐為氣浮式緩沖罐；當(dāng)氣浮式緩沖罐被頂起到預(yù)定高度時(shí)，沼氣壓縮機(jī)啟動(dòng)，將緩沖罐內(nèi)的氣體抽到甲烷儲(chǔ)氣罐中儲(chǔ)存。

較佳的，所述的原料調(diào)節(jié)池和產(chǎn)酸相發(fā)酵罐之間設(shè)有避免了產(chǎn)酸相發(fā)酵罐內(nèi)的物料在罐內(nèi)壓力過(guò)大時(shí)被逆向壓出的液體單向閥。

較佳的，在所述的原料調(diào)節(jié)池、產(chǎn)酸相發(fā)酵罐、出料調(diào)節(jié)池和/或產(chǎn)甲烷相發(fā)酵罐頂部裝有攪拌器，葉片為槳狀。

與現(xiàn)有裝置相比，本實(shí)用新型的突出特點(diǎn)是：人為的將產(chǎn)酸過(guò)程和產(chǎn)甲烷過(guò)程分開，縮短了菌種馴化過(guò)程，提高了系統(tǒng)發(fā)酵效率。本實(shí)用新型涵蓋了市政污泥兩相厭氧消化的完整工藝流程所需的全部設(shè)備，包括預(yù)處理系統(tǒng)、發(fā)酵系統(tǒng)、儲(chǔ)氣系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、物料傳輸系統(tǒng)、電控系統(tǒng)。其工藝設(shè)置簡(jiǎn)單，運(yùn)行操作方便，投資成本及維護(hù)費(fèi)用低，能夠更加靈活的模擬工程應(yīng)用中污泥兩相厭氧發(fā)酵的運(yùn)行情況，對(duì)于小試實(shí)驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證起到良好的效果。

附圖說(shuō)明

圖1是本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)號(hào)：

1為破碎機(jī)；2為螺桿泵；3為原料調(diào)節(jié)池；4為攪拌器；5為液體單向閥；6為產(chǎn)酸相進(jìn)料口；7為產(chǎn)酸相發(fā)酵罐；8為螺旋盤管；9為溫度傳感器；10為壓力表；11為安全閥；12為產(chǎn)酸相氣體排放口；13為氣體流量計(jì)；14為產(chǎn)酸相出料口；15為電磁閥；16為出料調(diào)節(jié)池；17為產(chǎn)甲烷相進(jìn)料口；18為產(chǎn)甲烷相發(fā)酵罐；19產(chǎn)甲烷相氣體排放口；20為氣體單向閥；21為產(chǎn)甲烷相出料口；22為廢液收集罐；23為氣體緩沖罐；24為沼氣壓縮機(jī)；25為產(chǎn)甲烷相儲(chǔ)氣罐；26為產(chǎn)酸相儲(chǔ)氣罐

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說(shuō)明書附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述。

圖1所示為本實(shí)用新型市政污泥兩相厭氧消化產(chǎn)沼氣的中試設(shè)備的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，原料經(jīng)過(guò)破碎機(jī)1處理后，使用螺桿泵2打入原料調(diào)節(jié)池3。根據(jù)不同水力停留時(shí)間和進(jìn)料負(fù)荷下所需要的進(jìn)料體積要求或根據(jù)原料的具體性質(zhì)，向原料調(diào)節(jié)池3中添加水或預(yù)處理試劑，再用攪拌器4攪勻。

經(jīng)預(yù)處理后，用螺桿泵2將物料通過(guò)進(jìn)料口6打入產(chǎn)酸相發(fā)酵罐7中。原料調(diào)節(jié)池3和產(chǎn)酸相發(fā)酵罐7之間設(shè)有液體單向閥5，避免了產(chǎn)酸相發(fā)酵罐7內(nèi)的物料在罐內(nèi)壓力過(guò)大時(shí)被逆向壓出。通過(guò)對(duì)進(jìn)料量和pH值的控制，使產(chǎn)酸相發(fā)酵罐7中的物料一直維持在水解發(fā)酵階段，并定時(shí)使用攪拌器4攪拌。

產(chǎn)酸相發(fā)酵罐所產(chǎn)生的氣體通過(guò)氣體排放口12排出，并經(jīng)過(guò)氣體流量計(jì)13，最終達(dá)到酸相儲(chǔ)氣罐26內(nèi)儲(chǔ)存。

在系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)酸相發(fā)酵罐每天進(jìn)料的同時(shí)也保持相同體積的出料。當(dāng)電磁閥15打開時(shí)，物料會(huì)在重力的作用下通過(guò)出料口14流入出料調(diào)節(jié)池16。這時(shí)可以檢測(cè)并按照研究的具體要求調(diào)節(jié)酸相出料的pH值、氨氮等參數(shù)。

根據(jù)不同水力停留時(shí)間和進(jìn)料負(fù)荷下所需要的進(jìn)料體積要求，向出料調(diào)節(jié)池16中添加水，再用攪拌器4攪勻后，用螺桿泵2將酸相出料通過(guò)進(jìn)料口17打入產(chǎn)甲烷相發(fā)酵罐18中，與此同時(shí)在罐內(nèi)壓力的作用下，物料通過(guò)溢流口21溢流進(jìn)入廢液收集罐。

同樣通過(guò)對(duì)進(jìn)料量和pH值的控制，定時(shí)攪拌，使產(chǎn)甲烷相發(fā)酵罐18中的物料一直維持在產(chǎn)甲烷階段，進(jìn)而達(dá)到從單相厭氧消化向兩相厭氧消化的分離。產(chǎn)甲烷相發(fā)酵罐所產(chǎn)生的氣體通過(guò)氣體排放口19排出，并經(jīng)過(guò)氣體流量計(jì)13到達(dá)緩沖罐23。

隨著氣量的增加，緩沖罐23會(huì)被頂起，當(dāng)其浮起高度接觸到沼氣壓縮機(jī)24的開關(guān)時(shí)，壓縮機(jī)24啟動(dòng)，將緩沖罐23內(nèi)的氣體抽到甲烷儲(chǔ)氣罐25中儲(chǔ)存。這就在負(fù)荷高，產(chǎn)氣量大時(shí)對(duì)儲(chǔ)氣罐25有一個(gè)保護(hù)作用。兩個(gè)發(fā)酵罐內(nèi)都用溫度傳感器9來(lái)監(jiān)控內(nèi)部溫度，當(dāng)其低于設(shè)定溫度時(shí)，保溫鍋爐啟動(dòng)，通過(guò)離心泵將保溫水打入到罐體內(nèi)部螺旋盤管內(nèi)，達(dá)到保溫效果。

當(dāng)理解的是，本實(shí)用新型的具體實(shí)施例僅是出于示例性說(shuō)明的目的，其不以任何方式限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。