CN112744906B - 一种曝气装置及好氧生态移动床 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种曝气装置及好氧生态移动床，其中曝气装置包括进气管，所述进气管将外部的空气输送到罐体内；出气管，所述出气管将罐体内发酵过程中产生的气体输送到所述罐体的外部；以及连接所述进气管的曝气管，所述曝气管将进气管输入的气体均匀地排放到罐体的各个位置。好氧生态移动床包括罐体，设置在所述罐体的顶部的进料装置，所述进料装置将污泥输送到所述罐体内，所述进料装置的下方设置有布料装置；设置在所述罐体内的曝气装置；其中，所述曝气装置将外部的空气输送到罐体内，污泥在氧气的作用下进行生物干化反应，所述曝气装置还将罐体内发酵过程中产生的气体输送到所述罐体的外部。

Description

一种曝气装置及好氧生态移动床

技术领域

本发明涉及一种曝气装置及好氧生态移动床，属于污泥处理领域。

背景技术

随着我国污水处理率和污水处理程度的不断提高，城市污泥产量也逐年增加。城市污泥是以好氧微生物为主体，同时包括混入污水中的泥砂、纤维和动植物残体等固体物质，以及吸附的有机物、重金属、病菌、虫卵等物质。大量的城市污泥若不加以妥善处置，将会造成严重的二次污染。

目前污泥处置的方法主要有填埋、土地利用和焚烧等。由于城市污泥通常含水率较高，经浓缩脱水处理后仍高达80％左右，具有体积庞大、不利运输、性质不稳定等特点。直接填埋将会占用大量土地，同时会产生渗滤液污染地下水；土地利用则因运输量大、分散困难、容易污染地下水而受到很大限制；直接焚烧也会因为含固率低而导致热值太低，无法维持有效自燃而需耗费大量辅助燃料，使处置成本明显增加。因此，对城市污泥进行干化处理、降低污泥含水率，是解决目前在污泥处置过程中所遇到的许多问题的关键。

传统的污泥干化法采用污泥干化场的形式，将污泥堆积在室外的干化场，通过自然通风和重力作用对污泥进行干化。现代化的干化工艺主要为热干化，即通过外加热源将污泥中水分蒸发的一种工艺，它具有占地面积小、减量化明显、产品用途灵活等优点。但是热干化工艺也存在很多问题，主要是投资和运行费用高、设备运行能耗高，并且具有粉尘***安全隐患，难以在我国进行大面积推广应用。因此，发展一种更经济、更节能的干化技术成为我国城市污泥处理的迫切需要。

生物干化最早是由美国康奈尔大学jewell等人于1984年研究牛粪生物干燥的操作参数时提出的，有时也叫做生物干燥、生物稳定。生物干化是通过采取过程控制手段，利用微生物高温好氧发酵过程中有机物降解所产生的生物能，配合强制通风促进水分的蒸发去除，从而实现快速干化的一种处理工艺。

目前国内外生物干化工艺形式多样，常用的生物干化技术有条垛式发酵干化及发酵槽式发酵干化。条垛式发酵一般为露天发酵，一般将原料混合物堆成长条形的条垛，其断面可是梯形也可是三角形，是一种常见的好氧发酵方法。条垛太大，中心易产生厌氧区，翻垛时产生臭气；垛太小，散热迅速，难以保证杀灭病原体和杂草种子。发酵槽式发酵在厂房或隧道仓中进行，可分为阳光棚发酵槽和隧道式发酵仓两类，目前常用的发酵工艺普遍存在传质不均匀，发酵时间长；***占地面积大；臭味大，难于收集及处理等问题。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种曝气装置及好氧生态移动床，采用密闭式设计，无臭气外溢，无需二次增加成本安装昂贵的除臭***，可直接安装在厂区，进行污泥集中处置，在处理污泥的过程中，产生的热量进行自我干化。

本发明的一个方面，提出了一种曝气装置，包括：

进气管，所述进气管将外部的空气输送到罐体内；

出气管，所述出气管将罐体内发酵过程中产生的气体输送到所述罐体的外部；以及

连接所述进气管的曝气管，所述曝气管将进气管输入的气体均匀地排放到罐体的各个位置；

其中，空气通过所述进气管进入到罐体内，并通过所述曝气管均匀地排放到罐体内，经过罐体内发酵后产生的气体通过所述出气管排出罐体外。

本发明的进一步改进在于，所述进气管的端部连接有环形管，所述曝气管竖直连接在所述环形管上，并且所述曝气管上设置有若干曝气孔；

其中，所述进气管的气体通过环形管进入到所述曝气管，并通过所述曝气孔排入所述罐体内。

本发明的进一步改进在于，所述曝气管上设置有若干伸缩节，所述曝气管通过所述伸缩节调节长度。

本发明的进一步改进在于，所述进气管在罐体的外部连接有曝气风机，所述曝气风机将空气通过进气管传递到所述环形管和曝气管，并为气体通过曝气孔排入到所述罐体内提供压力。

本发明的进一步改进在于，所述出气管在所述罐体的外部连接有引风机，所述引风机通过所述出气管将罐体内的气体抽出。

本发明的进一步改进在于，所述引风机的输出端设置有空气净化装置。

本发明的进一步改进在于，所述进气管和所述出气管通过热交换器发生热交换。

本发明的另一个方面，提出了一种好氧生态移动床，包括：

罐体，

设置在所述罐体的顶部的进料装置，所述进料装置将污泥输送到所述罐体内，所述进料装置的下方设置有布料装置；

设置在所述罐体内的曝气装置，所述曝气装置为根据权利要求1至7中任一项所述的曝气装置，并且所述曝气装置设置在所述进料装置的下方，并且所述曝气装置的高度低于污泥的堆放高度；

其中，所述曝气装置将外部的空气输送到罐体内，污泥在氧气的作用下进行生物干化反应，所述曝气装置还将罐体内发酵过程中产生的气体输送到所述罐体的外部。

本发明的进一步改进在于，所述罐体的底部设置有出料装置，污泥经过干燥后通过所述出料装置排出罐体外。

本发明的进一步改进在于，所述罐体内设置有支撑架，所述支撑架连接所述曝气装置，使所述曝气管处于设定的高度。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的一种好氧生态移动床，高效、低耗、环境友好、占地小的好氧发酵技术，其改进之处是采用横向曝气及竖向重力流设计，解决传统生物干化占地面积大、翻堆困难、能耗高的问题。并且，具有强大的干化减量能力，干泥含水率≤20％-50％可调，减量高达80％以上，颠覆传统干化方式存在的干泥含水率高、减量能力弱的技术瓶颈。

本发明的好氧生态移动床无需外加热源，无需外加辅料，无需添加额外菌种，利用污泥中的微生物自身生长繁殖所放出的大量生物能进行干化，仅污泥输送及曝气风机需要耗电，运行成本低。实现55-80℃中温堆肥5d以上，满足堆肥要求，可作园林绿化用肥料。采用竖向重力流设计，无需翻堆，竖向设计占地面积极小，仅为常规堆肥占地面积的10％；

本发明的曝气装置，利用微生物新陈代谢过程中产生的热量进行自我干化，干化过程中产生的热气通过引风机进入热交换器中，对进风进行预热，实现热能循环，使微生物处于最佳反应温度。

同时，无臭气排放，无需除臭。整套设备***采用密闭式设计，无臭气外溢，无需二次增加成本安装昂贵的除臭***，可直接安装在厂区，进行污泥集中处置，冷凝水可直排，无需二次处理。采用了密闭式***设计，无热量损失，冬天亦可高效运行，无热损，百分百热利用，不受季节限制。

本发明中的罐体全密闭，在55-80℃中温工作，粉尘浓度＜60g/m3，颗粒温度＜70℃，无扬尘与***隐患，出料温度＜50℃，无需二次冷却，可直接储存，安全性高。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1所示为本发明的一个实施例的好氧生态移动床和曝气装置的结构示意图；

图2所示为本发明的一个实施例的好氧生态移动床的结构俯视图；

图3所示为本发明的一个实施例的好氧生态移动床和曝气装置的结构示意图；显示了具有伸缩节的曝气管。

附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

在附图中各附图标记的含义如下：1、罐体，2、曝气装置，11、进料装置，12、布料装置，13、出料装置，20、进气管，21、出气管，22、环形管，23、曝气管，24、曝气孔，25、伸缩节。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。

图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的曝气装置，包括进气管20，所述进气管20将外部的空气输送到罐体1内。所述曝气装置还包括出气管21，所述出气管21将罐体1内发酵过程中产生的气体输送到所述罐体1的外部。所述曝气装置还包括连接所述进气管的曝气管，所述曝气管将进气管输入的气体均匀地排放到罐体1的各个位置。其中，空气通过所述进气管20进入到罐体1内，并通过所述曝气管23均匀地排放到罐体1内，经过罐体1内发酵后产生的气体通过所述出气管21排出罐体1外。

在一个实施例中，所述进气管20的端部连接有环形管22，环形管22水平设置在罐体1的上部，并且所述环形管22上竖直连接有若干曝气管23。其中，曝气管23固定在环形管22的下面，竖直向下设置。曝气管23上设置有若干曝气孔24，环形管22上也可以设置曝气孔24。发酵过程中，所述进气管20引入外部的气体，并通过环形管22进入到所述曝气管23，最后通过曝气管23上的曝气孔24排入所述罐体1内。优选地，曝气孔24采用横向曝气方式，风阻小，能耗低。

在一个优选的实施例中，所述曝气管23上设置有若干伸缩节25，伸缩节25套接设置，并且各个伸缩节25之间可以伸缩。所述曝气管23通过所述伸缩节25调节长度。

在调节曝气管23的长度时，首先根据罐体1的高度设计曝气管23的高度，再通过调节伸缩节25来调节曝气管23的长度，并且确保在套接的部分中缩回的伸缩节25与套在外部的伸缩节25的曝气孔24相对应。

在一个实施例中，所述进气管20在罐体1外部连接有曝气风机，曝气风机将外部的空气通过进气管20泵送到环形管22，并在环形管22上通过曝气管23排入罐体1内。所述曝气风机将空气通过进气管20传递到所述环形管22和曝气管23，并为气体通过曝气孔24排入到所述罐体1内提供压力。

在一个实施例中，所述出气管21连接罐体1外部的引风机，所述引风机通过出气管21将罐体1内的气体抽出。在工作的过程中，曝气风机将外部的空气通过进气管20泵送到环形管22，环形管22内的空气均匀流向各个曝气管23内，曝气管23通过排气孔将空气排入罐体1内。空气在罐体1内与污泥混合，对污泥进行干化，干化过程中产生的水蒸气经过出气口在引风机的作用下排出。

在一个实施例中，所述引风机的输出端设置有空气净化装置。从罐体1内排出的气体，经过空气净化装置净化之后排放到大气中，避免污泥中的杂质或有害气体进入大气，污染环境。

在一个实施例中，罐体1的外部设置有热交换器，热交换器的两道管路分别设置进气管20和出气管21，所述进气管20和所述出气管21通过热交换器发生热交换。在干化过程中产生的水蒸气通过引风机的作用进入热交换器中，对***的进风进行预热，实现热能循环，使微生物处于最佳反应温度，冷凝水排出。

本发明的另一个方面还提出了一种好氧生态移动床，在本实施例中，好氧生态移动床包括罐体1。罐体1为密闭的空间，罐体1的顶部设置有进料装置11，所述进料装置11将污泥输送到所述罐体1内。所述进料装置11的下方设置有布料装置12，布料装置12将污泥均匀地散落在罐体1内，所述罐体1内设置有曝气装置2，曝气装置2能够向所述罐体1内输送空气。所述曝气装置2设置在所述进料装置11的下方，并且所述曝气装置2的高度低于污泥堆放的高度。其中，所述曝气装置2将外部的空气输送到罐体1内，污泥在氧气的作用下进行生物干化反应，所述曝气装置2还将产生的水蒸气等气体输送到所述罐体1的外部。

在使用根据本实施例所述的好氧生态移动床时，污泥通过进料装置11输送到罐体1内，并在罐体1内堆积。在堆积的污泥中，通过曝气装置2输入空气，利用微生物新陈代谢过程中产生的热量进行自我干化。

在一个实施例中，所述罐体1的底部设置有出料装置13，污泥经过干燥后通过所述出料装置13排出罐体1外。

在使用根据本实施例所述的用于生物干化好氧生态移动床时，进料装置11将污泥输送至进料装置11上端，通过进料装置11将污泥均匀的分布在生物干化装置中，污泥堆放高度高于曝气装置2一定高度此高度可根据曝气管23道进出气管21的间距来确定。通过曝气风机和曝气管23向生态移动床内强制充氧，干化过程中产生的水蒸气通过引风机的作用进入热交换器中，对***的进风进行预热，实现热能循环，冷凝水直接排出。污泥通过自身重力作用，污泥向下缓慢移动，干化后的污泥由底部出料装置13排出反应器。

在一个实施例中，所述罐体1内设置有支撑架，所述支撑架连接所述曝气装置2，使所述曝气管23处于设定的高度。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。因此，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和/或修改，根据本发明的实施例作出的变更和/或修改都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种曝气装置，其特征在于，包括：

进气管(20)，所述进气管(20)将外部的空气输送到罐体(1)内；

出气管(21)，所述出气管(21)将罐体(1)内发酵过程中产生的气体输送到所述罐体(1)的外部；出气管包括设置在罐体内的内部部分和设置在罐体外的外部部分，内部部分包括若干布置在罐体内壁上的管和设置在罐体中部的管；以及

连接所述进气管的曝气管，所述曝气管将进气管输入的气体均匀地排放到罐体(1)的各个位置；

其中，空气通过所述进气管(20)进入到罐体(1)内，并通过所述曝气管(23)均匀地排放到罐体(1)内，经过罐体(1)内发酵后产生的气体通过所述出气管(21)排出罐体(1)外；

所述进气管(20)的端部连接有环形管(22)，所述曝气管(23)竖直连接在所述环形管(22)上，并且所述曝气管(23)上设置有若干曝气孔(24)；

其中，所述进气管(20)的气体通过环形管(22)进入到所述曝气管(23)，并通过所述曝气孔(24)排入所述罐体(1)内；

所述曝气管(23)上设置有若干伸缩节(25)，所述曝气管(23)通过所述伸缩节(25)调节长度；

所述进气管(20)在罐体(1)的外部连接有曝气风机，所述曝气风机将空气通过进气管(20)传递到所述环形管(22)和曝气管(23)，并为气体通过曝气孔(24)排入到所述罐体(1)内提供压力；

所述出气管(21)在所述罐体(1)的外部连接有引风机，所述引风机通过所述出气管(21)将罐体(1)内的气体抽出；

所述引风机的输出端设置有空气净化装置。

2.根据权利要求1所述的曝气装置，其特征在于，所述进气管(20)和所述出气管(21)通过热交换器发生热交换。

3.一种好氧生态移动床，其特征在于，包括：

罐体(1)，

设置在所述罐体(1)的顶部的进料装置(11)，所述进料装置(11)将污泥输送到所述罐体(1)内，所述进料装置(11)的下方设置有布料装置(12)；

设置在所述罐体(1)内的曝气装置(2)，所述曝气装置(2)为根据权利要求1或2所述的曝气装置，并且所述曝气装置(2)设置在所述进料装置(11)的下方，并且所述曝气装置(2)的高度低于污泥的堆放高度；

其中，所述曝气装置(2)将外部的空气输送到罐体(1)内，污泥在氧气的作用下进行生物干化反应，所述曝气装置(2)还将罐体(1)内发酵过程中产生的气体输送到所述罐体(1)的外部。

4.根据权利要求3所述的好氧生态移动床，其特征在于，所述罐体(1)的底部设置有出料装置(13)，污泥经过干燥后通过所述出料装置(13)排出罐体(1)外。

5.根据权利要求4所述的好氧生态移动床，其特征在于，所述罐体(1)内设置有支撑架，所述支撑架连接所述曝气装置(2)，使所述曝气管(23)处于设定的高度。

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