一种嗜热菌生物处理污泥两相厌氧消化装置的制作方法

本实用新型涉及污泥处理环保工程技术领域，具体涉及一种嗜热菌生物处理污泥两相厌氧消化装置。

背景技术：

随着市政污水处理厂的日益增多，含有高有机质的剩余污泥产量逐渐增加已经成为一个普遍问题。目前，厌氧消化是处置剩余污泥最有效、最有潜力的方法之一。一方面，厌氧消化具有负荷高、能耗小等特点，可以减少污泥的体积和重量，实现污泥减量化的目的；另一方面，在处置剩余污泥过程中，厌氧消化还可以将大部分有机质转化为氢气和沼气，实现废物的资源化。

在传统的污泥厌氧消化工艺中，污泥水解过程缓慢，污泥停留时间长，污泥消化效率低；同时，产酸相和产甲烷相在一起进行，由于产酸菌和产甲烷菌的生存所需条件有很大的差别，不同种类的微生物相互干扰，造成产酸阶段与产甲烷阶段相互抑制，导致污泥分解率低、产气量少和资源化程度低。嗜热菌预处理污泥是一种经济，高效，无二次污染的生物处理方法，利用微生物分泌的胞外酶可以短时高效解聚、破解污泥，有利于产酸菌利用，降低污泥水解时间，提高污泥溶胞效率，实现污泥减量；同时，嗜热菌预处理可抑制产甲烷菌生长，无需接种即可直接实现污泥产酸发酵，将污泥中的大分子物质转化为易于后续利用的小分子物质有机酸，更有利于产甲烷菌利用，还可提取反硝化碳源和鸟粪石等高附加值产品，对于污泥处理有较强的应用潜力。

专利《市政污泥两相厌氧消化产沼气的中试设备》(专利号： CN201620665796.7)介绍了污泥两相厌氧消化的工艺流程所需要的设备，描述了系统的不同结构功能，将产酸过程与产甲烷过程分离开提高系统发酵效率，但对于污泥的预处理较为简单，处理复杂多变的污泥可能会影响处理效果。专利《一种市政污泥能源化处理系统》(专利号：CN201020265552.2)采用两相厌氧消化方式，在产酸反应器和产甲烷反应器之间设置有膜分离设备，可以截留产酸菌，避免对产甲烷相产生影响，但膜分离设备造价高，成本较高。因此，对于污泥减量资源化工艺来说，研究一种低沉本、高效的污泥厌氧消化设备非常重要。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的不足，提供一种嗜热菌生物处理污泥两相厌氧消化装置，在水解阶段，利用嗜热菌分泌的胞外酶水解污泥，抑制产甲烷菌活性，实现产酸相与产甲烷相分离，有效防止产酸相对产甲烷相抑制，提高污泥减量，降低污泥厌氧消化时间，产气率和处理效率都有了很大的提高。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种嗜热菌生物处理污泥两相厌氧消化装置，包括依次连通的污泥储存池、水解池、产酸相消化罐、产甲烷相消化罐，污泥储存池里污泥通入水解池内进行水解，水解后的产物进入到产酸相消化罐中进行产酸产氢，然后再进入到产甲烷相消化罐中进行产甲烷，其特征在于：

所述的污泥储存池，顶部设有池盖A，池盖A上设有孔洞A和孔洞B；内部设有搅拌器Ⅰ，搅拌器Ⅰ的顶端从孔洞A中露出且位于池盖A的顶部；污泥储存池连通有一根污泥进料管，污泥进料管一端的出泥口从孔洞B伸入到污泥储存池的内部，另一端的进泥口通过螺旋泵A与外部收集和/或盛放储存池污泥的装置相连接；污泥储存池左壁上部设有污泥溢流口，污泥溢流口连通有污泥溢流管，左壁下部有污泥排料口，污泥排料口连通有污泥排料管，污泥排料管与外部收集和/或盛放储存池污泥的装置相连接；污泥储存池右壁下部有污泥出料口，污泥出料口连通有污泥出料管，污泥出料管通过螺旋泵B与水解池进料管的进料口相连接，水解池进料管的出料口与水解池相连通；

所述的水解池，顶部配设有将水解池封闭起来的池盖B，池盖B上设有孔洞 C、孔洞D和孔洞E；内部设有搅拌器Ⅱ和温度传感器Ⅰ，搅拌器Ⅱ、温度传感器Ⅰ的顶端分别从孔洞C、孔洞D中露出且位于池盖B的顶部，水解池进料管的出料口从孔洞E伸入到水解池的内部；底部设有混合物出料口，混合物出料口连通有混合物出料管；混合物出料管分为两路，一路与水解池排料管相连通，另一路通过产酸相进料管与产酸相消化罐相连通；所述的水解池排料管，与外部收集和/或盛放水解池污泥的装置相连接；

所述的产酸相消化罐，顶部设有产酸相气体排放口和孔洞F，内部设有温度传感器Ⅱ，温度传感器Ⅱ的顶端从孔洞F中露出从而位于产酸消化罐的罐顶的外部；外壁上部开设有产酸相进料口，外壁下部开设有产酸相排料口，外壁中下部开设有产酸相出料口，其中：产酸相进料口通过产酸相进料管与水解池相连通，产酸相排料口连接有产酸相排料管，产酸相出料口通过产甲烷相进料管与产甲烷相消化罐相连通；所述的产酸相气体排放口，与外部收集和/或检测产酸相气体的装置相连接；所述的产酸相排料管，与外部收集和/或盛放产酸相污泥的装置相连接；

所述的产甲烷相消化罐，顶部设有产甲烷相气体排放口和孔洞G，内部设有温度传感器Ⅲ，温度传感器Ⅲ的顶端从孔洞G中露出从而位于产甲烷相消化罐的罐顶的外部；外壁中部开设有产甲烷相进料口，外壁下部开设有产甲烷相出料口，产甲烷相进料口通过产甲烷相进料管与产酸相消化罐相连通，产甲烷相出料口连接有产甲烷相出料管；所述的产甲烷相气体排放口，与外部收集和/或检测产甲烷相气体的装置相连接；所述的产甲烷相出料管，与外部收集和/或盛放产甲烷相污泥的装置相连接。

上述技术方案中，所述的污泥储存池，内部设有不锈钢格网；不锈钢格网的位置高于污泥溢流口、且低于污泥进料管的出泥口；不锈钢格网的格网孔径为1 cm。

上述技术方案中，所述的污泥溢流管上配设有液体单向阀。

上述技术方案中，所述的搅拌器Ⅰ，叶片为桨状；顶端从孔洞A露出后与外部的电控系统连接相连接，通电后进行搅拌行为。

上述技术方案中，所述的螺旋泵A，与外部的电控系统连接相连接，定时开关；所述的螺旋泵B，与外部的电控系统连接相连接，定时开关。

上述技术方案中，所述的水解池，设有内外两层，内层为水解用的内池，内池的外层设有进行水浴加热用的保温池，池盖B将内池以及保温池的顶部封闭；搅拌器Ⅱ、温度传感器Ⅰ和水解池进料管的出料口均位于内池的内部；保温池的内底设有一根加热棒(加热棒位于内池的外部)，侧壁上方设有进水口、侧壁下方设有排水口，进水口与进水管相连通，排水口与排水管相连通；进水管与提供水源的装置相连，排水管与盛放废水的装置相连。

上述技术方案中，所述的保温池，外壁包裹有一层保温层A，保温层A的材质是橡塑海绵。

上述技术方案中，所述的产酸相进料管上配设有冷却装置，便于调节产酸相消化罐内的温度。

上述技术方案中，所述的搅拌器Ⅱ，叶片为桨状；顶端从孔洞C露出后与外部的电控系统连接相连接，通电后进行搅拌行为。

上述技术方案中，所述的温度传感器Ⅰ，顶端从孔洞D露出后与外部的电控系统连接相连接，便于调节和查看温度。

上述技术方案中，所述的产酸相消化罐，外壁上部还开设有循环料进口A、底部开设有循环料出口A，循环料进口A、循环料出口A通过产酸相循环管相连通后进行循环，产酸相循环管上配设有热交换器A和循环泵A。

上述技术方案中，所述的产甲烷相进料管上设有热交换器C。

上述技术方案中，所述的温度传感器Ⅱ，顶端从孔洞F露出后与外部的电控系统连接相连接，便于调节和查看温度。

上述技术方案中，所述的产甲烷相进料管、产酸相循环管、产甲烷相循环管的外部包裹有保温层B，材质是橡塑海绵。

上述技术方案中，所述的产甲烷相消化罐，外壁上部还开设有循环料进口B、底部开设有循环料出口B，循环料进口B、循环料出口B通过产甲烷相循环管相连通后进行循环，产甲烷相循环管上配设有热交换器B和循环泵B。

上述技术方案中，所述的温度传感器Ⅲ的顶端从孔洞G中露出后与外部的电控系统连接相连接，便于调节和查看温度。

上述技术方案中，所述的水解池，位置高于产酸相消化罐，水解池里污泥在压力作用下进入产酸相消化罐中；所述的产酸相消化罐，位置高于产甲烷相消化罐，产酸相消化罐里污泥在压力作用下进入产甲烷相消化罐中。

上述技术方案中，所述的产酸相消化罐和产甲烷相消化罐外壁包裹有保温层 C，材质是橡塑海绵。

上述技术方案中，所述的污泥排料管，水解池进料管，水解池排料管，产酸相进料管、进水管、排水管、产酸相排料管、产甲烷相进料管、产酸相循环管、产甲烷相出料管、产甲烷相循环管上分别设有一个阀门。

本实用新型装置的原理为：螺旋泵A首先将污泥送入污泥储存池里，通过格网过滤掉头发、纤维等较大悬浮物；浓缩污泥在污泥储存池经过过滤去掉较大悬浮物，然后通过螺旋泵B送入进入水解池；水解池中的污泥在65±5℃条件下经嗜热菌处理后进入产酸相消化罐；在产酸相消化罐上设有气体排放口，便于收集气体；在产酸相消化罐中设有循环管道，便于污泥混合均匀；在产酸相消化罐里的污泥通过出料口进入产甲烷相消化罐，在产甲烷相消化罐上设有气体排放口，便于收集气体；在产甲烷相消化罐中设有循环管道，便于污泥混合均匀。

本实用新型的实用使用方法为：在水解池水浴加热，外保温，控温在65± 5℃利用嗜热菌水解污泥，强化污泥破壁，抑制产甲烷菌生长，直接实现产酸发酵，将大分子物质转化为易于后续利用的小分子物质，便于后续产甲烷菌利用。同时，分别控制产酸产氢相和产甲烷相反应条件，提高污泥处理效率。

本实用新型工艺简单，运行操作方便，投资成本及维护费用低，能够有效地减少污泥处理处置的成本，优化了污泥厌氧消化处理的方法，为污泥的减量化资源化利用提供了有效的工业化解决模板。

附图说明

图1：本实用新型的整体结构示意图。

图中标号：1为污泥储存池，11为搅拌器Ⅰ，12为污泥进料管，13为螺旋泵A，14为污泥溢流口，15为污泥溢流管，16为污泥排料口，17为污泥排料管，18为污泥出料口，19为污泥出料管，110为螺旋泵B，111为水解池进料管， 112为不锈钢格网，113为液体单向阀，2为水解池，21为搅拌器Ⅱ，22为温度传感器Ⅰ，23为混合物出料口，24为混合物出料管，25为水解池排料管，26 为产酸相进料管，27为保温池，28为加热棒，29为保温池进水口，210为保温池排水口，211为进水管，212为排水管，213为冷却装置，214为保温层A， 3为产酸相消化罐，31为产酸相气体排放口，32为温度传感器Ⅱ，33为产酸相进料口，34为产酸相排料口，35为产酸相出料口，36为产酸相排料管，37为产甲烷相进料管，38为循环料进口A，39为循环料出口A，310为产酸相循环管，311为热交换器A，312为循环泵A，313为热交换器C，4为产甲烷相消化罐，41为产甲烷相气体排放口，42为温度传感器Ⅲ，43为产甲烷相进料口，44 为产甲烷相出料口，45为产甲烷相出料管，46为循环料进口B，47为循环料出口B，48产甲烷相循环管，49为热交换器B，410为循环泵B。

具体实施方式

以下对本发明技术方案的具体实施方式详细描述，但本发明并不限于以下描述内容：

如图1所示，整个装置采用连续流进出污泥，污泥储存池1上设有池盖A，池盖上有孔洞A和孔洞B，分别用于搅拌器Ⅰ11和污泥进料管12的通入，浓缩的剩余污泥在螺旋泵A 13的作用下通过污泥进料管进入污泥储存池，通过不锈钢格网112去除较大的悬浮杂质，储存在污泥储存池中，不锈钢格网上的杂质定期进行去除，在污泥储存池左壁上部装有污泥溢流管15防止进入的污泥过多导致漫出，在污泥储存池左壁下部装有污泥排料管17用于收集或排放污泥，搅拌器Ⅰ11用于防止储存池里的污泥上下分层，影响处理效果，转速为110～ 120rpm/min，储存污泥的总悬浮固体浓度为10～20g/L，储存污泥通过污泥出料管19在螺旋泵B 110的作用下通过水解池进料管111进入到水解池2中；

水解池设有池盖B，池盖上有孔洞C、孔洞D和孔洞E，分别用于搅拌器Ⅱ 21、温度传感器Ⅰ22和污泥进料管12的通入，在外层的保温池27中设有加热棒28，用来给水升温，水通过进水口29进入保温池中，确保保温池中的水位高度高于水解池里的污泥液面高度，排水口210用于清理保温池27或排放废水，在开始运行时，在水解池里投放嗜热菌，投放比例按污泥：嗜热菌为1:50～1:30 体积比进行投放，污泥有效体积为50～60L，污泥停留时间为6～12h，用搅拌器Ⅱ21使污泥混合均匀，转速为110～120rpm/min，温度传感器Ⅰ22与外部电控系统连接，加热棒28与外部电控系统连接，通过电控系统查看和调控温度，使污泥温度维持在65±5℃，通过水解池排料管25可以收集水解污泥来测定污泥处理的效果；

产酸相消化罐3的高度低于水解池的高度，水解池中的污泥混合物在压力作用下通过产酸相进料管26在产酸相进料口33进入产酸相消化罐中，在产酸相进料管上装有冷却装置213，防止进入产酸消化罐中的污泥混合物温度过高，在产酸相消化罐上部开有孔洞E，孔洞E中设有温度传感器Ⅱ32，与外部电控系统相连，便于查看和调整温度，产酸相消化罐中的温度维持在36±1℃，可以利用水解池里的污泥余热来维持；污泥体积与停留时间由水解池的污泥体积和停留时间决定，在产酸相消化罐顶部设有产酸相气体排放口31，用于收集和检测气体，在产酸消化罐上设有产酸相循环管310，通过循环泵312来维持循环，产酸相循环管上装有热交换器A 311，用于维持罐内温度，在产酸相消化罐下部设有产酸相排料口34，可以在产酸相排料管36处收集产酸相污泥混合物来测定污泥产酸效果；

在产酸相消化罐中部设有产酸相出料口35，产甲烷相消化罐4的高度要低于产酸相消化罐的高度，污泥混合物在压力作用下通过产甲烷相进料管37进入产甲烷相消化罐；在运行时往里面接种消化污泥，调节pH在7.0～7.5，通过对 pH和进料量的控制，使产甲烷相消化罐里的污泥处于产甲烷阶段；产甲烷相进料管上装有热交换器C 313，用于维持进入产甲烷相消化罐的污泥温度；在产甲烷相消化罐顶部设有产甲烷相气体排放口41，用于收集和检测气体；在产甲烷相消化罐顶部设有空洞G，放置有温度传感器Ⅲ42与外部电控系统连接，便于查看和调控温度，使产甲烷相温度维持在36±1℃；在产甲烷相消化罐上设有产甲烷相循环管48，通过循环泵410来维持循环使污泥混合均匀，产甲烷相循环管上装有热交换器B 49，用于维持罐内温度，在产甲烷相消化罐下部设有产甲烷相排料口44，可以在产甲烷相排料管45处进行排放和收集消化结束后的污泥。

实施例1

采用污水处理厂二沉池剩余污泥，浓缩污泥总悬浮固体浓度为13.6g/L，水解池(2)的有效体积为50L，按剩余污泥与嗜热菌的体积比30:1接种嗜热菌，在120rpm，65±5℃进行污泥预处理12h，然后进行在120rpm，36℃进行产酸产氢实验，得到产氢量为7.1ml/g VS，然后将酸化液进行产甲烷实验，按15:2 的体积比加入消化池接种污泥，接种污泥的总悬浮固体浓度为18.4g/L，调节pH 为7.0，在120rpm，36℃条件下进行厌氧消化产甲烷实验15d，得到沼气产量为124.7ml/g VS。

上述实例只是为说明本发明的技术构思以及技术特点，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的实质所做的等效变换或修饰，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。