申请日2016.12.22
公开(公告)日2017.04.26
IPC分类号C02F11/02; C02F11/04; C02F11/12
摘要
污水污泥处理装置。包括依次连通的浓缩装置(1)、第一换热器(2)、第二换热器(3)、厌氧消化反应器(4)、好氧消化反应器(5)、污泥脱水装置(6);第一换热器内的换热管2a介质进口与好氧消化反应器上的回流污泥出口(5a)相通，换热管(2a)的出口与好氧消化反应器上的污泥回流进口(5b)相通;好氧消化反应器(5)内腔上部喷淋构件(5d)的分配管(5e)进口与第一换热器内换热管(2a)的出口相通，或者是与第三管件(9)的中段连接并相通。具有可提高污水污泥中挥发性悬浮固体去除效率，同时降低氨氮和节省能耗的特点。
摘要附图
权利要求书
1.污水污泥处理装置，其特征是：包括浓缩装置(1)、第一换热器(2)、第二换热器(3)，厌氧消化反应器(4)、好氧消化反应器(5)、污泥脱水装置(6);
所述浓缩装置(1)与污泥的进入管相通，浓缩装置(1)的污泥出口与所述第一换热器(2)的污泥进口相通;
所述第一换热器(2)内有换热管(2a)，换热管(2a)有介质进口和出口，换热管(2a)的介质进口与所述好氧消化反应器(5)上的回流污泥出口(5a)相通，换热管(2a)的出口与好氧消化反应器(5)上的污泥回流进口(5b)相通，所述第一换热器(2)的污泥出口与第二换热器(3)的污泥进口相通;
所述第二换热器(3)内有导热管(3a)，导热管(3a)有介质进口和出口，第二换热器(3)的污泥出口与所述厌氧消化反应器(4)的污泥进口相通;
所述厌氧消化反应器(4)的顶部有气体出口(4d)，厌氧消化反应器(4)的污泥出口与所述好氧消化反应器(5)的污泥进口相通;
所述好氧消化反应器(5)下部有空气进管(5c)，顶部有废气出口(5g)，上部有加入酸溶液的进口(5f)，好氧消化反应器(5)的污泥出口与所述污泥脱水装置(6)的污泥进口相通;
所述污泥脱水装置(6)下部有泥渣出口(6a)和脱水液出口(6b)。
2.按照权利要求1所述的污水污泥处理装置，其特征是：
所述浓缩装置(1)的污泥出口通过第一管件(7)与所述第一换热器(2)的污泥进口相通，第一管件(7)上设有第一输送泵(7a);
所述换热管(2a)的介质进口通过第二管件(8)与所述好氧消化反应器(5)上的回流污泥出口(5a)相通，第二管件(8)上设有第二输送泵(8a)，换热管(2a)的出口通过第三管件(9)与好氧消化反应器(5)上的污泥回流进口(5b)相通;
所述第二换热器(3)的污泥出口通过第五管件(11)与所述厌氧消化反应器(4)上部的污泥进口相通;
所述厌氧消化反应器(4)下部的污泥出口通过第六管件(12)与所述好氧消化反应器(5)上部的污泥进口相通，第六管件(12)上设有第三输送泵(12a);
所述好氧消化反应器(5)的污泥出口通过第八管件(14)与所述污泥脱水装置(6)的污泥进口相通，第八管件(14)上设有第四输送泵(14a)。
3.按照权利要求2所述的污水污泥处理装置，其特征是：所述厌氧消化反应器(4)上设有污泥回流式搅拌机构(4a)，污泥回流式搅拌机构(4a)包括回流管件(4b)，回流管件(4b)的污泥回流进口与所述厌氧消化反应器(4)下部相通，回流管件(4b)的污泥回流出口与所述厌氧消化反应器(4)上部相通，回流管件(4b)上设有循环泵(4c)。
4.按照权利要求3所述的污水污泥处理装置，其特征是：所述好氧消化反应器(5)内腔上部设有喷淋构件(5d)，喷淋构件(5d)中的分配管(5e)进口通过第七管件(13)与所述第一换热器(2)内换热管(2a)的出口相通。
5.按照权利要求3所述的污水污泥处理装置，其特征是：所述好氧消化反应器(5)内腔上部设有喷淋构件(5d)，喷淋构件(5d)中的分配管(5e)进口与第七管件(13)的出口相通，第七管件(13)的进口端与所述第三管件(9)的中段连接并相通。
6.按照权利要求4或5所述的污水污泥处理装置，其特征是：所述第七管件(13)上设有第一调节阀(13a)，第三管件(9)的后段上设有第二调节阀(9a)。
说明书
污水污泥处理装置
技术领域
本发明属于污泥处理设备，具体为一种污水处理场所作业过程中所产生污泥的处理装置。
背景技术
在城镇和工业污水处理过程中，通过沉淀和过滤去除无机或有机的颗粒物以及可生物降解的化合物的过程中，产生大量污泥，包括初沉池污泥和二沉池污泥等。污泥中除可沉淀有机和无机颗粒物外，主要为微生物在氧化分解污水中有机物时增殖生成的菌体和老化死亡的微生物残体。目前常用的污水污泥处理技术主要有厌氧消化和好氧消化两种，其中厌氧消化应用广泛。
目前的厌氧消化处理，主要包括浓缩装置、厌氧消化反应器(含搅拌机构)、脱水装置等。污泥厌氧消化是在无氧条件下，利用兼性菌和厌氧菌对污泥进行水解、发酵、产甲烷等反应过程，最终将污泥中有机物分解为CH4、CO2、H2、和NH3等，达到将污泥稳定、减容、减量和无害化处理的目的。存在的不足：①对挥发性悬浮固体(VSS)去除率为40～45%，去除率较低，污泥减量效果不明显;②厌氧消化过程会产生氨，在厌氧条件下，氨不能被硝化，导致污泥脱水产生的滤液中氨氮浓度较高，有的高达1000～1500mg/l，不利于后续的污水处理;③在厌氧条件下，污泥中聚磷菌将贮存在细胞内的聚合磷酸盐通过水解释放出来，与污泥中的钙镁离子和氨形成磷酸铵镁(鸟粪石)，易在污泥脱水设备内形成结垢，影响脱水设备的正常运行。
目前的好氧消化处理，主要包括浓缩装置、好氧消化反应池(需供氧)、脱水装置。污泥好氧消化是在有氧条件下，利用好氧微生物分解污泥中的有机物，将其转化为CO2、H2O、NH4+、硝酸盐等，以降低挥发性悬浮固体(VSS)的含量，达到污泥稳定、减量和减容的目的。与厌氧消化工艺相比，污泥好氧消化的消化程度较高，运行的稳定性好。存在的不足：①挥发性悬浮固体(VSS)的去除率为55～60%;②好氧消化过程中，好氧微生物对有机物进行分解，有机氮也会转化为NH4+，而好氧反应为放热反应，因此反应器内温度较高，会抑制硝化菌和亚硝化菌的生长，难以对NH4+进行硝化和亚硝化反应，造成NH4+的积累和pH值升高，pH值升高会对系统产生一定毒性，影响系统的正常运行;③污泥好氧消化过程会产生大量泡沫，影响运行。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种污水污泥处理装置，本污泥处理装置可提高污水污泥中挥发性悬浮固体(VSS)去除效率，同时降低氨氮、节省能耗。
本发明技术方案，包括浓缩装置1、第一换热器2、第二换热器3，厌氧消化反应器4、好氧消化反应器5、污泥脱水装置6;
所述浓缩装置1与污泥的进入管相通，浓缩装置1的污泥出口与所述第一换热器2的污泥进口相通;
所述第一换热器2内有换热管2a，换热管2a有介质进口和出口，换热管2a的介质进口与所述好氧消化反应器5上的回流污泥出口5a相通，换热管2a的出口与好氧消化反应器5上的污泥回流进口5b相通，所述第一换热器2的污泥出口与第二换热器3的污泥进口相通;
所述第二换热器3内有导热管3a，导热管3a有介质进口和出口，第二换热器3的污泥出口与所述厌氧消化反应器4的污泥进口相通;
所述厌氧消化反应器4的顶部有气体出口4d，厌氧消化反应器4的污泥出口与所述好氧消化反应器5的污泥进口相通;
所述好氧消化反应器5下部有空气进管5c，顶部有废气出口5g，上部有加入酸溶液的进口5f，好氧消化反应器5的污泥出口与所述污泥脱水装置6的污泥进口相通;
所述污泥脱水装置6下部有泥渣出口6a和脱水液出口6b。污泥脱水装置6对进入的污泥进行脱水处理，脱水后排出的泥渣外运处置，脱水后排出的脱水液进入污水处理系统或另行处理。
进一步的是：
所述厌氧消化反应器4设有污泥回流式搅拌机构4a，污泥回流式搅拌机构4a包括回流管件4b，回流管件4b的污泥回流进口与所述厌氧消化反应器4下部相通，回流管件4b的污泥回流出口与所述厌氧消化反应器4上部相通，回流管件4b上设有循环泵4c;所述污泥回流搅拌装置4a将厌氧消化反应器4内下部的污泥输送至厌氧消化反应器4内的上部，利用循环泵4c所提供的动能，使由上部进入厌氧消化反应器4内的污泥对厌氧消化反应器4内的污泥进行搅拌。
所述好氧消化反应器5内腔上部设有喷淋构件5d，喷淋构件5d中的分配管5e进口与所述第一换热器2内换热管2a的出口相通。
参见附图，本发明的运行过程：
污水处理过程产生的污泥经浓缩装置1浓缩处理后，进入第一换热器2内，好氧消化反应器5运行过程中的部分具有热能的污泥混合物进入第一换热器2内的换热管2a内，与进入第一换热器2内污泥产生热交换，对进入第一换热器2内污泥进行预加热，经过热交换后的污泥混合物，然后通过管件再进入所述好氧消化反应器5内;
经第一换热器2预加热的污泥进入第二换热器3内进行热交换与升温;
经第二换热器3内进行热交换与升温后的污泥进入厌氧消化反应器4进行厌氧消化反应处理，同时，所述厌氧消化反应器4上的污泥回流搅拌装置4a对厌氧消化反应器4进行搅拌，在厌氧消化反应器4的厌氧消化过程中，利用兼性菌和厌氧菌进行生化反应，去除污泥中的部分挥发性悬浮固体(VSS)(有机物);包括污泥中含有的处理污水的微生物菌体，使部分有机物分解为沼气，主要成分为CH4、CO2、H2和NH3等，沼气由厌氧消化反应器4顶部的气体出口4d排出，经另外设置的净化器处理后可作为燃料。
经厌氧消化反应器4处理后的污泥进入好氧消化反应器5进行好氧消化处理，通过风机向经厌氧消化反应器5送入空气进行曝气(供氧)，空气入口管5c与污泥回流进口5b相连，可利用污泥回流进口5b产生的负压和风机的压力将空气送入好氧消化反应器，可适当减小风机的压头，节省能耗;同时利用具有动能的空气与污泥的混合液对污泥进行搅拌;同时，利用来自所述第一换热器2内换热管2a出口的部分污泥混合物，通过好氧消化反应器5内腔上部的喷淋构件5b由上方向下喷淋，消除好氧消化反应产生的泡沫。在好氧消化反应器内，在好氧条件下，利用好氧微生物进一步去除厌氧消化反应未去除的污泥中的有机物，因为好氧消化反应是放热反应，在污泥好氧消化过程中，系统温度升高，可提高好氧反应速度和效率，经好氧消化反应后，可提高污泥总的挥发性悬浮固体(VSS)的去除效率;
污泥在厌氧消化后进行好氧消化，在有氧、适宜温度和pH条件下，污泥中的硝化菌和亚硝化菌大量繁殖，能将厌氧消化产生的NH3进行亚硝化和硝化，生成亚硝酸盐和硝酸盐。能显著降低后续污泥脱水时脱水液中的NH3浓度。对好氧消化反应器进行间歇曝气，交替形成好氧和缺氧环境，在缺氧环境下能使形成的亚硝酸盐和硝酸盐中的氮还原为N2进入大气，完成反硝化过程;或控制好氧消化反应器的溶解氧(DO)在较低浓度，在连续曝气的情况下能完成NH3的同步硝化和反硝化，实现脱氮，降低污泥中的氨氮。硝化菌生长繁殖的最佳适宜温度为38～40℃，由于好氧消化反应为放热反应，好氧消化反应器在运行过程中，温度会逐渐升高到55～65℃，会抑制硝化菌的生长繁殖，因此本方案中设置了第一换热器2，将好氧消化反应器内温度高的部分污泥混合物通过管件进入第一换热器2内的换热管2a内，与进入第一换热器2内的污泥进行热交换，其作用，一是对污泥进行预热，可节省第二换热器3的能耗，二是经过热交换后的污泥混合物温度降低，处于低温的污泥混合物然后通过管件再回流于好氧消化反应器5内，对好氧消化反应器内的温度进行调节，可相应地降低好氧消化反应作业过程的温度，以利于硝化菌的生长和繁殖，促进硝化反应的稳定进行;此外，硝化菌生长繁殖的最佳pH范围为7.7～8.1，因为污泥好氧消化时会产生NH4+，有可能使反应器内pH值升高，因此，通过设置在好氧消化反应器5上部的进口5f加入酸溶液，通过酸碱中和作用，使好氧消化反应器内的污泥处在最佳pH值范围。
好氧消化反应器中产生的废气由好氧消化反应器顶部的废气出口5g排出，进入另外设置的废气处理装置进行处理。
因为污泥中的聚磷菌在好氧条件下，能将污泥混合液中的磷大量吸收并积聚在细胞体内，而在厌氧条件下，则会将积聚在体内的磷释放出来。因此，污泥在好氧消化反应器5内进行好氧消化处理后进行脱水，能避免聚磷菌释放磷，从而能避免生成磷酸铵镁，防止在脱水设备内形成结构，影响脱水设备正常运行。
经好氧消化反应器5处理后的污泥进入污泥脱水设备5内进行脱水，脱水后污泥外运处置，脱水产生的滤液进入污水处理系统或另行处理。
与现有技术比，本发明具有以下明显的技术效果：
1、由于本发明同时设有厌氧消化反应器4、好氧消化反应器5，污泥经厌氧消化反应器4进行厌氧消化处理后，再进入好氧消化反应器5进行好氧消化处理，挥发性悬浮固体
(VSS)的去除效率达65～80%，提高了污泥中挥发性悬浮固体(VSS)的去除效率，显著降低污泥中有机物的含量，减少了污泥的质量。
2、由于将好氧消化反应器5内温度高的部分污泥混合物回流于第一换热器2内换热管2a，利用回流污泥混合物的热能，对污泥进行预加热，可节省第二换热器3的能耗;同时，将降低了温度的污泥混合物通过管件回流于好氧消化反应器5内，可相应的降低好氧消化反应过程的温度，利于硝化菌的生长和繁殖，促进硝化反应的稳定进行，降低反应器内NH3浓度，有利于反应器的稳定运行。
3、由于在厌氧消化后进行好氧消化，好氧消化能对厌氧消化产生的NH3进行硝化，显著降低污泥脱水液中的NH3浓度，避免了单独厌氧和好氧消化后，在污泥脱水时产生含高浓度NH3的污泥脱水液回流至污水处理系统时对系统正常运行的影响，或增加污泥脱水液另行处理的难度。
4、通过对好氧消化反应器内溶解氧浓度的控制，形成缺氧环境，可实现反硝化，使硝化产生的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮生成N2;或连续在低溶解氧条件下，实现同步硝化和反硝化，实现脱氮。
5、由于污泥经厌氧消化反应器4进行厌氧消化处理后，再进入好氧消化反应器5进行好氧消化反应处理，且在好氧消化后进行脱水，能避免污泥中聚磷菌释放磷，有效防止脱水设备产生磷酸铵镁(鸟粪石)结垢，确保污泥脱水设备的正常运行。
