污泥处理系统及其方法
【专利摘要】本发明公开了一种污泥处理系统及其方法，所述污泥处理系统包括依次通过管道连接的泵、臭氧发生装置、射流器和管道反应器，所述臭氧发生装置用于向管道反应器内提供臭氧。包括以下步骤：（1）所述待处理污泥水以一定的速度通过泵输送至射流器时，所述射流器侧向入口产生负压吸入臭氧发生装置产生的臭氧，并进行充分混合，形成臭氧和污泥的混合物；（2）所述混合物通过管道进入管道反应器，所述混合物与管道反应器中的催化剂层充分接触，在催化剂的催化下，进行氧化还原反应。本发明实现了污泥减量处理系统的模块化生产，不需要对现有污泥系统进行改造，消除污泥处理系统及外运泥饼的恶臭，降低生产过程能耗，减少系统污泥排出总量。
【专利说明】污泥处理系统及其方法【技术领域】
[0001]本发明涉及污泥处理【技术领域】，特别涉及一种污泥处理系统及其方法。
【背景技术】
[0002]生物活性污泥法在污泥处理技术中应用最广泛也最成熟，投资和运行成本低，处理效果稳定。但活性污泥法存在一个问题，即会产生大量的剩余污泥，剩余污泥运输和处理费用占总运行费用比重大，处理中还面临诸多条件限制。当前我国城市污泥处理量约300亿m3/a，产生含水率98%的生化污泥约2亿m3/a，剩余污泥产量仍将以年均15%增长。1000万t/a及炼油厂，年产生化含水污泥约I万t。
[0003]生化剩余污泥主要成分包括水、微生物、微生物代谢物、无机固型物，生化剩余污泥对环境危害很大，有大量的微生物、病毒、寄生虫、有机物、氮、磷、恶臭。生化污泥体积庞大的原因是含水率高，含水形态为自由水、间隙水、表面水和结合水。根本原因是污泥中存在具有特殊性能的高分子有机物，是这些高分子有机物导致间隙水、表面水和结合水存在。自由水占总含水约70%，不与污泥附着或结合，分离较容易，可重力分离；因毛细管现象而保持的水，分离较难，需使用离心、真空等方法；表面水通过氢键附着在胶体表面，分离困难，经调理后才能用机械方式脱除；结合水通过化学键与污泥结合，约占总含水4%，分离十分困难，采用一般物理化学方法难以分离，是构成脱水污泥的主要成分。内部水是细胞内的水，水量很少，脱除更难。
[0004]剩余污泥的处置方式主要包括填埋、土壤改良和干燥焚烧，而剩余污泥中可能含有大量重金属、病原微生物和持久性难生物降解有机污染物，土壤改良的应用在某些国家已被禁止，而填埋和干燥焚烧处理方式也要面对日益紧缺的土地资源和严格的环保法规限制。
[0005]现有生化污泥处理工艺有:脱水:含水率一般降低到80%_84%，残留污泥量仍然很庞大，污染物无减量。焚烧:减量效果好，但投资和运行成本高，操作复杂，且产生飞灰危物，烟气处理困难。消化:处理成本较低，但仅能去除部分有机物，且污泥减量不显著。
[0006]目前，衡量污泥减量化的主要指标是:污泥泥饼的含水率以及污泥泥饼的总排出量，污泥泥饼的含水率按国家标准进行检测。臭氧曝气氧化是将高浓度臭氧通入污泥反应塔内，由于臭氧的强氧化性，污泥中微生物的细胞壁、细胞膜破碎，大量有机质从细胞中释放出来，可用于污泥减量并可杀死污泥中的有害生物。通常臭氧投放量与污泥量的比例在0.015—0.3kg臭氧/kg污泥量。日本的文献报道臭氧投放量与折合100%污泥量的比例为0.015kg/kg污泥量，国内有高校的研究报道，该指标为0.05—0.35kg/kg污泥量，一般都采用接触器使臭氧与污泥接触，如此高比例的臭氧投入一般只能停留在实验阶段，工业化几乎难以实现。
[0007]日产40吨污泥的泥饼的污泥处理厂，按一般泥饼含水率80%计算，折合100%污泥量为每日8000kg，按0.05kg臭氧/kg污泥量需要配置16.67kg/h的臭氧发生装置，按0.35kg/kg污泥量的臭氧投入来配置则需要116.7kg的臭氧发生装置。目前按国内外的技术指标每生产Ikg臭氧的需要投入电力15-21KWh，即使使用工业化氧气替代空气作为原料也需要8KWh的电力消耗，一个16kg/h的臭氧发生装置就需要消耗电力240— 336KWh，其设备投资、电力系统配置、运营成本对于污泥处理业主都是不得不考虑的因素。
[0008]因此，现有技术中污泥处理系统处理污泥存在如下缺点:臭氧进入反应器后停留时间短，污泥与臭氧不能充分接触，臭氧利用率低，臭氧投放比例高，能耗高，运行成本高，难以大规模推广应用。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是提供一种使得臭氧进入反应器后停留时间长，污泥与臭氧充分接触，臭氧利用率高，臭氧投放比例低，运行成本低的污泥处理系统及其方法。
[0010]为了实现上述技术问题，本发明提供的技术方案为:一种污泥处理系统，其特征在于:所述污泥处理系统包括依次通过管道连接的泵、臭氧发生装置、射流器和管道反应器，所述臭氧发生装置用于向管道反应器内提供臭氧，实现臭氧和污泥的充分接触。
[0011]进一步地所述臭氧发生装置内设置有通过管道连接的制氧机和臭氧机；
[0012]所述管道反应器为2个或2个以上，所述管道反应器通过管道并联或串联连接；
[0013]所述管道反应器内表面涂敷有用于提高臭氧对污泥氧化能力的催化剂层；
[0014]所述管道反应器的下部设置有进泥口，所述管道反应器的上部设置有排泥口。
[0015]进一步地，所述管道反应器的直径D为32mm≤d≤500mm,长度L为0.2m ≤ L ≤ 10m。
[0016]更进一步地，所述管道反应器内部设置有可使流体产生螺旋流动的螺旋翅片板，所述管道反应器的直径D为IOOmm≤D≤350mm,长度L为0.3m≤L≤3m。
[0017]进一步地,所述管道反应器的直径D为200mm,长度L为2m。
[0018]进一步地，所述射流器为文丘里混合器。
[0019]更进一步地，所述臭氧发生装置与所述管道反应器的连接管道上设置有气体流量计，所述泵的进口端设置有蓝式过滤器。
[0020]进一步地，所述泵、臭氧发生装置、射流器和管道反应器集成安装在箱体内，所述箱体数量为一个或一个以上，通过管道相串接。
[0021]本发明的污泥处理系统进行污泥处理的方法，其特征在于包括以下步骤:
[0022](I)所述待处理污泥水以一定的速度通过泵输送至射流器时，所述射流器2侧向入口产生负压吸入臭氧发生装置产生的臭氧，并进行充分混合，形成臭氧和污泥的混合物；
[0023](2)所述混合物通过管道进入管道反应器，所述混合物与管道反应器中的催化剂层充分接触，在催化剂的催化下，进行氧化还原反应；
[0024](3)所述氧化还原产物中的污泥经管道反应器的排泥口排出。
[0025]进一步地，所述混合物在管道反应器的停留时间为10秒至300秒；所述射流器内吸入臭氧量通过泵的流量与管道上的阀门进行调节。
[0026]有益效果:本发明系统运行稳定，可靠性强，简便易行。使用极低比例的臭氧投入量就可以实现污泥减量的目的，臭氧投入量为0.00197—0.00475kg/kg污泥量，同样对一个日产40吨污泥的泥饼的污泥处理厂进行实施，每小时投入0.6567kg—1.583kg的臭氧就可以实现污泥减量化，配置I个l-2kg/h的臭氧发生装置就能满足技术要求。
[0027]本发明中的管道反应器内部结构可使流体产生螺旋流动以便污泥与臭氧充分接触，同时在管道反应器内表面涂有催化剂，进一步提高了臭氧的氧化效率。
[0028]本发明实现了污泥减量处理系统的模块化生产，不需要对现有污泥系统进行改造，不必停产就可以实现污泥减量处理系统的安装运行，不对原有连续污泥浓缩脱水生产造成影响，消除污泥处理系统及外运泥饼的恶臭，降低泥饼含水率，减少絮凝剂投加量，降低生产过程能耗，减少系统污泥排出总量。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1是本发明管道反应器的示意图；
[0030]图2是本发明污泥处理系统工艺流程图；
[0031]图3是本发明的污水处理厂的流程图；
[0032]其中:1泵；2射流器；3管道反应器；4制氧机；5臭氧机；6螺旋翅片板；7污泥浓缩池；L管道反应器的长度；D管道反应器的直径。
【具体实施方式】
[0033]为了阐明本发明的技术方案及技术目的，下面结合图及【具体实施方式】对本发明做进一步的介绍。
[0034]实施例1
[0035]如图1和图2所示，本发明的一种污泥处理系统，其特征在于:所述污泥处理系统包括依次通过管道连接的I个流量为8m3/h泵1、臭氧发生装置、I个射流器2和管道反应器3，所述臭氧发生装置用于向管道反应器3内提供臭氧，实现臭氧和污泥的充分接触。
[0036]所述射流器2为文丘里混合器。
[0037]所述臭氧发生装置内设置有通过管道连接的I个60L/min的制氧机4和I个240g/h的臭氧机5 ；
[0038]所述管道反应器3为4个，所述管道反应器3通过管道并联或串联连接；
[0039]管道反应器3内表面涂有可以将臭氧催化为羟基自由基的催化剂，进一步提高了臭氧的氧化效率。
[0040]所述管道反应器3的下部设置有进泥口，所述管道反应器3的上部设置有排泥口。
[0041]所述管道反应器3内部设置有可使流体产生螺旋流动的螺旋翅片板6，所述螺旋翅片板6的结构可使流体产生螺旋流动以便污泥与臭氧接触。
[0042]所述管道反应器3的直径D为32_d500mm,最佳范围是100_D350mm ；管道反应器3的长度L为0.2mLIOm,最佳范围是0.3mL3m。
[0043]本实施例中所述管道反应器3的直径D为150mm，长度L为1.2m。
[0044]文丘里混合器是一种使臭氧与水高效混合的专用设备。臭氧与水通过文丘里混合器首先进行初步混合，然后进入管道反应器3内部，迎面撞击特制的漩流板，使气水完全进入紊流状态。
[0045]所述臭氧发生装置与所述管道反应器3的连接管道上设置有气体流量计，所述泵I的进口端设置有蓝式过滤器。[0046]所述泵1、臭氧发生装置、射流器2和管道反应器3集成安装在箱体内，所述箱体数量为一个或一个以上，通过管道相串接。并与电器控制部件固定在钢结构框架内，就可以制成模块化、标准化的污泥处理系统，所述污泥处理系统的型号为德宇清WR150/4-240P8。
[0047]本发明的污泥处理系统进行污泥处理的方法，其特征在于包括以下步骤:
[0048](1)将管道接口伸入生化污泥浓缩池7底部，将待处理污泥水经一定的速度通过泵输送至文丘里混合器时，所述射流器2侧向入口产生负压吸入臭氧发生装置产生的臭氧，并进行充分混合，形成臭氧和污泥的混合物；
[0049](2)所述混合物通过管道进入管道反应器3，所述混合物与管道反应器3中的催化剂层充分接触，在催化剂的催化下，进行氧化还原反应，提高了臭氧氧化效率；
[0050](3)所述氧化还原产物中的污泥经管道反应器3的排泥口排出，回到污泥浓缩池7，如此循环往复，持续运行就可实现污泥减量的目的。
[0051]所述混合物在管道反应器3的停留时间为10秒至300秒；所述射流器2内吸入臭氧量通过泵I的流量与管道上的阀门进行调节。反应时间由泵I的流量以及串联或并联管道反应器3的大小和多少来决定，对污泥减量的效果由臭氧投放量、污泥处理系统机组的数量以及运行时间来控制。
[0052]如图3所示，为本发明的污水处理厂的流程图。各路废水先从收集池或管道进入匀质调节池——中和池——然后进入厌氧发酵池发酵后，产生的污泥进入污泥浓缩池，污泥则进入一级曝气池进行好氧曝气一进入二沉池将带出的好氧反应产生的污泥沉淀后进入污泥浓缩池7，二水则进入二级曝气池继续进行好氧生物反应一进入终沉池后，将生化反应产生的污泥沉淀进入污泥浓缩池7，处理干净的水进入气浮池将水中漂浮物去除——进入监护池的水，如果达到排放标准则可直接排放，如果COD等指标超标，则需要采取措施，回到曝气池重新生化处理或进入匀质调节池进行再次厌氧。
[0053]进入污泥浓缩池7的污泥一般含水率在98%左右，经过对污泥浓缩池7添加絮凝剂后，污泥浓缩池7底部的泥进入压滤机进行压滤脱水，形成污泥泥饼，这种泥饼的含水率一般在75-87%之间，污泥浓缩池7上部的清水和压滤污泥后的压滤水通过管道回到一级曝气池继续进行生化好氧处理。
[0054]一般污泥沉淀池的温度在30-40°C，本发明的污泥处理系统只要污泥浓缩池7中的污泥1_50°C就可以工作。流过管道反应器3的污泥反应产物温度稍有上升，但不影响系统运行。
[0055]如图3所示，对某化纤公司日处理2万吨废水的生化污水处理装置的污泥浓缩池7进行现场应用，污泥浓缩池容积为80立方米，污泥来自厌氧污泥池、二沉池、终沉池，进泥量约40t/h，上部清液经上清液回流池回流至一段曝气池，回流量约30t/h，底部浓缩污泥进脱水机脱水后外运，脱水量约10t/h，污泥泥饼中重金属超标，属于环保监控危废。
[0056]使用本污泥处理系统对污泥浓缩池7的污泥进行持续处理18个班次，每班次为8小时。设备投入使用I天后污泥系统臭味减轻，对使用该设备前后的生产运行情况进行对比分析，见表1，为污泥处理系统投入使用前后的对比表。
[0057]表1
[0058]
【权利要求】
1.一种污泥处理系统，其特征在于:所述污泥处理系统包括依次通过管道连接的泵、臭氧发生装置、射流器和管道反应器，所述臭氧发生装置用于向管道反应器内提供臭氧，实现臭氧和污泥的充分接触。
2.根据权利要求1所述的污泥处理系统，其特征在于:所述臭氧发生装置内设置有通过管道连接的制氧机和臭氧机； 所述管道反应器为2个或2个以上，所述管道反应器通过管道并联或串联连接； 所述管道反应器内表面涂敷有用于提高臭氧对污泥氧化能力的催化剂层； 所述管道反应器的下部设置有进泥口，所述管道反应器的上部设置有排泥口。
3.根据权利要求1所述的污泥处理系统，其特征在于:所述管道反应器的直径D为32mm < d < 500mm,长度 L 为 0.2m < L < 10m。
4.根据权利要求3所述的污泥处理系统，其特征在于:所述管道反应器内部设置有可使流体产生螺旋流动的螺旋翅片板，所述管道反应器的直径D为100mm < D < 350mm,长度L 为 0.3m < L < 3m。
5.根据权利要求2所述的污泥处理系统，其特征在于:所述管道反应器的直径D为200mm,长度 L 为 1.5m。
6.根据权利要求1所述的污泥处理系统，其特征在于:所述射流器为文丘里混合器。
7.根据权利要求6所述的污泥处理系统，其特征在于:所述臭氧发生装置与所述管道反应器的连接管道上设置有气体流量计，所述泵的进口端设置有蓝式过滤器。
8.根据权利要求1至7任一项所述的污泥处理系统，其特征在于:所述泵、臭氧发生装置、射流器和管道反应器集成安装在箱体内，所述箱体数量为一个或一个以上，通过管道相串接。
9.利用权利要求1所述的污泥处理系统进行污泥处理的方法，其特征在于包括以下步骤: (1)所述待处理污泥水以一定的速度通过泵输送至射流器时，所述射流器2产生负压吸入臭氧发生装置产生的臭氧，形成臭氧和污泥的混合物； (2)所述混合物通过管道进入管道反应器，所述混合物与管道反应器中的催化剂层充分接触，在催化剂的催化下，进行氧化还原反应； (3)所述氧化还原产物中的污泥经管道反应器的排泥口排出。
10.根据权利要求9所述的污泥处理方法，其特征在于:所述混合物在管道反应器的停留时间为10秒至300秒；所述射流器内吸入臭氧量通过泵的流量与管道上的阀门进行调节。
【文档编号】C02F11/06GK103663895SQ201310645801
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月3日 优先权日:2013年12月3日
【发明者】吴浩 申请人:南京德磊科技有限公司