1.本实用新型涉及污水处理技术领域，特别是涉及一种正渗透生物厌氧消化系统。


背景技术：

2.污泥是污水处理过程中得到的副产物。在整个世界范围内，污泥的产量都十分巨大。在欧洲，污泥的年产量逐年增加，预计到今年为止，欧洲国家的污泥年产量将超过1300万吨。而在中国，污泥的年产量约为3000万吨。目前，被广泛采用的污泥处理方法有厌氧消化、好氧发酵、机械热干化、工业炉窑协同焚烧、石灰稳定和深度脱水六种，其中，污泥厌氧消化是一种有效的污泥处理方式，它能够降解有机物质，回收沼气资源，更好地实现污泥的稳定化、资源化、减量化。
3.然而，污水处理厂采用的工艺为常规污泥厌氧消化工艺，常规的污泥厌氧消化工艺由于需要保证污泥的流变性，会将污泥的含固率维持在较低水平，而当污泥的含固率低时，污泥中的水含量大，总体积大，进而导致工艺设备体积大，增加企业成本，而且反应缓慢、有机物降解率低并且甲烷产量较低。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对常规污泥厌氧消化工艺中，污泥含固率低的技术问题，提供一种正渗透生物厌氧消化系统。
5.本实用新型公开了一种正渗透生物厌氧消化系统，该正渗透生物厌氧消化系统包括污泥输入管、污泥输出管、预处理单元以及消化汲水单元；污泥输入管与预处理单元连通，预处理单元与消化汲水单元通过管道连通，消化汲水单元与污泥输出管连通；
6.预处理单元包括碱热装置、超声波装置、第一输泥泵以及第二输泥泵；碱热装置的输入端与污泥输入管连通，第一输泥泵的输入端连通碱热装置的输出端，超声波装置的输入端与第一输泥泵的输出端连通，超声波装置的输出端连通第二输泥泵的输入端，第二输泥泵的输出端与消化汲水单元连通；
7.消化汲水单元包括消化反应装置、汲水装置以及循环泵；消化反应装置的输入端与第二输泥泵的输出端连通，污泥输出管连通消化反应装置的输出端，汲水装置的输入端与消化反应装置连通，汲水装置的输出端与循环泵的输入端连通，循环泵的输出端连通消化反应装置；
8.消化反应装置包括第一反应罐、第一搅拌器、正渗透膜、过滤网以及电动蝶阀，第一搅拌器设置于第一反应罐的内部，正渗透膜和过滤网分别设置于第一反应罐的内壁，第一反应罐的输入端与第二输泥泵的输出端连通，第一反应罐通过电动蝶阀与污泥输出管连通。
9.在其中一个实施例中，上述的碱热装置包括第二反应罐、储药罐、加热套、第二搅拌器、ph值传感器、温度传感器以及电动蝶阀；第二反应罐的输入端与污泥输入管连通，加热套套设于第二反应罐的侧壁外，第二反应罐的顶部与储药罐通过管道连接，第二搅拌器、
ph值传感器以及温度传感器分别设置于第二反应罐内部，第二反应罐的输出端通过电动蝶阀与第一输泥泵连通。
10.在其中一个实施例中，上述的超声波装置包括超声波反应器、第三搅拌器以及电动蝶阀；超声波反应器的输入端与第一输泥泵连通，第三搅拌器设置于超声波反应器内部，超声波反应器通过电动蝶阀与第二输泥泵连通。
11.在其中一个实施例中，上述的第一反应罐侧壁的内侧向外侧凹陷形成汲水腔，正渗透膜覆盖于汲水腔的开口处，过滤网相对汲水腔覆盖于正渗透膜的另一侧。
12.在其中一个实施例中，上述的汲水装置包括储液罐、循环罐以及电动蝶阀，汲水腔的腔壁和储液罐分别连通循环罐的输入端，循环罐的输出端通过电动蝶阀与循环泵的输入端连通，循环泵的输出端连通汲水腔的腔壁。
13.在其中一个实施例中，上述的还包括储气罐、排气管以及单向阀，单向阀的输出端与储气罐连通，排气管的一端连通单向阀的输入端，第一反应罐的顶部、第二反应罐的顶部以及超声波反应器的顶部分别连通排气管的另一端。
14.在其中一个实施例中，上述的还包括电气屏柜，超声波反应器、第一搅拌装置、第二搅拌装置、第三搅拌装置、ph值传感器、温度传感器、第一输泥泵、第二输泥泵、循环泵以及电动蝶阀分别与电气屏柜电连接。
15.在其中一个实施例中，上述的还包括plc控制器，plc控制器电连接电气屏柜。
16.上述正渗透生物厌氧消化系统，采用碱热装置和超声波装置依序分别对污泥进行预处理，将污泥中的有机物水解成小分子，进而初步改善污泥的流变性。经过碱热装置和超声波装置处理后的污泥通过第二输泥泵传输至消化反应装置进行厌氧消化处理，与此同时，汲水装置通过设置在第一反应罐内的正渗透膜反应中的污泥进行同步除水，以此提高第一反应罐中污泥的含固率。本实用新型的正渗透生物厌氧消化系统根据正渗透的原理，在正渗透膜相对于污泥的另一侧充满高浓度的无机盐溶液，使得污泥中的水分发生正渗透转移至汲水装置中，进而实现污泥在进行厌氧消化处理的同时提高污泥的含固率，从而提高污泥处理效率、降低污泥处理成本并提高甲烷产量。
附图说明
17.图1为一个实施例中正渗透生物厌氧消化系统的结构示意图。
具体实施方式
18.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
19.请参阅图1，本实用新型揭示了一种正渗透生物厌氧消化系统1，该正渗透生物厌氧消化系统1包括污泥输入管11、预处理单元12、消化汲水单元13以及污泥输出管14；污泥输入管11与预处理单元12连通，预处理单元12与消化汲水单元13通过管道连通，消化汲水单元13与污泥输出管14连通。在实际应用时，污泥通过污泥输入管11进入预处理单元12，预
处理单元12对污泥进行预处理，进而将污泥传输至消化汲水单元13，消化汲水单元13对经过预处理的污泥进行厌氧消化以及除水，并最终由污泥输出管14排出至本实用新型的正渗透生物厌氧消化系统1外。
20.请参阅图1，预处理单元12包括碱热装置121、超声波装置122、第一输泥泵123以及第二输泥泵124；碱热装置121的输入端与污泥输入管11连通，第一输泥泵123的输入端连通碱热装置121的输出端，超声波装置122的输入端与第一输泥泵123的输出端连通，超声波装置122的输出端连通第二输泥泵124的输入端，第二输泥泵124的输出端与消化汲水单元13连通。在实际应用时，碱热装置121对污泥进行碱热处理，碱热装置121通过对污泥进行加热以及酸碱度调节，使得污泥中有机物的水解程度得到提高，第一输泥泵123将污泥从碱热装置121中传输至超声波装置122中，而超声波装置122通过对污泥进行超声波处理进一步提高污泥中有机物的水解程度，第二输泥泵124将污泥从超声波装置122传输至消化汲水单元13。
21.请参阅图1，消化汲水单元13包括消化反应装置131、汲水装置132以及循环泵133；消化反应装置131的输入端与第二输泥泵124的输出端连通，污泥输出管14连通消化反应装置131的输出端，汲水装置132的输入端与消化反应装置131连通，汲水装置132的输出端与循环泵133的输入端连通，循环泵133的输出端连通消化反应装置131。在实际应用时，污泥传输至消化反应装置131进行厌氧消化反应，在厌氧消化反应进行的同时，汲水装置132中的汲水液通过循环泵133进入消化反应装置131，汲水液与污泥发生正渗透后回流至汲水装置132进行循环。
22.请参阅图1，消化反应装置131包括第一反应罐1311、第一搅拌器1312、正渗透膜1313、过滤网1314以及电动蝶阀101，第一搅拌器1312设置于第一反应罐1311的内部，正渗透膜1313和过滤网1314分别设置于第一反应罐1311的内壁，第一反应罐1311通过电动蝶阀101与污泥输出管14连通。其中，第一反应罐1311侧壁的内侧向外侧凹陷形成汲水腔13111，正渗透膜1313覆盖于汲水腔13111的开口处，过滤网1314相对汲水腔13111覆盖于正渗透膜1313的另一侧。在实际应用时，第一反应罐1311中进行污泥的厌氧消化反应，微生物对污泥中的有机物进行分解并产生甲烷；第一搅拌器1312对污泥进行搅拌，进而促进厌氧消化反应进行；汲水腔13111中充满循环的汲取液，汲取液为一定浓度的无机盐溶液，在厌氧消化过程中，污泥中的水分由于无机盐浓度较低而发生正渗透，并通过正渗透膜进入汲水腔13111中，从而实现污泥的除水；过滤网1314覆盖于正渗透膜1313面向污泥一侧，从而一定限度地将污泥与正渗透膜1313隔开，以此避免污泥在搅拌过程中与正渗透膜1313发生直接接触而导致正渗透膜1313损坏；当第一反应罐1311中的污泥反应到预定限度后，污泥通过污泥输出管14传输至正渗透生物厌氧消化系统1外。
23.请参阅图1，碱热装置121包括第二反应罐1211、储药罐1212、加热套1213、第二搅拌器1214、ph值传感器1215、温度传感器1216以及电动蝶阀101，其中，第二反应罐1211的输入端与污泥输入管11连通，加热套1213套设于第二反应罐1211的侧壁外，第二反应罐1211的顶部与储药罐1212通过管道连接，第二搅拌器1214、ph值传感器1215以及温度传感器1216分别设置于第二反应罐1211内部，第二反应罐1211的输出端通过电动蝶阀101与第一输泥泵123连通。在实际应用时，污泥的碱热处理在第二反应罐1211中进行，储药罐1212中储存有酸碱调节剂，操作人员根据ph值传感器1215的检测值对酸碱调节剂的投放量进行调
节，进而将污泥的ph值控制在预设范围内，加热套1213对第二反应罐1211中的污泥进行加热，操作人员根据温度传感器1216的检测值对污泥的处理温度进行调节，进而将污泥的温度控制在预设范围内。
24.请参阅图1，超声波装置122包括超声波反应器1221、第三搅拌器1222以及电动蝶阀101，其中，超声波反应器1221的输入端与第一输泥泵123连通，第三搅拌器1222设置于超声波反应器1221内部，超声波反应器1221通过电动蝶阀101与第二输泥泵124连通。在实际应用时，超声波反应器1221对污泥进行超声波处理，第二搅拌器1222将污泥充分搅拌，以此促进污泥中的有机物进一步水解，污泥经过超声波处理后，通过第二输泥泵124传输至消化反应装置131。
25.请参阅图1，汲水装置132包括储液罐1321、循环罐1322、排水管1323以及电动蝶阀101，汲水腔13111的腔壁和储液罐1321分别连通循环罐1322的输入端，循环罐1322的输出端通过电动蝶阀101与循环泵133的输入端连通，循环泵133的输出端连通汲水腔13111的腔壁，循环罐1322的底壁与排水管1323连通。在实际应用中，储液罐1321中存储着一定浓度的无机盐溶液，第一反应罐1311中的污泥进行除水时，一定浓度的无机盐溶液从储液罐1321传输至循环罐1322中，循环泵1322和电动蝶阀101开启使得无机盐溶液在循环罐1322与汲水腔13111之间循环流动，污泥中的水分通过正渗透膜1313进入到汲水腔13111中使得无机盐溶液浓度逐渐下降，当汲水装置132的除水能力下降到预设值后，循环罐1322内的无机盐溶液通过排水管1323排出。
26.请参阅图1，本实用新型的正渗透生物厌氧消化系统1还包括储气单元15，储气单元15包括储气罐151、排气管152以及单向阀153，单向阀153的输出端与储气罐151连通，排气管152的一端连通单向阀153的输入端，第一反应罐的顶部1311、第二反应罐1211的顶部以及超声波反应器1221的顶部分别对应连通排气管152的若干进气端。在实际应用中，第一反应罐1311、第二反应罐1211以及超声波反应器1221中的污泥在处理过程中均产生气体，在封闭的反应器内，气体过度积累在影响污泥处理效率和反应限度的同时，容易造成高压爆炸，因此将第一反应罐1311、第二反应罐1211以及超声波反应器1221中的污泥产生的气体通过排气管152和单向阀153传输至储气罐151进行气体储存，保证正渗透生物厌氧消化系统1正常运行。
27.请参阅图1，本实用新型的正渗透生物厌氧消化系统1还包括电气屏柜16和plc控制器17，第一搅拌器1312、第二搅拌器1214、第三搅拌器1222、ph值传感器1215、温度传感器1216、第一输泥泵123、第二输泥泵124、循环泵133以及电动蝶阀101分别与电气屏柜16电连接，plc控制器17电连接电气屏柜16。在实际应用中，操作人员操作plc控制器17，通过电气屏柜16对第一搅拌器1312、第二搅拌器1214、第三搅拌器1222、第一输泥泵123、第二输泥泵124、循环泵133以及电动蝶阀101进行调控，并对ph值传感器1215和温度传感器1216的检测数据进行监控，进而实现对正渗透生物厌氧消化系统1的自动控制。
28.综上所述，本实用新型的正渗透生物厌氧消化系统采用碱热装置和超声波装置依序分别对污泥进行预处理，将污泥中的有机物水解成小分子，进而初步改善污泥的流变性。经过碱热装置和超声波装置处理后的污泥通过第二输泥泵传输至消化反应装置进行厌氧消化处理，与此同时，汲水装置通过设置在第一反应罐内的正渗透膜反应中的污泥进行同步除水，以此提高第一反应罐中污泥的含固率。本实用新型的正渗透生物厌氧消化系统根
据正渗透的原理，在正渗透膜相对于污泥的另一侧充满高浓度的无机盐溶液，使得污泥中的水分发生正渗透转移至汲水装置中，从而实现污泥在进行厌氧消化处理的同时提高污泥的含固率，进而提高污泥处理效率、降低污泥处理成本并提高甲烷产量。
29.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
30.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。