一种中温碱解污泥生产碳源的组合装置的制作方法

本实用新型涉及污水处理技术领域，具体涉及一种中温碱解污泥生产碳源的组合装置。

背景技术：

目前，大多数污水处理厂都存在进水碳源不足的问题，碳源缺乏也加剧了反硝化菌和聚磷菌对碳源的竞争，从而导致生物除磷脱氮效果较差和出水水质不达标。同时，对于采用生物法的污水处理厂还存在污泥产量大，处置费用高的问题。

国内解决碳源不足的问题通常是通过外加碳源来解决的，而污泥处理一般是通过压缩脱水后填埋或焚烧来解决。针对补充碳源方面来说，外加碳源通常根据水厂不同的情况选择不同的碳源，可供选择的碳源一般是面粉、葡萄糖、乙酸钠、甲醇、乙酸等。无论选择哪种碳源，都是一种资源的投入，伴随而来的还有费用的支出。针对污泥处理方面而言，无论采用填埋还是焚烧，都存在资源的浪费。由于污泥中含有大量未被分解的有机物，这部分有机物如果能在污泥处理之前将其加以利用，不仅能产生一部分可利用的资源，还能实现污泥的减量。

针对污泥如何水解生产碳源、污泥如何减量化等问题，国内国外做了大量的实验研究。但国内的工程案例却鲜有见闻，除了国内对此类问题的认识程度和政策导向起一定主导作用外，客观的可行性也对该技术的发展起到一定限制作用。目前该技术主要还停留在实验室阶段，没有成熟的设备可直接使用，因此无法实现工程化应用。

鉴于此，特提出本实用新型。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种中温碱解污泥生产碳源的组合装置，该组合装置能够在碱解污泥生产碳源的同时实现污泥减量，可降低碳源投加量，同时减少人工费用的支出。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

本实用新型涉及一种中温碱解污泥生产碳源的组合装置，所述组合装置包括污泥预处理装置、原污泥输送泵、水解污泥进泥泵、脉冲布水器、水解酸化罐、布水管、集水装置、第二排泥管和水解污泥出泥泵，其中，

在污泥预处理装置的入口管路上设有原污泥输送泵，所述污泥预处理装置的出口与脉冲布水器的入口相连通，在两者的连接管道上设有水解污泥进泥泵，

水解酸化罐为封闭罐体，脉冲布水器安装在所述水解酸化罐的顶部，在所述脉冲布水器的出口设有布水管，所述布水管从所述脉冲布水器的出口向下延伸，穿过水解酸化罐的顶部并延伸至所述水解酸化罐的底部，

所述集水装置位于所述水解酸化罐上方，用于将所述水解酸化罐内的上清液收集并排出，

所述第二排泥管一端位于所述水解酸化罐底部，另一端穿过所述水解酸化罐的侧壁并延伸至外部，在位于所述水解酸化罐外部的第二排泥管上设有水解污泥出泥泵。

优选地，所述污泥预处理装置包括第一排泥管、中心导流筒和污泥处理池，

中心导流筒的主体为中空圆筒，下方设有伞形挡板，所述伞形挡板的直径大于所述中空圆筒的直径，所述中心导流筒竖直位于污泥处理池内，且所述中心导流筒位于所述污泥处理池中心上部位置，

在所述污泥处理池的底部设置有第一排泥管，所述第一排泥管延伸至所述污泥处理池外部，作为所述污泥处理池的出口并与所述脉冲布水器的入口相连通。

优选地，所述污泥处理池底部设有污泥斗，所述污泥斗具有一侧扩颈另一侧缩颈的锥形面结构，扩颈的一侧与所述污泥处理池底部相连接，缩颈的一侧构成所述锥形面的底部，

所述第一排泥管的一端位于所述污泥斗内，另一端向所述污泥斗外部延伸，其延伸方向与所述锥形面的坡度一致。

优选地，所述第一排泥管位于所述污泥处理池内的管道壁上设置有圆孔，所述圆孔为多个，且位于所述第一排泥管远离所述污泥斗的一面，每一圆孔的中轴线与所述第一排泥管的中轴线之间的夹角为45°。

优选地，所述布水管包括布水直管、多组布水支管和布水器，所述布水直管一端与所述脉冲布水器连通，所述多组布水支管连接在布水直管的另一端，并与所述布水直管相连通，在每一所述布水支管的末端均设有布水器。

优选地，所述集水装置包括齿形集水槽和上清液排水管，所述齿形集水槽固定在所述水解酸化罐内部上方，所述上清液排水管一端与所述齿形集水槽相连通，另一端穿过所述水解酸化罐的侧壁并延伸至外部。

优选地，所述齿形集水槽为单侧齿形集水槽或双侧齿形集水槽，其中，

所述单侧齿形集水槽围绕所述水解酸化罐的内壁进行固定，

所述双侧齿形集水槽以所述水解酸化罐的中轴线为对称中心进行固定。

优选地，所述组合装置还包括plc自控系统、ph传感器、温度传感器、液位计、磷分析仪表、碱液投加泵和除磷剂投加泵，

所述ph传感器和温度传感器安装在所述水解酸化罐的侧壁上，用于监测所述水解酸化罐内的ph值和温度，

所述液位计安装在所述水解酸化罐顶部，

所述磷分析仪表安装在所述上清液排水管上，用于监测所述水解酸化罐内的磷含量，

所述碱液投加泵和除磷剂投加泵位于所述水解酸化罐外部，并通过管路与所述水解酸化罐的内部相连通，用于向所述水解酸化罐内投加碱液和除磷剂，

所述ph传感器、温度传感器、液位计、磷分析仪表、碱液投加泵和除磷剂投加泵均与plc自控系统电连接。

优选地，所述水解酸化罐内安装有加热器，所述加热器与plc自控系统电连接。

优选地，所述组合装置还包括负压保护管，所述负压保护管安装于所述水解酸化罐的顶部。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型提供了一种中温碱解污泥生产碳源的组合装置，包括污泥预处理装置和水解酸化罐。污泥进入该组合装置后，先经过污泥预处理装置发生浓缩，其含水量减少，方便了污泥的发酵。经浓缩的污泥进入水解酸化罐中进行中温碱解发酵，原本不能直接利用的有机物在该过程中会分解成为可利用的小分子碳源，并在水解酸化罐的上清液中富集，上述碳源可随着上清液排出，并回用到污水处理生化池前端，从而替代或减少外界碳源的投加。而发酵后未分解的污泥会集中在水解酸化罐的底部，可定期进行排除。根据物料平衡原理可知，污泥中原有不可直接利用的有机物能够转化为可直接利用的有机物，实现了污泥减量化。同时经过碱解发酵的污泥更有利于压缩脱水，可减少污泥处置药剂的投加量，因此降低了单位重量的污泥处置费用。

2、在本实用新型优选的方案中，水解酸化罐内的发酵温度、ph值、磷含量可由plc检测系统进行控制，确保污泥在发酵的过程中，其发酵温度、ph值和磷含量处于最佳条件。当plc检测系统监测到ph值的波动超过设定范围时，可启动碱液投加泵，始终使ph值保持在预设的区间范围内；当检测到磷超标时，可启动除磷剂投加泵，完成磷超标的控制过程。在提高碳源产率的同时提高碳源产品质量。

3、在本实用新型优选的方案中，污泥预处理装置包括第一排泥管、中心导流筒和污泥处理池。本实用新型采用污泥预浓缩技术，将待处理的不符合浓度要求的污泥混合液进行预处理，因此污泥浓度的适用范围更宽。

4、在本实用新型优选的方案中，该组合装置采用脉冲布水器和布水管的组合，具有大流量阵性布水的搅拌作用。具体表现在将污泥注入水解酸化罐，利用污泥流出时的压力将水解酸化罐底部的污泥激起，实现均匀布水的同时完成搅拌功能。上述组合运行稳定，需要的人工维护量小。从而解决了传统搅拌设施的设备维护量大、操作量高、设备电耗高等问题。另外，该组合装置中采用脉冲布水的方式进泥，替代传统的泵连通进泥管的形式，依靠脉冲布水实现间歇、大流量布水，从而解决了传统进泥方式的易堵塞、布水不均匀的问题。

5、在本实用新型优选的方案中，该组合装置中的排泥采用环形分支穿孔管和泵排泥的方式，不仅解决了现有技术中的单根排泥管的排泥不均的问题，还通过使用水解污泥出泥泵进行排泥，彻底解决了排泥量不稳定、排泥不畅和排泥易堵塞的问题。

附图说明

图1为中温碱解污泥生产碳源的组合装置的结构示意图。

图2为水解酸化罐的结构示意图。

其中，

1-原污泥输送泵；

2-污泥预处理装置；

21-第一排泥管；22-中心导流筒；23-污泥处理池；24-污泥斗；

3-水解污泥进泥泵；4-脉冲布水器；5-水解酸化罐；

6-布水管；

61-布水直管；62-布水支管；

7-集水装置；

71-齿形集水槽；72-上清液排水管；

8-第二排泥管；9-水解污泥出泥泵；10-布水器；11-plc自控系统；12-ph传感器；13-温度传感器；14-液位计；15-磷分析仪表；16-碱液投加泵；17-除磷剂投加泵；18-加热器；19-负压保护管；20-取样口。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

本实用新型实施例涉及一种中温碱解污泥生产碳源的组合装置。如图1所示，该组合装置包括污泥预处理装置2、原污泥输送泵1、水解污泥进泥泵3、脉冲布水器4、水解酸化罐5、布水管6、集水装置7、第二排泥管8和水解污泥出泥泵9。上述设备的连接关系如下：

在污泥预处理装置2的入口管路上设有原污泥输送泵1，用于将待处理的污泥输入污泥预处理装置2。污泥预处理装置2的出口与脉冲布水器4的入口相连通，在两者的连接管道上设有水解污泥进泥泵3，用于将预处理后的污泥输入水解酸化罐5内。

水解酸化罐5为上端带有顶盖的封闭罐体。为实现污泥向水解酸化罐5内的注入，以及为污泥的注入提供动力，将脉冲布水器4安装在水解酸化罐5的顶部。在脉冲布水器4的出口设有布水管6，布水管6从脉冲布水器4的出口向下延伸，穿过水解酸化罐5的顶部并延伸至水解酸化罐5的底部，从而实现污泥的分配。具体地，可以在水解酸化罐5内部设置一套与脉冲布水器4连通的用于均匀布水的系统，该用于均匀布水的系统由分配器、布水直管、布水支管、布水器组成，可以将脉冲布水器4中的混合污泥均匀分配至水解酸化罐5底部。

集水装置7位于水解酸化罐5上方，用于将水解酸化罐5内的上清液收集并排出。

第二排泥管8一端位于水解酸化罐5底部，另一端穿过水解酸化罐5的侧壁并延伸至外部，在位于水解酸化罐5外部的第二排泥管8上设有水解污泥出泥泵9，用于将发酵处理后未分解的污泥从水解酸化罐5内输出。

在本实用新型的一个实施例中，该污泥预处理装置2包括第一排泥管21、中心导流筒22和污泥处理池23。上述设备的连接关系如下：

中心导流筒22的主体为中空圆筒，下方设有伞形挡板，且伞形挡板的直径大于中空圆筒的直径。中心导流筒22竖直位于污泥处理池23内，且中心导流筒22位于污泥处理池23中心上部位置，当待处理污泥通过原污泥输送泵1进入污泥预处理装置2时，先进入中心导流筒22的中空圆筒内，然后污泥从中空圆筒的下端落到伞形挡板上，通过伞形挡板的反射，可以将待处理污泥从污泥处理池23的中心位置均匀分配到各处。

在污泥处理池23的底部设置有第一排泥管21，第一排泥管21延伸至污泥处理池23外部，作为污泥处理池23的出口并与脉冲布水器4的入口相连通。

进一步地，在污泥处理池23底部设有污泥斗24。污泥斗24具有一侧扩颈另一侧缩颈的锥形面结构，扩颈的一侧与污泥处理池23底部相连接，缩颈的一侧构成锥形面的底部。从图1可知，污泥斗24扩颈的一侧与污泥处理池23底部相联通，且扩颈部分与污泥处理池23的边缘相连接，污泥斗24和污泥处理池23可以为一体化设计。上述结构使污泥斗24具有集泥功能，经预处理后的污泥通过污泥斗24的收集，可堆积至锥形面底部，实现污泥的收集。

第一排泥管21的一端位于污泥斗24内，具体是位于锥形面的底部附近，方便污泥的进入。第一排泥管21的另一端向污泥斗24外部延伸，其延伸方向与锥形面的坡度一致。在位于污泥处理池23外部的第一排泥管21上设有水解污泥进泥泵3。堆积于污泥斗24底部的污泥可依次经过第一排泥管21、水解污泥进泥泵3和脉冲布水器4，进入水解酸化罐5内。

进一步地，如果污泥只能从第一排泥管21的端部进入，则第一排泥管21容易堵塞。为克服这一问题，可以在第一排泥管21位于污泥处理池23内的管道壁上设置多个圆孔。这些圆孔均匀分布于第一排泥管21远离污泥斗24的一面，这样污泥斗24内的污泥可通过这些圆孔进入第一排泥管21，解决了第一排泥管21的端部堵塞问题。为方便污泥进入，每一圆孔的中轴线与第一排泥管21的中轴线之间可具有一定夹角，该夹角值为45°。

在本实用新型的一个实施例中，布水管6包括布水直管61、多组布水支管62和布水器10。布水直管61一端与脉冲布水器4连通；多组布水支管62连接在布水直管61的另一端，并与布水直管61相连通，在每一布水支管62的末端均设有布水器10。预处理后的污泥通过脉冲布水器4的输送，依次经过布水直管61、多组布水支管62和布水器10的分配，将污泥注入水解酸化罐5内，利用污泥流出时的压力将水解酸化罐5底部的污泥激起，实现均匀布水的同时完成搅拌功能。

另外，现有技术中使用单根排泥管会有排泥不均的问题，本实用新型通过在水解酸化罐5外部的第二排泥管8上设置水解污泥出泥泵9，可以为污泥输出提供动力，彻底解决了排泥量不稳定、排泥不畅和排泥易堵塞的问题。

在本实用新型的一个实施例中，为实现均匀集水，该组合装置中的集水装置7包括齿形集水槽71和上清液排水管72。如图1和图2所示，齿形集水槽71固定在水解酸化罐5内部上方，上清液排水管72一端与齿形集水槽71相连通，另一端穿过水解酸化罐5的侧壁并延伸至外部。水解酸化罐5内污泥水解酸化产生的上清液经过齿形集水槽71收集，进入上清液排水管72并输送到水解酸化罐5外部。

进一步地，齿形集水槽71为单侧齿形集水槽或双侧齿形集水槽。其中，单侧齿形集水槽围绕水解酸化罐5的内壁进行固定，将溢向水解酸化罐5边缘的上清液进行收集和输出；双侧齿形集水槽以水解酸化罐5的中轴线为对称中心进行固定，将从每一侧齿形集水槽两侧溢向集水槽的上清液进行收集和输出。

在本实用新型的一个实施例中，该组合装置还包括plc自控系统11、ph传感器12、温度传感器13、液位计14、磷分析仪表15、碱液投加泵16和除磷剂投加泵17。其中，

通常在水解发酵罐5的侧壁均开设取样口20，方便进行取样检测。但是在污泥发酵过程中，随着反应时间的延长，会出现持续酸化进而导致发酵物ph值下降的现象，仅通过从取样口20取样无法对罐内ph值进行实时监测。为解决该问题，本实用新型在水解酸化罐5的侧壁上安装有ph传感器12，水解酸化罐5外部设有碱液投加泵16，并由plc自控系统11控制。当发酵物ph值下降时可自动添加碱液，保证发酵物的ph值始终在设定的范围，有利于污泥的充分发酵。在安装ph传感器12和温度传感器13时，可根据水解发酵罐5的体积确定上述传感器的数量。若水解发酵罐5比较小，则安装一个ph传感器12、一个温度传感器13便可准确测得数据；若水解发酵罐5比较大，如图2所示，可在水解发酵罐5的上、中、下部位均安装ph传感器12和温度传感器13。

液位计14安装在水解酸化罐5顶部，该液位计14能将数据上传至plc自控系统11。plc自控系统11可根据液位数据控制水解污泥进泥泵3和水解污泥出泥泵9的启停，进而控制水解酸化罐5内的液位高度。

因在污泥持续发酵过程中会出现磷超标的问题，为解决该问题，本实用新型在上清液排水管72安装磷分析仪表15，在水解酸化罐5外部安装除磷剂投加泵17，并由plc自控系统11控制，解决了污泥中磷超标的问题。在上清液排水管72上安装磷分析仪表15，用于监测水解酸化罐5内上清液中的磷含量。

ph传感器12、温度传感器13、液位计14、磷分析仪表15、碱液投加泵16和除磷剂投加泵17均与plc自控系统11电连接。上述温度传感器13、ph传感器12、磷分析仪表15均具有将数据上传至plc自控系统11的功能，plc自控系统11通过对数据的分析判断上述设备的启停。

进一步地，因污泥发酵的最佳温度为25-30℃，为保证污泥在最佳状态下进行发酵，水解酸化罐5内还安装有加热器18。加热器18与plc自控系统11电连接，当温度低于此范围时，plc自控系统11便控制加热器18进行加热，保证污泥在最佳状态下进行发酵。

进一步地，该组合装置还包括负压保护管19。负压保护管19安装于水解酸化罐5的顶部，其顶端伸出水解酸化罐5外，底端插入水解酸化罐5内的液面下500mm左右，防止水解酸化罐5抽真空时形成负压损坏罐体。

该中温碱解污泥生产碳源的组合装置的工作原理如下：

(1)由生化系统产生的剩余污泥或多余的污泥混合液经过原污泥输送泵1输送至污泥预处理装置2，通过污水处理池23上方中心位置设置的中心导流筒22的导流作用，将污泥在污水处理池23内均匀分配，实现污泥的预浓缩。

(2)通过水解污泥进泥泵3和第一排泥管21，将经过预处理的污泥输送至水解酸化罐5顶端的脉冲布水器4后，通过脉冲布水器4和布水管6实现均匀布水。混合污泥在水解酸化罐5中发酵停留9-10天，期间始终保持水解酸化罐5内的ph值在10-11之间，温度在25-30℃之间。ph值控制主要通过ph传感器12与plc自控系统11之间的数据传输和碱液投加泵16的启停来实现。磷指标的控制主要通过磷分析仪表15与plc自控系统11之间的数据传输和除磷剂投加泵17的启停来实现。温度的控制主要通过温度传感器13与plc自控系统11之间的数据传输和控制加热器18的启停来实现。水解酸化罐5内的底泥通过底部设置的第二排泥管8，经过水解污泥出泥泵9定期抽吸排出。富含碳源的上清液经过设置在水解酸化罐5顶端的集水装置7溢流，经上清液排出管72排出。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。