本實用新型涉及城市污水廠剩余污泥的減量化處理和資源化利用裝置，具體是涉及剩余污泥聯合秸稈共發酵產酸裝置。

背景技術：

剩余污泥的處理處置難度大、費用高，如何妥善處理剩余污泥已成為城鎮污水處理廠面臨的一大難題。研究表明，污水廠每天產生的初沉污泥和活性污泥本身就是比較穩定、可靠的可資源化利用的碳源。這些污泥含有豐富的有機物，通過合理的處理手段，如厭氧發酵，不僅能實現污泥減量，而且能夠產生易生物降解的溶解性有機物(SCOD)及揮發性脂肪酸(VFAs)。揮發性脂肪酸作為生物脫氮除磷碳源回用到污水廠，可以強化對污水中氮磷等營養物的去除，對南方地區低碳源城市污水廠的達標排放和提標改造具有現實意義。但目前許多中小城鎮污水廠剩余污泥的碳氮比(C/N)較低，不利于厭氧微生物代謝，產酸效率低。

近年來，農作物秸稈成為農業生產地區面源污染的新源頭，因缺乏成熟經濟的處置技術，每年夏、秋收季節，總有秸稈在田間焚燒，不僅成為大氣污染的一大來源，還造成秸稈資源極大浪費。秸稈中含有大量的纖維素和半纖維素，這些物質在厭氧微生物作用下發酵降解后，能夠產生很多具有高附加值的物質，如氫氣、甲烷和揮發性脂肪酸等。將秸稈作為外加碳源添加至剩余污泥厭氧發酵過程，可以促進污泥發酵產酸過程中蛋白質的轉化，增加揮發酸的累積量，解決了剩余污泥因碳氮比低而產酸效率低等問題。

因此，設計開發針對秸稈和剩余污泥聯合厭氧裝置，該裝置可在適當的預處理條件下，達到細胞破壁(破壁作用)目的的同時，一定程度上破壞木質纖維的穩定結構(破穩作用)，從而提高污泥有機質的能源轉化效率并充分實現有機固體廢棄物循環利用，實現剩余污泥的減量化、資源化和農業固體廢棄物的無害化、資源化。

技術實現要素：

本實用新型提供了一種秸稈聯合剩余污泥厭氧發酵產酸裝置，該裝置將污水廠剩余污泥處理處置與農業廢棄物利用有機結合起來，剩余污泥和秸稈在厭氧裝置中進行連續發酵產揮發性脂肪酸，產生的發酵液可作為碳源回用于污水處理工藝，從而實現固體廢棄物(城市剩余污泥和農業秸稈)的資源化利用。

一種應用于秸稈聯合剩余污泥共發酵產酸的裝置，所述發酵產酸裝置包括厭氧罐體，保溫系統、攪拌系統和控制系統，所述厭氧罐體包括包括主罐體和保溫層，所述主罐體設有進料裝置和出料裝置，所述進料裝置與主罐體的上端相貫通，所述出料裝置與主罐體的下端相貫通，所述保溫層設置在主罐體的外部，所述保溫層連接保溫系統，所述攪拌系統設置在主罐體上，所述控制系統與保溫系統、攪拌系統和所述進出料裝置連接。

為了進一步實現本實用新型，所述主罐體的器壁的側面內部設有溫度探頭，超聲波液位計和pH檢測儀。

為了進一步實現本實用新型，所述控制系統與溫度探頭，超聲波液位計和pH檢測儀連接。

為了進一步實現本實用新型，所述保溫系統包括連接管，循環水泵，水箱和加熱棒，所述連接管設置在保溫層的上下兩端，所述連接管左端與保溫層相通，所述循環水泵設置在連接管上，所述連接管的右端連接有水容器，所述加熱棒設置在水容器內部。

為了進一步實現本實用新型，所述攪拌系統包括攪拌系統自下至上主要包括由攪拌槳，攪拌軸，軸封、支撐座、傳動裝置、減速器和變頻電機構成，軸封、支撐座、傳動裝置、減速器和變頻電機均設置在厭氧罐體的上端，所述電機縱向設置，所述電機安裝有減速器，所述電機的輸出軸與攪拌軸縱向固定連接，所述攪拌槳設置在攪拌軸上，所述攪拌槳深入罐體底部。

為了進一步實現本實用新型，所述主罐體的上端還設有加堿裝置。

為了進一步實現本實用新型，所述攪拌系統包括攪拌槳、攪拌軸、電機、軸承、和減震基座，所述電機設置在減震基座上，所述減震基座固定設置在主罐體的上端，所述減震基座的中部設有通孔，所述攪拌軸穿過通孔，所述攪拌軸與減震基座之間設有軸承，所述電機的輸出軸與攪拌軸固定連接，攪拌槳安裝在攪拌軸的周面。

為了進一步實現本實用新型，所述攪拌槳包括第一列槳葉、第二列槳葉，所述第一列槳葉、第二列槳葉設置在所述攪拌軸的周面，所述第一列槳葉與所述第二列槳葉交錯排列，所述第一列槳葉的攪拌面與水平面之間的夾角為鈍角，所述第二列槳葉的攪拌面與水平面之間的夾角為銳角，所述第一列槳葉、第二列槳葉的攪拌面上分別設有多個第一凹槽、第二凹槽。

為了進一步實現本實用新型，所述第一槳葉的攪拌面與所述水平面之間的夾角為130°，所述第二槳葉的攪拌面與所述水平面之間的夾角為50°。

為了進一步實現本實用新型，所述電機為步進電機，所述控制系統為PLC控制系統。

有益效果：

1、本實用新型提供了一種秸稈聯合剩余污泥厭氧發酵產酸裝置，該裝置將污水廠剩余污泥處理處置與農業廢棄物利用有機結合起來，剩余污泥和秸稈在厭氧裝置中進行連續發酵產揮發性脂肪酸，產生的發酵液可作為碳源回用于污水處理工藝，從而實現固體廢棄物(城市剩余污泥和農業秸稈)的資源化利用。

2、本實用新型通過PLC自動控制與溫度探頭，超聲波液位計，pH檢測儀和加堿裝置，以及進出料裝置、保溫系統，攪拌系統控制連接，實現自動控制發酵過程。

3、本實用新型通過設有減震裝置，能夠減輕攪拌軸產生的震動，使電機工作穩定，通過攪拌軸與減震基座之間設有軸承，使減震基座承受大部分負荷，大大減輕了齒輪的磨損，提高設備的使用壽命。

4、本實用新型通過攪拌槳包括第一列槳葉、第二列槳葉，第一列槳葉、第二列槳葉的攪拌面均與水平面呈一定的角度，第一槳葉、第二槳葉傾斜設置，減少第一槳葉、第二槳葉在攪拌時的阻力，同時設置的第一凹槽、第二凹槽使得物料與第一槳葉、第二槳葉之間的摩擦大，便于帶動物料，攪拌效率高，物料混合均衡，能量和藥物傳遞性能強，有利于促進產酸反應進行；有利于減少氣泡產生，保障發酵處于厭氧環境。

5、本厭氧裝置結構嚴密，耐腐蝕性好，有良好的攪拌和混合性能以及高效的熱量、質量、動量傳遞性能；在保持生物反應要求的前提下，降低耗能，有良好的熱量交換性能，以維持生物反應的最適合溫度；有合理的儀表控制。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型的控制系統原理圖；

圖3為實施例二的結構示意圖；

圖4為實施例二的攪拌軸與第一列槳葉、第二列槳葉連接的主視圖；

圖5為實施例二的攪拌軸與第一列槳葉、第二列槳葉連接的側視圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步地詳細的說明，這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本實用新型的基本結構，本具體實施的方向以圖1方向為標準。

本實用新型提供了一種秸稈聯合剩余污泥厭氧發酵產酸裝置，該裝置將污水廠剩余污泥處理處置與農業廢棄物利用有機結合起來，剩余污泥和秸稈在厭氧裝置中進行連續發酵產揮發性脂肪酸，產生的發酵液可作為碳源回用于污水處理工藝，從而實現固體廢棄物(城市剩余污泥和農業秸稈)的資源化利用。

該裝置主要包括厭氧罐體1、保溫系統2、攪拌系統3和控制系統4，其中，厭氧罐體1主要包括主罐體11和保溫層12，其中保溫層12設置在主罐體11的外部，主罐體11的材質選用具有良好的耐腐蝕性和耐熱性的，本實用新型優選采用高鎳鉻鋼，有較好的耐腐蝕性和耐熱性。與一般不銹鋼相比，其含有少量的鈦，鈦的加入可防止晶間腐蝕，因為鈦是一種具有高化學活性的金屬，它對大多數腐蝕介質都呈現出特別優異的耐腐蝕性。另外，這種材質在高溫下仍有很高的強度，在低溫下仍有很好的塑性和韌性；

主罐體11上端設有進料口111，與主罐體11的內腔貫通，進料口111上設有進料管和閥門和進料泵，用來將預濃縮后的污泥泵入罐體內，以及在進料口111的對稱位置設有設備監測孔，主罐體11的器壁的側面內部設有溫度探頭112，超聲波液位計113，pH檢測儀114，以監控系統的進出泥量、溫度和pH，主罐體11的上端還設有加堿裝置115，可采用連接管和閥門以及加堿泵組成，主體罐11底部下底為橢圓形封頭，中心位置設置出料口116，出料口116下端設置有電磁閥和不銹鋼污泥泵(圖中未示)，用以控制厭氧罐的排泥，主罐體11中部對稱設置兩個玻璃觀察孔(圖中未示)，通過照明燈的照射，可以清晰地觀察發酵液的傳質形態和污泥狀況；

保溫層12材質選用不銹鋼，保溫層12與主罐體11通過水進行傳熱，保溫層12與主罐體11之間具有空隙，空隙內填充水。

保溫系統2包括連接管21，循環水泵22，水箱23，加熱棒24，其中，連接管21設置在保溫層12的上下兩端，且連接管21左端與保溫層12相通，底端的連接管21上設有循環水泵22，連接管21的右端連接有水箱23，水箱內裝滿水，水箱23內設有加熱棒24，溫度探頭113設置在主罐體11的內部，溫度探頭113能夠檢測到主罐體11內部的溫度，溫度探頭113檢測厭氧罐內部水溫值低于設定溫度時，控制系統4啟動循環水泵22，循環水泵22實現保溫層內水體和加溫水箱23內水體交換，同時熱水箱23內加熱棒24開始工作，熱水由循環水泵22將其由下至上經過保溫夾層，并回流至熱水箱23，實現熱水與厭氧罐的熱交換，如此周而復始的工作，保溫層12內水溫和熱水箱溫度平衡，保溫層通過熱交換提升厭氧罐內液體溫度，直至厭氧罐內液體溫度達到設定值。

攪拌系統3在厭氧罐中心軸向設置，攪拌系統3自下至上主要包括由攪拌槳31，攪拌軸32，軸封、支撐座、傳動裝置、減速器和變頻電機33構成，軸封、支撐座、傳動裝置、減速器和變頻電機33均設置在厭氧罐體1的上端，電機33縱向設置，電機33安裝有減速器，電機33的輸出軸與攪拌軸32縱向固定連接，攪拌槳31深入罐體底部，攪拌槳31為兩葉式，固定連接攪拌軸32在周面上，從上至下設置為多個，槳葉式攪拌器使物料在縱向上由下而上循環，防止物料在底部堆積，提升厭氧罐內部剩余污泥和秸稈的混合效果，物料混合均衡，能量和藥物傳遞性能強，有利于促進厭氧產酸反應進行；而且減少氣泡產生，保持發酵厭氧環境。該裝置采用的攪拌系統有效地保證發酵過程傳熱和傳質。

控制系統4為基于PLC的厭氧發酵自動控制系統，運行分為單體手動操作和自動控制系統兩種工作方式，手動/自動控制工作方式可不停機切換。PLC控制系統4與溫度探頭112，超聲波液位計113，pH檢測儀114和加堿裝置115，以及進出料裝置、保溫系統2，攪拌系統3控制連接，實現發酵過程自動控制。

本實用新型的工作過程：厭氧產酸系統日常運行采用PLC自動控制，污泥停留時間為8d，系統序批式運行，每日定時開啟出泥電磁閥和排泥泵，從厭氧罐排出混合液至指定液位，之后順序開啟進泥泵，將預濃縮后的污泥泵入罐體內至指定液位。進、出泥過程中，攪拌器一直開啟(轉速50r/min)，以使物料混合均勻，并保持穩定的污泥停留時間。進泥完畢后，系統根據監測到的pH自動開啟加堿泵(堿為氫氧化鈉)，保持系統pH穩定在10.0左右，進入正常的產酸過程。

發酵產物從出料口116排出并收集，在氮磷回收裝置內實現固液分離，發酵液作為碳源回用于污水處理工藝，濾渣回收氮磷資源。

外界溫度未達到發酵所需溫度時，系統自動開啟保溫系統2，通過熱交換器保障厭氧罐達到預定溫度。

實施例二

本實施例在實施例一的基礎上，考慮到攪拌系統3的攪拌效率以及在攪拌過程中會產生振動，為了克服這一問題，本實施例的攪拌系統還可采用以下方式實現，攪拌系統3包括攪拌槳31、攪拌軸32、電機33、軸承34、和減震基座35。攪拌槳葉31、減震基座35固定設置在主罐體11的上端，減震基座35的中部設有通孔，攪拌軸32穿過通孔，攪拌軸32與減震基座35之間設有軸承34，通過減震基座35承受大部分負荷，大大減輕了齒輪的磨損，減震基座35上設有電機33，電機33的輸出軸與攪拌軸32固定連接，從而電機33驅動攪拌軸轉動，攪拌槳31安裝在攪拌軸32的兩端。

上述電機33為步進電機可對攪拌軸32正反轉，攪拌槳31包括第一列槳葉311、第二列槳葉312，其中第一列槳葉311、第二列槳葉312設置在攪拌軸32的周面，且第一列槳葉311和第二列槳葉312交錯排列，第一列槳葉311的攪拌面3111與水平面310之間的夾角A為鈍角，第二列槳葉312的攪拌面3121與水平面310之間的夾角A位銳角，減少了第一列槳葉311、第二列槳葉312在攪拌時的阻力，第一列槳葉311、第二列槳葉312的攪拌面3111、3121上設有多個第一凹槽3112、3122，增大了第一列槳葉311、第二列槳葉312與物體之間的摩擦，便于帶動物料。

本實用新型優選第一列槳葉311、第二列槳葉312分別包括沿軸向排列的三個第一列槳葉311、第二列槳葉312。

其中，第一槳葉311的第一攪拌面3111與水平面310之間的夾角A為130°，第二例槳葉312的第二攪拌面3121與水平面310之間的夾角為50°。

第一凹槽3112、第二凹槽3122的數量均為四個，其中截面均呈V形，但局限于此。

本實施例中的攪拌裝置，啟動電機33，帶動攪拌軸32正轉，同時攪拌軸31上的三個第一槳葉311、三個第二槳葉312分別通過第一攪拌面3111的第一凹槽3112和第二攪拌面3121的第二凹槽3122帶動物料同時往一個方向攪拌，當電機33反轉時，三個第一槳葉311、三個第二槳葉312帶動物料往相反方向攪拌，本實用新型的攪拌裝置便與帶動物料，阻力小，攪拌效率高。

其它均與實施例一相同，在此不做描述。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施方式，本實用新型并不局限于上述實施方式，在實施過程中可能存在局部微小的結構改動，如果對本實用新型的各種改動或變型不脫離本實用新型的精神和范圍，且屬于本實用新型的權利要求和等同技術范圍之內，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型。