公布日：2022.07.15
申请日：2022.03.10
分类号：C02F11/04(2006.01)I;C02F11/02(2006.01)I;B01D53/84(2006.01)I;B01D53/52(2006.01)I;C10L3/10(2006.01)I;B08B3/02(2006.01)I
摘要
本发明公开了一种气液两相内脱硫高效厌氧消化池，配置有沼气循环搅拌系统、污泥外循环加热系统和纯氧布气系统，厌氧消化池的池内空间被划分为位于上部的顶空区域和位于下部的液相区域，纯氧布气系统分别连通沼气循环搅拌系统、污泥外循环加热系统和厌氧消化池的顶空区域，顶空区域的池壁及液相区域的混合液中均添加有硫氧化菌。采用本发明，能够实现在厌氧消化池内进行沼气脱硫的目的，同步高效清除硫单质副产物；本发明配置简单，设备投资及运行成本低，具有十分广阔的应用前景。
权利要求书
1.一种气液两相内脱硫高效厌氧消化池，其特征在于，包括厌氧消化池(1)，所述厌氧消化池(1)配置有沼气循环搅拌系统、污泥外循环加热系统和纯氧布气系统，所述厌氧消化池(1)的池内空间被划分为位于上部的顶空区域(2)和位于下部的液相区域(3)，所述纯氧布气系统分别连通所述沼气循环搅拌系统、所述污泥外循环加热系统和所述厌氧消化池(1)的顶空区域(2)，所述顶空区域(2)的池壁及所述液相区域(3)的混合液中均添加有硫氧化菌；所述厌氧消化池(1)的液相区域(3)的池壁构成圆柱形，所述厌氧消化池(1)的顶空区域(2)的池壁自所述厌氧消化池(1)内气液分界面处开始向外倾斜，所述厌氧消化池(1)的顶空区域(2)的池顶盖(6)为圆弧形；所述厌氧消化池(1)配置有顶空硫沉淀清洗管组，所述顶空硫沉淀清洗管组由用于清洗所述厌氧消化池(1)的顶空区域(2)的池顶盖(6)的池顶硫沉淀清洗管组和用于清洗所述厌氧消化池(1)的顶空区域(2)的池壁的侧壁硫沉淀清洗管组组成，所述顶空硫沉淀清洗管组的清洗水源为中水；所述池顶硫沉淀清洗管组包括依次连接的冲洗水总管(21)、冲洗水支管(22)、顶盖冲洗环管及顶盖冲洗喷嘴(23)，所述顶盖冲洗环管贴邻所述厌氧消化池(1)的池顶盖(6)布置，所述顶盖冲洗环管采用与所述厌氧消化池(1)中心轴同轴的内外大小环布置；所述厌氧消化池(1)设置有硫沉淀收集排放管组，所述硫沉淀收集排放管组包括浮渣收集排放管组，所述浮渣收集排放管组以所述厌氧消化池(1)的中轴线为对称轴呈环形对称布置；所述浮渣收集排放管组包括相互串接的环形浮渣收集排放管(28)和浮渣总管(29)，所述环形浮渣收集排放管(28)采用中心位于同一高度处的内外大小环布置形式，所述浮渣收集排放管组在所述厌氧消化池(1)的液面水平高度处沿所述环形浮渣收集排放管(28)径向内外壁上布置有浮渣收集排放孔，所述浮渣收集排放孔沿所述环形浮渣收集排放管(28)间隔均匀布置。
2.如权利要求1所述气液两相内脱硫高效厌氧消化池，其特征在于，所述厌氧消化池(1)的顶空区域(2)的池壁自所述厌氧消化池(1)内气液分界面处开始向外倾斜角度为大约10°。
3.如权利要求1所述气液两相内脱硫高效厌氧消化池，其特征在于，所述顶空区域(2)的容积按厌氧消化沼气产量的1.5-5.0h停留时间计算。
4.如权利要求1所述气液两相内脱硫高效厌氧消化池，其特征在于，所述沼气循环搅拌系统包括依次连接的沼气总管(7)、沼气循环搅拌总管(8)和沼气循环搅拌布气管(9)，所述沼气总管(7)连通所述厌氧消化池(1)的顶空区域(2)，所述沼气循环搅拌布气管(9)连通所述厌氧消化池(1)的液相区域(3)；所述污泥外循环加热系统包括外循环污泥管路(11)、原泥进泥总管(12)和泥水热交换器(13)，所述原泥进泥总管(12)通过所述泥水热交换器(13)连通所述厌氧消化池(1)的液相区域(3)，所述外循环污泥管路(11)一端连通厌氧消化池(1)的液相区域(3)，另一端连接所述泥水热交换器(13)。
5.如权利要求4所述气液两相内脱硫高效厌氧消化池，其特征在于，所述纯氧布气系统包括纯氧总管(14)、分别连接所述纯氧总管(14)的顶空布气管组、沼气注气混合管组及外循环污泥注气混合管组，所述顶空布气管组包括依次连接的顶空布气总管(15)、顶空布气环管(16)及管道喷嘴，所述沼气注气混合管组包括沼气注气支管(17)及沼气管道混合器(18)，所述沼气注气支管(17)通过所述沼气管道混合器(18)连通所述沼气循环搅拌总管(8)，所述外循环污泥注气混合管组包括污泥注气支管(19)及污泥管路混合器(20)，所述污泥注气支管(19)通过所述污泥管路混合器(20)连通所述外循环污泥管路(11)。
6.如权利要求1所述气液两相内脱硫高效厌氧消化池，其特征在于，所述顶盖冲洗环管的内环直径为所述厌氧消化池(1)直径的1/4，所述顶盖冲洗环管的外环直径为所述厌氧消化池(1)直径的3/4。
7.如权利要求1所述气液两相内脱硫高效厌氧消化池，其特征在于，所述顶盖冲洗喷嘴(23)均匀布置在所述顶盖冲洗环管的内环及外环环管上，所述顶盖冲洗喷嘴(23)具有按60°间隔布置的三向射流口，其中一处射流口按竖直向下布置，另两处射流口倾斜向上。
8.如权利要求1所述气液两相内脱硫高效厌氧消化池，其特征在于，所述侧壁硫沉淀清洗管组包括侧壁冲洗环管(26)和侧壁冲洗喷嘴(27)，所述侧壁冲洗环管(26)贴邻所述厌氧消化池(1)的池壁顶部布置，所述侧壁冲洗喷嘴(27)均匀布置在所述侧壁冲洗环管(26)上。
9.如权利要求8所述气液两相内脱硫高效厌氧消化池，其特征在于，所述侧壁冲洗喷嘴(27)上设置一处射流口，所述射流口的方向与所述厌氧消化池(1)的顶空侧壁呈大约30°角布置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服传统厌氧消化池普遍存在的沼气脱硫系统投资成本高、系统配置复杂、运行成本高、运行维护难度大的问题，有鉴于此，本发明的目的是提供一种气液两相内脱硫高效厌氧消化池，旨在降低厌氧消化池及其沼气脱硫系统的投资，简化系统配置，降低运行成本，减小运行维护的难度，以解决现有技术中的不足。
为了达到上述目的，本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
提供一种气液两相内脱硫高效厌氧消化池，包括厌氧消化池，所述厌氧消化池配置有沼气循环搅拌系统、污泥外循环加热系统和纯氧布气系统，所述厌氧消化池的池内空间被划分为位于上部的顶空区域和位于下部的液相区域，所述纯氧布气系统分别连通所述沼气循环搅拌系统、所述污泥外循环加热系统和所述厌氧消化池的顶空区域，所述顶空区域的池壁及所述液相区域的混合液中均添加有硫氧化菌。
如所述气液两相内脱硫高效厌氧消化池，所述厌氧消化池的液相区域的池壁构成圆柱形，所述厌氧消化池的顶空区域的池壁自所述厌氧消化池内气液分界面处开始向外倾斜，所述厌氧消化池的顶空区域的池顶盖为圆弧形。
如所述气液两相内脱硫高效厌氧消化池，所述厌氧消化池的顶空区域的池壁自所述厌氧消化池内气液分界面处开始向外倾斜角度为大约10°。
如所述气液两相内脱硫高效厌氧消化池，所述顶空区域的容积按厌氧消化沼气产量的1.5-5.0h停留时间计算。
如所述气液两相内脱硫高效厌氧消化池，所述沼气循环搅拌系统包括依次连接的沼气总管、沼气循环搅拌总管和沼气循环搅拌布气管，所述沼气总管连通所述厌氧消化池的顶空区域，所述沼气循环搅拌布气管连通所述厌氧消化池的液相区域；所述污泥外循环加热系统包括外循环污泥管路、原泥进泥总管和泥水热交换器，所述原泥进泥总管通过所述泥水热交换器连通所述厌氧消化池的液相区域，所述外循环污泥管路一端连通厌氧消化池的液相区域，另一端连接所述泥水热交换器。
如所述气液两相内脱硫高效厌氧消化池，所述纯氧布气系统包括纯氧总管、分别连接所述纯氧总管的顶空布气管组、沼气注气混合管组及外循环污泥注气混合管组，所述顶空布气管组包括依次连接的顶空布气总管、顶空布气环管及管道喷嘴，所述沼气注气混合管组包括沼气注气支管及沼气管道混合器，所述沼气注气支管通过所述沼气管道混合器连通所述沼气循环搅拌总管，所述外循环污泥注气混合管组包括污泥注气支管及污泥管路混合器，所述污泥注气支管通过所述污泥管路混合器连通所述外循环污泥管路。
如所述气液两相内脱硫高效厌氧消化池，所述厌氧消化池配置有顶空硫沉淀清洗管组，所述顶空硫沉淀清洗管组由用于清洗所述厌氧消化池的顶空区域的池顶盖的池顶硫沉淀清洗管组和用于清洗所述厌氧消化池的顶空区域的池壁的侧壁硫沉淀清洗管组组成，所述顶空硫沉淀清洗管组的清洗水源为中水。
如所述气液两相内脱硫高效厌氧消化池，所述池顶硫沉淀清洗管组包括依次连接的冲洗水总管、冲洗水支管、顶盖冲洗环管及顶盖冲洗喷嘴，所述顶盖冲洗环管贴邻所述厌氧消化池的池顶盖布置，所述顶盖冲洗环管采用与所述厌氧消化池中心轴同轴的内外大小环布置。
如所述气液两相内脱硫高效厌氧消化池，所述顶盖冲洗环管的内环直径为所述厌氧消化池直径的1/4，所述顶盖冲洗环管的外环直径为所述厌氧消化池直径的3/4。
如所述气液两相内脱硫高效厌氧消化池，所述顶盖冲洗喷嘴均匀布置在所述顶盖冲洗环管的内环及外环环管上，所述顶盖冲洗喷嘴具有按60°间隔布置的三向射流口，其中一处射流口按竖直向下布置，另两处射流口倾斜向上。
如所述气液两相内脱硫高效厌氧消化池，所述侧壁硫沉淀清洗管组包括侧壁冲洗环管和侧壁冲洗喷嘴，所述侧壁冲洗环管贴邻所述厌氧消化池的池壁顶部布置，所述侧壁冲洗喷嘴均匀布置在所述侧壁冲洗环管上。
如所述气液两相内脱硫高效厌氧消化池，所述侧壁冲洗喷嘴上设置一处射流口，所述射流口的方向与所述厌氧消化池的顶空侧壁呈大约30°角布置。
如所述气液两相内脱硫高效厌氧消化池，所述厌氧消化池设置有硫沉淀收集排放管组，所述硫沉淀收集排放管组包括浮渣收集排放管组，所述浮渣收集排放管组以所述厌氧消化池的中轴线为对称轴呈环形对称布置。
如所述气液两相内脱硫高效厌氧消化池，所述浮渣收集排放管组包括相互串接的环形浮渣收集排放管和浮渣总管，所述环形浮渣收集排放管采用中心位于同一高度处的内外大小环布置形式，所述浮渣收集排放管组在所述厌氧消化池的液面水平高度处沿所述环形浮渣收集排放管径向内外壁上布置有浮渣收集排放孔，所述浮渣收集排放孔沿所述环形浮渣排放管间隔均匀布置。
本发明技术方案的有益效果是：
1、利用消化池本体对消化池沼气中的硫化氢进行脱除，打破传统“厌氧消化—沼气脱硫”的两段式工艺的隔离，实现一段式“厌氧消化+沼气脱硫”协同工艺，将两者融合，是技术上的较大突破和进步；
2、除硫系统与厌氧消化池本体系统的高度协同和融合，气相脱硫与液相脱硫的协同实现气、液两相流高效内除硫：气相脱硫利用消化池本体顶空实现，液相脱硫利用消化池本体的沼气循环及污泥循环系统实现；
3、硫沉淀清洗与消化池消泡系统协同，硫沉淀收集与消化池液面浮渣收集系统协同，硫氧化过程与硫沉淀物去除协同，实现硫的全过程管控；
4、气液两相内脱硫工艺系统配置简单，设备投资及运行成本低，将大力推动沼气资源化利用的技术进步，助力城镇污水、污泥处理的绿色低碳建设，为碳中和贡献力量，具有十分广阔的应用前景。
（发明人：周友飞;胡维杰;张辰）
