一种有机物高负荷厌氧消化处理系统的制作方法

1.本实用新型涉及环保设备技术领域，具体来说，涉及一种有机物高负荷厌氧消化处理系统。


背景技术：

2.厌氧消化是一种用于含可生化有机物废水和高含固浆料的常用处理工艺，其处理过程是利用系统内的厌氧微生物将其中的有机物完成转化和代谢的过程。由于厌氧菌的增殖速度比较慢，反应器内厌氧微生物菌群数量成为制约厌氧消化处理系统效率的关键因素之一，因此如何提高反应器内厌氧菌的数量从而提高厌氧系统的处理能力是当前厌氧工艺改进优化研究的热点。因为现有厌氧消化处理技术两相固液分离通常采用重力分离的方式，存在分离效率低、占地面积大、臭气收集困难等问题，尤其是对难处理高含固率、含油的有机固废浆料，多采用的是全混式厌氧反应器，对提高稳定系统内的活性污泥浓度和避免油脂对厌氧系统造成的冲击影响的手段是非常有限的，这样使得这类厌氧消化处理技术在应对处理负荷要求高、高含固、高含油有机废水和有机浆料厌氧消化处理上存在局限性。
3.寻求解决现有技术存在的问题，如何有效的进行厌氧消化液泥水分离，实现水力停留时间（hrt）和污泥停留时间（srt）有效分离，将活性污泥回流以维持厌氧反应器内稳定的活性微生物浓度，维持厌氧消化过程的高效和稳定，从而取得较高厌氧消化效率和系统处理能力。因此，有效提升反应器内厌氧微生物浓度是有机物厌氧消化处理工艺的重点研究方向。


技术实现要素：

4.针对相关厌氧处理工艺中的上述技术短板，本实用新型提出一种有机物高负荷厌氧消化处理系统，能够克服现有技术的上述不足。
5.为实现上述技术目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
6.一种有机物高负荷厌氧消化处理系统，包括厌氧反应器，所述厌氧反应器顶部由设置有预留空间的柔性膜密封，所述厌氧反应器密封空间内包括液面以下的厌氧反应区和液面以上的沼气缓冲区。所述沼气缓冲区设置有沼气出口，所述厌氧反应区配套设置有射流搅拌装置。
7.更进一步的，柔性膜包括内膜和外膜，外膜通过吹风管与鼓风机连接，外膜通过鼓风机与吹风管维持形状，内膜与外膜之间构成密封空间，内膜通过沼气贮存量自由涨缩。以此使得鼓风机在外膜完全展开后对内膜形成压力，从而给了沼气缓冲区内在排出沼气时一个压力，进而使得沼气在排出时更为顺畅。沼气出口位于内膜底部，这样的反应器形式即简化了厌氧反应器的建造又节省了厌氧系统的占地。
8.更进一步的，射流搅拌装置包括循环进料口、射流循环泵和射流搅拌器，循环进料口位于厌氧反应区上部并处于液面以下。循环进料口与射流循环泵通过循环进料管连通，循环进料管一端与循环进料口连通、循环进料管另一端穿出厌氧反应器后与射流循环泵连
通。射流搅拌器包括位于厌氧反应区上部的上层射流搅拌器和位于厌氧反应区下部的下层射流搅拌器，上层射流搅拌器通过上层射流管与射流循环泵连通，下层射流搅拌器通过下层射流管与射流循环泵连通。通过上下两层的射流搅拌设置，使得搅拌强度和搅拌范围均得以保持在较高水平。
9.更进一步的，在厌氧反应区设置沼气吸入口，射流循环泵可通过沼气吸入口负压吸入部分沼气，并通过沼气吸入管与射流循环泵相连，射流循环泵的叶轮高速旋转将吸入的气、水混合，经射流搅拌器喷射入厌氧反应区内。采用水力射流搅拌的同时辅以沼气搅拌的运行方式，可提高搅拌效率，有效破除浮渣，防止罐内液面结壳、板结，实现物料形成上下大比例循环，达到完全混合的目的，使得整套系统可在进料含固率较大、高含油的环境条件下正常运行。
10.更进一步的，射流循环泵采用切割泵，使得厌氧反应区内的固体物料在循环过程中不断被切割，防止杂质堵塞设备及管道，使得整套系统可在进料含固率较大的环境条件下正常运行。
11.更进一步的，所述厌氧反应区配套设置有体外热交换装置，热交换装置包括污泥循环泵、污泥进料管、污泥出料管和热交换器，污泥循环泵通过污泥进料管将厌氧反应区内污泥送往热交换器，污泥在热交换器内进行换热后经污泥出料管回到厌氧反应区内。热交换装置可分别与热水、循环冷却水进行换热，分别应用于升温或冷却工况。厌氧反应器可分别在中温（35
±
3℃）、高温（55
±
3℃）条件下运行，罐内温度变化范围控制在
±
0.5℃/天。热交换装置采用防污堵、快拆卸设计，换热装置内污泥通道口径大于50mm，检修维护方便。
12.更进一步的，所述厌氧反应区配套设置有两相分离装置，两相分离装置包括消化液泵和两相分离机，消化液出料泵通过消化液管将设置于厌氧反应区内的消化液吸入口吸入的消化液送入两相分离机的消化液进料口，两相分离机将消化液分离为固相污泥和液相沼液后分别由固相出口和液相出口排出。消化液吸入口位于厌氧反应区顶部的液面以下。
13.更进一步的，所述两相分离装置还包括污泥回流泵，固相出口排出的污泥通过污泥排放管经污泥回流泵回流，经污泥回流管和设置于厌氧反应器内的污泥回流口送入厌氧反应区。
14.本实用新型的有益效果：通过在厌氧反应区配套设置射流搅拌装置，对厌氧反应区进行高强度、完全混合式的搅拌，可以有效规避厌氧反应区内浮渣的生成、板结等问题，可以有效控制和消除进料中油脂类物质对厌氧系统的不利影响，进而达到本实用新型所述的厌氧消化系统的整体运行效率大幅提高、并且可在较高有机负荷和高含油的环境下实现长期稳定运行等技术效果。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1是根据本实用新型实施例所述的一种有机物高负荷厌氧消化处理系统的结构示意图。
17.图中： 1-厌氧反应器；2-消化液出料泵；3-消化液管；4-两相分离机；5-污泥排放管；6-污泥回流泵；7-污泥回流管； 101-厌氧反应区；102-沼气缓冲区；103-循环进料口；104-循环进料管；105-射流循环泵；106-下层射流管；107-下层射流搅拌器；108-上层射流管；109-上层射流搅拌器；110-外膜；111-内膜；112-鼓风机；113-吹风管；114-沼气出口；115-消化液吸入口；116-污泥回流口；117-污泥循环泵；118-污泥进料管；119-热交换器；120-污泥出料管；121-沼气吸入口；122-沼气吸入管；401-消化液进料口；402-固相出口；403-液相出口。
具体实施方式
18.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
19.如图1所示，根据本实用新型实施例所述的一种有机物高负荷厌氧消化处理系统，包括厌氧反应器1，所述厌氧反应器1顶部由设置有预留空间的柔性膜密封，所述厌氧反应器1密封空间内包括液面以下的厌氧反应区101和液面以上的沼气缓冲区102。所述沼气缓冲区102设置有沼气出口114。所述厌氧反应区101配套设置有射流搅拌装置、热交换装置和两相分离装置。
20.其中，柔性膜包括内膜111和外膜110，外膜110通过鼓风机112与吹风管113维持形状，内膜111通过沼气贮存量自由涨缩，沼气出口114位于内膜111底部。
21.射流搅拌装置包括循环进料口103、射流循环泵105和射流搅拌器，循环进料口103位于厌氧反应区101上部并处于液面以下，射流循环泵105为切割泵。循环进料口103与射流循环泵105通过循环进料管104连通，循环进料管104一端与循环进料口103连通、循环进料管104另一端穿出厌氧反应器1后与射流循环泵105连通。射流搅拌器包括位于厌氧反应区101上部的上层射流搅拌器109和位于厌氧反应区101下部的下层射流搅拌器107，上层射流搅拌器109通过上层射流管108与射流循环泵105连通，下层射流搅拌器107通过下层射流管106与射流循环泵105连通。射流循环泵105可通过沼气吸入口121负压吸入部分沼气，沼气吸入口121位于沼气缓冲区102内，并通过沼气吸入管122与射流循环泵105相连。
22.热交换装置包括污泥循环泵117、污泥进料管118、污泥出料管120和热交换器119，污泥循环泵117通过污泥进料管118将厌氧反应区101内污泥送往热交换器119，污泥在热交换器119内进行换热后经污泥出料管120回到厌氧反应区101内。热交换装置可分别与热水、循环冷却水进行换热，分别应用于升温或冷却工况。厌氧厌氧反应器1可分别在中温（35
±
3℃）、高温（55
±
3℃）条件下运行，罐内温度变化范围控制在
±
0.5℃/天。热交换装置采用防污堵、快拆卸设计，换热装置内污泥通道口径大于50mm。
23.两相分离装置包括残消化液出料泵2、两相分离机4和污泥回流泵6，消化液出料泵2通过消化液管3将设置于厌氧反应区101内的消化液吸入口115吸入的消化液送入两相分离机4的消化液进料口401，两相分离机4将消化液分离为固相污泥和液相残留液后分别由固相出口402和液相出口403排出。固相出口402排出的污泥通过污泥排放管5经污泥回流泵7回流，经污泥回流管7和设置于厌氧反应器1内的污泥回流口116排入厌氧反应区101。污泥
回流口116位于厌氧反应区101顶部的液面以下，消化液吸入口位于厌氧反应区101下部。
24.为了方便理解本实用新型的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本实用新型的上述技术方案进行详细说明。
25.在具体使用时，根据本实用新型所述的厌氧消化系统，将含固废料投入厌氧反应器1后在厌氧反应器1内形成液面以上的沼气缓冲区102和液面以下的厌氧反应区101，射流循环泵105将设置于厌氧反应区101上部的循环进料口103附近的含固废料经过循环进料管104牵引至射流循环泵105内进行切割，切割后的含固废料经过上层射流管108和下层射流管106流入与之对应的位于厌氧反应区101上部的上层射流搅拌器109和位于厌氧反应区101下部的下层射流搅拌器107，再由上层射流搅拌器109和下层射流搅拌器107将切割后的含固废料高压喷射进入厌氧反应区101内，对厌氧反应区101起到射流搅拌的目的，以此在厌氧反应区101形成一个完整的循环切割过程。同时，在厌氧反应区101设置沼气吸入口121，射流循环泵105可通过沼气吸入口121负压吸入部分沼气，并通过沼气吸入管122与射流循环泵105相连，射流循环泵105的叶轮高速旋转将吸入的气、水混合，再分别经下层射流搅拌器107和上层射流搅拌器109喷射入厌氧反应区101内。厌氧反应区101内的固体物料在循环过程中不断被切割，防止杂质堵塞设备及管道，通过上下两层的射流搅拌设置，使得搅拌强度和搅拌范围均得以保持在较高水平，同时采用水力射流搅拌的同时辅以沼气搅拌的运行方式，可提高搅拌效率，防止罐内液面结壳、板结，实现物料形成上下大比例循环，达到完全混合的目的，使得整套系统可在进料含固率较大、高含油的环境条件下正常运行。
26.根据工况需要，污泥循环泵117将厌氧反应区101内的含固废料经过污泥进料管118送入热交换器119进行加热或者冷却后经过污泥出料管120送回厌氧反应区101，以此在厌氧反应区101形成一个完整的循环加热或冷却过程。
27.消化液出料泵2将在厌氧反应区101内完成初步厌氧消化后的消化液通过消化液管3将设置于厌氧反应区101内的消化液吸入口115吸入的消化液送入两相分离机4的消化液进料口401，两相分离机4将消化液分离为固相污泥和液相残留液后分别由固相出口402和液相出口403排出。固相出口402排出的污泥通过污泥排放管5经污泥回流泵6回流，经污泥回流管7和设置于厌氧反应器1内的污泥回流口116排入厌氧反应区101。
28.在本实用新型的一个具体实施例中，两相分离机4为两相卧式螺旋离心机，采用无锥段结构设计，包括：消化液进料口401、固相出口402、液相出口403，以及罩壳、基座、转鼓、螺旋轴、驱动电机、液压差速器、主轴承座、皮带轮。厌氧反应器1内消化液经消化液出料泵2吸入后经消化液管3送至两相分离机4消化液进料口401，工作时转鼓、螺旋轴同时同向高速旋转，转鼓与螺旋轴在差速器的作用下形成5-30转/分的差转速（可由变频器控制自动调节），当消化液由消化液进料口401从中心轴孔进入到高速旋转的转鼓内时，在离心力的作用下液体中的悬浮物会进速与水产生分离沉降积聚在内壁中，分离后的滤液由水层内圈满至液相出口403经堰板溢水，浓缩污泥在螺旋轴的推运到固相出口402排出。在本实用新型的一个具体实施例中，两相分离机4可通过差转速控制液相出口的污泥浓度，通过出水口排泥达到剩余污泥排放的目的。
29.在本实用新型的一个具体实施例中，罐体1的厌氧反应区101的污泥浓度可达30-50g/l。
30.在本实用新型的一个具体实施例中，罐体1的厌氧反应区101内的有机负荷可以达
到5.0kgvs/(m3·
d)以上。
31.在本实用新型的一个具体实施例中，厌氧消化系统可耐受的进料油类的浓度达到30-50kg/m3以上。
32.综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，通过在厌氧反应区101配套设置射流搅拌装置，对厌氧反应区101进行高强度的搅拌，从而使得厌氧反应区101内的液面结壳、板结等不利现象得到有效控制，进而达到本实用新型所述的厌氧消化系统的整体运行效率大幅提高、并且可在较高含固率、高含油的环境下运行等技术效果。
33.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种有机物高负荷厌氧消化处理系统，其特征在于：包括厌氧反应器（1），所述厌氧反应器（1）顶部由设置有预留空间的柔性膜密封，所述厌氧反应器（1）密封空间内包括液面以下的厌氧反应区（101）和液面以上的沼气缓冲区（102），所述沼气缓冲区（102）设置有沼气出口（114），所述厌氧反应区（101）配套设置有射流搅拌装置。2.如权利要求1所述一种有机物高负荷厌氧消化处理系统，其特征在于：所述柔性膜包括内膜（111）和外膜（110），所述内膜（111）和所述外膜（110）之间形成密封空间，所述外膜（110）通过吹风管（113）与鼓风机（112）连接。3.如权利要求1所述一种有机物高负荷厌氧消化处理系统，其特征在于：所述射流搅拌装置包括循环进料口（103）、循环进料管（104）、射流循环泵（105）和射流搅拌器，所述循环进料管（104）一端与所述循环进料口（103）连通，所述循环进料管（104）另一端穿出所述厌氧反应器（1）后与所述射流循环泵（105）连通，所述射流搅拌器位于所述厌氧反应区（101）。4.如权利要求3所述一种有机物高负荷厌氧消化处理系统，其特征在于：所述射流搅拌器包括位于所述厌氧反应区（101）上部的上层射流搅拌器（109）和位于所述厌氧反应区（101）下部的下层射流搅拌器（107），所述上层射流搅拌器（109）通过上层射流管（108）与所述射流循环泵（105）连通，所述下层射流搅拌器（107）通过下层射流管（106）与所述射流循环泵（105）连通，所述射流循环泵（105）连接有沼气吸入管（122），所述沼气吸入管（122）的一端设有可通过负压吸入部分沼气的沼气吸入口（121），所述沼气吸入口（121）位于沼气缓冲区（102）内。5.如权利要求4所述一种有机物高负荷厌氧消化处理系统，其特征在于：所述厌氧反应区（101）配套设置有热交换装置，所述热交换装置包括污泥循环泵（117）、污泥进料管（118）、污泥出料管（120）和热交换器（119），所述热交换器（119）的物料进口与物料出口分别通过所述污泥进料管（118）和所述污泥出料管（120）与所述厌氧反应区（101）连通，所述污泥循环泵（117）设置于所述污泥进料管（118）途中。6.如权利要求5所述一种有机物高负荷厌氧消化处理系统，其特征在于：所述热交换装置内污泥通道口径大于50mm。7.如权利要求1所述一种有机物高负荷厌氧消化处理系统，其特征在于：所述厌氧反应区（101）配套设置有两相分离装置，所述两相分离装置包括消化液出料泵（2）、两相分离机（4）、消化液吸入口（115）和消化液管（3），所述消化液管（3）一端与所述消化液吸入口（115）连通，所述消化液管（3）另一端经过所述消化液出料泵（2）后与所述两相分离机(4)的消化液进料口(401)连通,所述两相分离机(4)将消化液分离为固相污泥和液相沼液后分别由固相出口(402)和液相出口(403)排出。8.如权利要求7所述一种有机物高负荷厌氧消化处理系统,其特征在于:所述两相分离装置还包括污泥回流泵(6),所述污泥回流泵(6)通过污泥排放管(5)与所述固相出口(402)连通,通过所述污泥回流泵(6)和所述两相分离机(4)浓缩的污泥经污泥回流管(7)和设置于所述厌氧反应器(1)内的污泥回流口(116)送入所述厌氧反应区(101)。9.如权利要求7或8所述一种有机物高负荷厌氧消化处理系统,其特征在于：所述消化液吸入口(115)位于所述厌氧反应区(101)顶部的液面以下。10.如权利要求7或8所述一种有机物高负荷厌氧消化处理系统,其特征在于：所述两相分离机(4)为两相卧式螺旋离心机、叠螺式污泥脱水机或螺旋挤压脱水机。

技术总结
本实用新型公开了一种有机物高负荷厌氧消化处理系统，包括厌氧反应器，所述厌氧反应器顶部由设置有预留空间的柔性膜密封，所述厌氧反应器密封空间内包括液面以下的厌氧反应区和液面以上的沼气缓冲区，所述沼气缓冲区设置有沼气出口，所述厌氧反应区配套设置有射流搅拌装置。通过在厌氧反应区配套设置射流搅拌装置，对厌氧反应区进行高强度、完全混合式的搅拌，可以有效规避厌氧反应区内浮渣的生成、板结等问题，可以有效控制和消除进料中油脂类物质对厌氧系统的不利影响，进而达到本实用新型所述的厌氧消化系统的整体运行效率大幅提高、并且可在较高有机负荷和高含油的环境下实现长期稳定运行等技术效果。现长期稳定运行等技术效果。现长期稳定运行等技术效果。


技术研发人员：刘玮 温瑛 郭非凡 赵英杰
受保护的技术使用者：普拉克环保系统（北京）有限公司
技术研发日：2021.11.12
技术公布日：2022/5/25