申请日2018.11.20
公开(公告)日2019.02.01
IPC分类号C02F11/145; C02F11/143
摘要
本发明提供了一种智能化高效污泥脱水系统及工艺，所述智能化高效污泥脱水系统包括贮泥池、混合菌种池、污泥接种混合反应池、污泥调理池、污泥泵、搅拌机、压滤机、智能中控系统和药剂投加系统;其中所述的智能中控系统采用PLC控制器，控制传感器实时采集贮泥池和污泥污泥调理池中的污泥含水率和浊度指标，并将根据上述指标调节药剂投加系统的药剂加入量。本发明利用生化方法强化浓缩阶段的初级处理，使经过初级处理后的污泥含水率达到95%甚至更低;并通过智能控制更加有效地利用化学调理药剂，相对于当前工艺实现了更好的经济效益和环境效益。
权利要求书
1.一种智能化高效污泥脱水系统，其特征在于包括贮泥池、特殊菌种池、剩余污泥接种池、剩余污泥接触池、污泥调理池、污泥泵、搅拌机、压滤机、智能中控系统和药剂投加系统;其中所述的智能中控系统采用PLC控制器，控制单个或多个指标感应探头实时采集贮泥池和污泥调理池中的污泥含水率和浊度指标，并将根据上述指标调节药剂投加系统的药剂加入量;所述的药剂投加系统包括药剂制备设备、药剂混合设备和药剂输送计量设备。
2.采用如权利要求1所述的一种智能化高效污泥脱水系统进行智能化高效污泥脱水工艺，其特征在于按照以下步骤进行：
(1)使用污泥泵将贮泥池剩余污泥抽出，首先进入剩余污泥接种池，在接种池污泥进口处，添加在特殊菌种池经过特殊培养的优化菌种，菌种随着污泥的流动混合，分散到接种池各处进行反应，通过接触池处理使污泥含固率达到至少5%;
(2)剩余污泥接种池的下层污泥由污泥泵泵往污泥调理池，上层溶液返回前端工艺进行再处理;
(3)向污泥调理池中添加药剂，而药剂的添加以及添加量由智能化中控系统控制，智能化中控系统采用PLC控制器，控制传感器实时采集贮泥池和污泥调理池中的污泥含水率和浊度指标，并根据采集的指标，通过配料控制系统算法，做出综合判断，然后发送控制指令到药剂投加系统，实时调整调理池中药剂的配方和添加量，控制污泥含水率<60%;
(4)在搅拌机的作用下，调理池中的污泥和药剂充分混合反应，充分改良污泥的泥水分离性质，通过调理池反应处理的污泥，经污泥泵送往压滤机做最终处理，最终污泥含固率稳至少为40%。
3.根据权利要求1所述的智能化高效污泥脱水工艺，其特征在于所述的经过特殊培养的优化菌种为来自厌氧池的厌氧活性污泥，以厌氧活性污泥中的厌氧菌或兼性菌为主，或者为外购消化菌种，对其在特殊菌种池中进行驯化培养，溶解氧控制在0.2mg/l以下，氧化还原电位控制在-300～-200mV之间，水力停留时间7～9小时。
4.根据权利要求1所述的智能化高效污泥脱水工艺，其特征在于所述的药剂包括PAM和铁盐复合药剂，所述的铁盐复合药剂为PAC、聚铁、H2O2、碱、氧化钙和氢氧化钙。
5.根据权利要求1所述的智能化高效污泥脱水工艺，其特征在于所述的配料控制系统算法逻辑要点是：首先按照3个配方进行控制，以采集在线含水率和浊度值为依据进行配料分配;
以在线含水率为依据时，当含水率>98%时，添加PAM和铁盐合药剂;当96%<含水率<98%，添加PAM和铁盐复合药剂，PAM添加量减少一半，铁盐复合药剂的添加量减少为原来的三分之二;当含水率<96%时，不添加PAM药剂，仅添加铁盐复合药剂即可;
以在线浊度值为依据时，当浊度<15000mg/L时，添加PAM和铁盐复合药剂;当15000mg/L<浊度<40000mg/L时，添加PAM和铁盐复合药剂，PAM添加量减少一半，铁盐复合药剂的添加量减少为原来的三分之二;当浊度>40000mg/L时，不添加PAM药剂，仅添加铁盐复合药剂即可;
以在线含水率和浊度值先达到触发条件者优先执行。
说明书
一种智能化高效污泥脱水系统及工艺
技术领域
本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种智能化高效污泥脱水系统及工艺。
背景技术
当前污水处理厂的污泥脱水系统，均要求出厂污泥的含水率至少在60%以下，而主要的工艺流程一般为先化学调理，然后板框压滤出泥。剩余污泥一般经过初级浓缩，然后加化学药剂混合反应后，进入板框压滤机。
该工艺对于初级浓缩要求不高，一般含水率都高达98%左右，直接导致了庞大的后续污泥的调理体积，也即增大了化学药剂的添加量，最终导致出厂污泥总量的增大;当前污泥脱水处理工艺的管理较为粗放，药剂的添加量不够精细，也间接导致了药剂的有效利用率不高，增加了药剂成本。因此需要一种更加智能化集成化低成本高效率的污泥处理系统系及工艺。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种智能化高效污泥脱水系统及工艺，利用生化的方法，强化浓缩阶段的初级处理，使经过初级处理(未添加化学调理药剂)后的污泥，含水率达到95%，甚至更低;并通过智能控制，更加有效地利用化学调理药剂，相对于当前工艺，实现了更好的经济效益和环境效益。
本发明的智能化高效污泥脱水系统，包括贮泥池、特殊菌种池、剩余污泥接种池、剩余污泥接触池、污泥调理池、污泥泵、搅拌机、压滤机、智能中控系统和药剂投加系统;其中所述的智能中控系统采用PLC控制器，控制单个或多个指标感应探头实时采集贮泥池和污泥调理池中的污泥含水率和浊度指标，并将根据上述指标调节药剂投加系统的药剂加入量;所述的药剂投加系统包括药剂制备设备、药剂混合设备和药剂输送计量设备。
本发明的智能化高效污泥脱水工艺，按照以下步骤进行：
(1)使用污泥泵将贮泥池剩余污泥抽出，首先进入剩余污泥接种池，在接种池污泥进口处，添加在特殊菌种池经过特殊培养的优化菌种，菌种随着污泥的流动混合，分散到接种池各处进行反应，通过接触池处理使污泥含固率达到至少5%;
(2)剩余污泥接种池的下层污泥由污泥泵泵往污泥调理池，上层溶液返回前端工艺进行再处理;
(3)向污泥调理池中添加药剂，而药剂的添加以及添加量由智能化中控系统控制，智能化中控系统采用PLC控制器，控制传感器实时采集贮泥池和污泥调理池中的污泥含水率和浊度指标，并根据采集的指标，通过配料控制系统算法，做出综合判断，然后发送控制指令到药剂投加系统，实时调整调理池中药剂的配方和添加量，控制污泥含水率<60%;
(4)在搅拌机的作用下，调理池中的污泥和药剂充分混合反应，充分改良污泥的泥水分离性质，通过调理池反应处理的污泥，经污泥泵送往压滤机做最终处理，最终污泥含固率稳至少为40%。
其中，所述的经过特殊培养的优化菌种为来自厌氧池的厌氧活性污泥，以厌氧活性污泥中的厌氧菌或兼性菌为主，或者为外购消化菌种，对其在特殊菌种池中进行驯化培养，溶解氧控制在0.2mg/l以下，氧化还原电位控制在-300～-200mV之间，水力停留时间7～9小时。
所述的药剂包括PAM和铁盐复合药剂，所述的铁盐复合药剂为PAC、聚铁、H2O2、碱、氧化钙和氢氧化钙。
所述的配料控制系统算法逻辑要点是：首先按照3个配方进行控制，以采集在线含水率和浊度值为依据进行配料分配;
以在线含水率为依据时，当含水率>98%时，添加PAM和铁盐合药剂;当96%<含水率<98%，添加PAM和铁盐复合药剂，PAM添加量减少一半，铁盐复合药剂的添加量减少为原来的三分之二;当含水率<96%时，不添加PAM药剂，仅添加铁盐复合药剂即可;
以在线浊度值为依据时，当浊度<15000mg/L时，添加PAM和铁盐复合药剂;当15000mg/L<浊度<40000mg/L时，添加PAM和铁盐复合药剂，PAM添加量减少一半，铁盐复合药剂的添加量减少为原来的三分之二;当浊度>40000mg/L时，不添加PAM药剂，仅添加铁盐复合药剂即可;
以在线含水率和浊度值先达到触发条件者优先执行。
与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：
本发明的关键点在于对污泥浓缩工艺的优化、药剂配方的优化和智能控制系统，其中污泥浓缩技术工艺优化。
(1)优化现有污泥浓缩系统，污泥浓缩工艺优化可分为以下几部分：
采用经过特殊培养的优化菌种，包括来自厌氧池的厌氧活性污泥，以厌氧活性污泥中的厌氧菌或兼性菌为主，或者为外购消化菌种。能够高效改变本地污泥性状，改善污泥微生物族群结构，强化浓缩效果，使含固率从1%左右达到5%-10%的水平，增强泥水分离性能，减少污泥体积。
智能监测指标，针对目前行业普遍根据经验值添加固定量药剂，导致成本浪费与处理效率不高的现状，研究剩余污泥性质指标与调理剂添加之间的关系，确定监测指标，以便智能中控系统作出精准反应，根据污泥性质进行实时调整。研究对象包括剩余污泥进水浊度、生物菌群性质以及浓缩池上清液浊度、底部和中部浊度以及污泥生物菌群性状对于调理剂添加的影响等，找出有效的监控指标。
(2)调理剂优化配方研究是根据《城镇污水处理厂污泥处置-混合填埋泥质》(CJ/T249-2007)中的规定：污泥用于混合填埋时，其含水率应小于等于60%。通过对常用的污泥板框压榨药剂配方进行研究和优化，对象包括能快速增效的催化剂、螯合剂、协同反应剂以及新型高效的药剂配方，优化的内容和目标包括：
提高污泥调质效果，改善固液分离性能。
减少药剂用量，特别是石灰用量(特殊情况下可不添加生石灰)，降低干污泥总量。
杀死污泥中存在的大量致病菌、病毒等，减少和杜绝微生物及病毒引起的额外伤害。
稳定化污泥中的重金属元素，使其形成稳定的化合物，降低其反应活性，大大减小了有害重金属元素的迁移速度，避免了重金属造成的二次污染。
降低药剂使用成本，取得良好的社会效益、经济效益和环境效益。
(3)智能化污泥改性调理系统研发结合高效浓缩和独特的药剂配方，设计制造智能化监测和调理药剂投加系统，研究浓缩池浓缩液以及浓缩池出水、调理池出水等性质指标与污泥压滤效果以及药剂配方之间的关系，通过对于浓缩池上清液浊度及可能的其他指标的综合实时监控，自动反馈给药剂投加系统，药剂投加系统根据反馈数据，进行药剂投加的自动调整，可实现精细化的操作管理，并节约一定的人工成本。智能化系统研究的主要内容包括如下几个方面：
贮泥池剩余污泥性质指标、浓缩池污泥沉降性能、调理池用药量以及最终压滤机出泥效果及其稳定性之间关系的研究。
浓缩池上清液浊度和下层污泥含水率变化与调理池用药量以及最终压滤机出泥效果及其稳定性之间关系的研究。
自动配料控制系统PID算法的研究。
本发明涉及的关键技术包括：
(1)浓缩池处理技术：剩余污泥中大多数有机物质存在于微生物细胞内，微生物细胞的细胞壁是一种稳定的半刚性结构，起着保护细胞的作用。细胞壁属于生物难降解惰性物质，破解较为困难，为了破坏污泥的结构及细胞壁，使污泥絮体结构发生变化。研究主要是加入优化菌种，进一步强化污泥絮体的破解，使污泥达到更易浓缩脱水，在浓缩池出泥阶段，达到含固率5%-10%之间的效果，并降低后续调理药剂的投加量。
(2)调理剂配方技术：利用高效催化剂、螯合剂和协同反应剂对无机、有机高分子絮凝剂进行改性，然后用于对浓缩后的剩余污泥进行调理。改性后絮凝剂效能成倍增长，可发挥高效的压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥、网捕卷扫等作用，改变污泥性质，使其脱稳，破坏污泥的细胞和胶体结构，改变污泥的水分结合状态，同时降低污泥的压塑性，使得污泥中原来难以分离的毛细水和结合水更加有效析出，从而大幅提高污泥脱水性能。研究浓缩池浓缩液进出水指标对于污泥调理剂添加的影响因素，指出两者之间的关系，并通过控制单个指标或多个指标，实现对调理剂配方及用量的调节。针对不同污泥泥质可进行复合配方的调整;添加量小;成本经济，运行费用低。
(3)智能化污泥改性调理系统技术：智能化污泥改性调理系统由PLC控制系统、单个或多个指标感应探头、输送设备、药剂制备设备、药剂混合设备、药剂输送计量设备等组成。湿污泥由污泥泵直接送入污泥调理池，或进入污泥储罐再由螺杆泵送至污泥调理池。研发专用的配料控制系统算法，通过监测感应探针的实时数据，智能中控系统做出相应的判断，然后中控系统发指令给调理剂制备设备，根据不同条件，向调理系统中添加适合各种条件的调理剂配方和用量。调理过程包括污泥转化和污泥稳定，转化阶段污泥和调理剂均匀混合，经稳定处理后完成污泥的调理。
