一种污泥处理处置系统及方法与流程

本发明主要涉及污泥处理技术领域，尤其是指一种移动式的污泥处理处置一体化系统及方法。

背景技术：

污泥是污水处理过程中伴生的产物，具有含水率高(99.2％-99.8％)、体积大、性质不稳定、极易腐化并产生臭气的特点，需要进行处理处置后方能排放，目前，全国每年产生污泥约4000万吨(含水率80％)，其中大多数污泥没有得到无害化及稳定化的处理处置。

常见的污泥处理工艺有厌氧消化、调理压榨、石灰稳定、好氧发酵、热干化。厌氧消化属于国外引进的处理技术，我国污泥中含沙量较大不适宜厌氧消化，加上工艺自身运行条件苛刻、管理复杂，使得我国大多数已建的厌氧消化项目处于停运状态，厌氧消化的应用受限。石灰稳定具有工艺运行简单、投资及运行成本低的优势，但投加生石灰量大，严重浪费资源，且处理后的污泥资源化利用途径受阻，将其作为一种临时应急的工艺尚可，不能作为污水厂污泥长期处理的首选工艺。热干化工艺的投资及运行成本高，部分设备依赖进口，且存在着臭气污染的问题，可能会对周边环境产生不良影响。好氧发酵是一种高效的污泥处理工艺，发酵产品直接土地利用是国家优先支持的污泥处置技术路线，但如果采用含水率80％的污泥直接进行好氧发酵所需的建设及运营成本高，占地面积非常大，而经过调理压榨深度脱水后的污泥含水率低于50％，体积仅为含水率80％的污泥的40％，再进行好氧发酵所需的投资成本和运行成本均大为降低。污泥调理压榨深度脱水工艺通过向污泥中投加专性调理剂，改善污泥脱水性能，同时能够杀灭部分病原菌，固化重金属，具有投资及与运行费用低、操作简单、工艺适用性强等优点，在国内也得到了广泛的应用，处理后污泥含水率降至50％以下，可与各种污泥处置方式衔接，例如好氧发酵后土地利用、焚烧及填埋等。

针对一定区域范围内的污泥，传统的污泥处理工程建设可分为集中式和分散式两种，均呈现建设周期长、项目投资大、管理工作繁杂的特点，故在大中型污水处理厂应用较多，而在中小型污水处理厂应用较少，特别是数量多、分布散、污泥量小的城镇污水处理厂(污水处理规模低于2万m³/d)。这些中小型污水处理厂的资金有限、技术和管理水平不足，各自分别建设污泥处理处置工程的难度较大。为解决上述困境，提供一种无土建或少土建的污泥处理处置一体化方式，推动中小型污水处理厂的污泥处理处置发展，急需开发一套投资及运行费用低、移动灵活的污泥处理处置一体化产品。

目前国内有一部分厂商开展了车载式污泥集成处理系统的研发，但是开发出的产品多集中在污泥处理的某一个环节，没有考虑后续的处置问题，对污泥处理与处置问题的系统性考虑不足。以此思路开发出的产品只针对污泥处理一个环节，且系统的自动化程度不够，操作便捷性较差，导致系统处理的效率较低，人力成本高、操作繁杂，与后续处置脱节，急需改善。

技术实现要素：

本发明提供一种污泥处理处置系统，污泥经该系统处理后可直接排放，系统的处理效率高，且运行成本低。

本发明提供一种污泥处理处置方法，应用该方法对污泥进行处理后可直接排放和土地利用，处理效率较高。

本发明采用的技术方案为：

一种污泥处理处置系统，包括设置在可移动平台上的调理装置、压滤机和好氧发酵装置，其中调理装置包括调理池、调理剂罐和连接调理剂罐和调理池的调理剂投加泵，好氧发酵装置包括顺次连接的混料机构和好氧发酵仓，调理池、压滤机、混料机构顺次连接。

该系统包括依次连接的调理装置、压滤机和好氧发酵装置，该调理装置包括调理剂罐、调理剂投加泵和调理池，将待处理的污泥移送至调理池内，启动调理剂投加泵将调理剂罐内的调理剂加入调理池内对调理池内的污泥进行调理，即可提高其过滤性能；再将调理后的污泥移送至压滤机中，污泥通过压滤机内的过滤介质实现固液分离，过滤结束后的污泥在压滤机中被二次压榨，以实现进一步挤压污泥中的水分，使污泥的含水率降低至50％以下；而该好氧发酵装置包括好氧发酵仓和混料机构，将上述脱水后的污泥移送至混料机构中，再将辅剂同步加入混料机构内，使该辅剂与脱水后的污泥混合均匀后移送至好氧发酵仓内，辅剂与污泥在好氧发酵仓内依次经一次发酵、后发酵和腐熟段后得到堆肥产品，该堆肥产品可直接进行土地利用，应用时，也可将一部分堆肥产品作为返混料运送回好氧发酵仓内与新加入的辅剂和污泥混合继续发酵，以提高发酵效率。该系统结构简单，污泥经该系统处理后可直接排放，高效快捷；经过调理压榨深度脱水后的污泥含水率低于50％，体积仅为含水率80％的污泥的40％，再将该污泥进行好氧发酵所需的投资成本和运行成本均大为降低，且对污泥进行调理可同时杀灭部分病原菌，固化重金属，具有投资及与运行费用低、操作简单、工艺适用性强等优点。系统可移动，可满足单独污水厂定点或者多个污水厂联合处理处置的需求。

还包括与所述调理装置连接的污泥预浓缩装置，该污泥预浓缩装置包括出口与所述调理池入口连接的污泥浓缩机、预浓缩药剂储罐和连接污泥浓缩机和预浓缩药剂储罐出口的药剂投加泵。当污水处理厂污水处理工艺不设置有浓缩段时，在调理装置前设置污泥预浓缩装置可通过对污泥进行预浓缩处理，使得污泥的含水率降低，提高污泥处理效率。

在压滤机上设有空气装置，该空气装置分别与压滤机、好氧发酵仓连接。一方面能够完成经压滤机腔室内污泥的吹芯，使泥饼表面更干燥，易与过滤介质分离，也能使卸饼时的操作环境更清洁；再者，空气装置可为好氧发酵仓提供污泥发酵过程中微生物发酵所需的氧气。

还包括分别与所述污泥浓缩机和压滤机连接的清洗装置。该清洗装置可对污泥浓缩机及压滤机内部进行清洗，清洗后的污水通过前述污水处理系统处理后达标排放。

所述压滤机出口和所述混料机构入口之间设有泥饼破碎及输送装置。在压滤机的底部设置有泥饼破碎及输送装置，完成压滤机生产出的低含水率(低于50％)的污泥的破碎及输送，将破碎后的污泥输送至混料机构中，结构简单，提高系统的污泥处理效率。

一种基于前述系统的污泥处理处置方法，包括以下步骤：

1)将污泥移送至调理池中，启动调理剂投加泵将调理剂罐中的调理剂加入调理池中对污泥进行调理；

2)将调理后的污泥移送至压滤机中，使调理后的污泥在压滤机的过滤介质上进行过滤，再使过滤后的污泥在压滤机内压榨以实现污泥脱水；

3)将脱水后的污泥移送至混料机构中，再将辅剂同步加入混料机构内并使该辅剂与脱水后的污泥混合均匀；

4)将混合均匀的辅剂和污泥移送至好氧发酵仓内依次经一次发酵、后发酵和腐熟段后得到堆肥产品。

在步骤1)前还包括步骤5)将污泥移送至污泥浓缩机内，启动药剂投加泵将预浓缩药剂储罐内的预浓缩药剂加入到浓缩机内对污泥进行预浓缩。

利用该方法处理后的污泥可直接排放或直接土地利用，经过调理压榨深度脱水后的污泥含水率低于50％，体积仅为含水率80％的污泥的40％，再该污泥进行好氧发酵所需的投资成本和运行成本均大为降低，且处理效率得到大大提高，再者，对污泥进行调理可同时杀灭部分病原菌，固化重金属，具有投资及与运行费用低、操作简单、工艺适用性强等优点。

在步骤4)后还包括步骤5)：将一部分堆肥产品排出好氧发酵仓外直接用于土地应用，将另一部分堆肥产品作为返混料运送回好氧发酵仓内与新加入的混合均匀的辅剂和污泥混合继续发酵。可加快发酵速率，提高效率。

本发明所带来的有益效果为：

1、同步实现污泥的处理和处置，可达到与工程相同的效果，处理后的污泥可直接排放或直接土地利用，处理效率高，；

2、系统可移动，可满足单独污水厂定点或者多个污水厂联合处理处置的需求。

3、投资成本和运行成本省，系统无需或只需较少的土建施工，省去了大部分的土建费用，同步也减少了对应的工程管理工作。系统基本实现无人值守，运行便捷。

附图说明

图1为本发明实施例的工艺流程图；

图2为本发明实施例的主视图；

图3为本发明实施例的俯视图；

附图标记：

1、污泥浓缩机；2、预浓缩药剂储罐；3、药剂投加泵；4、调理剂罐；41、固体调理剂罐；42、液体调理剂罐；5、调理剂投加泵；6、调理池；7、水箱；8、水泵；9、压滤机；10、泥饼破碎及输送装置；11、气罐；12、空气压缩机；13、混料机构；14、好氧发酵仓；15、污泥泵；16、进料泵；17、污水处理系统；18、臭气处理系统；19、污泥管道；20、污泥管道；21、污泥管道；22、污泥管道；23、污泥管道；24、污泥排放管道；25、返混料管道；26、预浓缩药剂管道；27、调理剂管道；28、清水管道；29、污水排放管道；30、污水排放管道；31、臭气排放管道；32、臭气排放管道；33、空气管道；34、可移动的运输与承载车厢平台；35、智能控制系统；36、进料管道。

具体实施方式

如图1-3所示，一种移动式的污泥处理处置一体化系统，采用采用污泥“调理压榨深度脱水+好氧发酵”工艺，将污泥处理和处置两个单元集中在一个平台上，同步实现污泥的处理和处置，得到的产品可直接进行土地利用。过滤滤液和清晰废水进行到污水厂前端处理工艺进行处理后排放，污泥处理处置过程中产生的臭气经除臭后达标排放。本系统包括相连接的污泥处理单元和污泥处置单元，两者均设置可移动的运输与承载车厢平台34上，其中，该污泥处理单元包括污泥预浓缩装置、调理装置和压滤机9，该污泥处置单元包括好氧发酵装置。

该污泥预浓缩装置包括预浓缩药剂储罐2和污泥浓缩机1，该污泥浓缩机1通过预浓缩药剂管道26与预浓缩药剂储罐2连接，在该预浓缩药剂管道26上设有药剂投加泵3。本实施例中，该药剂投加泵3为计量泵，以实现精确添加预浓缩药剂，该污泥浓缩机1为带式浓缩机、转鼓浓缩机、叠螺浓缩机中的一种。

该调理装置包括调理剂罐4和调理池6，该调理剂罐4和调理池6之间通过调理剂管道27连接，在该调理剂管道27上设有调理剂投加泵5。本实施例中，调理池6内设有搅拌装置，以使得调理池6内污泥能与调理剂搅拌均匀、充分混合反应。具体应用时，调理剂罐4可包括固体调理剂罐41和/或液体调理剂罐42。

本实施例中，在压滤机9的底部设置有泥饼破碎及输送装置10，完成压滤机9生产出低含水率(低于50％)的污泥的破碎及输送，该泥饼破碎及输送装置10可为皮带输送机、螺旋输送机的一种或组合。

该好氧发酵装置包括混料机构13和好氧发酵仓14，本实施例中，该好氧发酵仓14内设有搅拌装置，用于实现污泥和辅料的混合和定期翻抛；该好氧发酵仓14内部分层设置有通风管道，该通风管道上对应开设有小孔。另外，优选的，该好氧发酵仓14为三层结构，内部为耐腐蚀的不锈钢，中间为保温隔热层，保证发酵过程中的热量不散失，外层为牢固耐磨的碳钢结构，满足长距离、频繁移动的需求。好氧发酵仓14的侧壁上设置有监测小口，用于放置检测发酵温度、湿度和氧气浓度的仪器，且在好氧发酵仓14腐熟段的侧壁上设置有取样小口，用于采集样品进行分析以判断污泥的发酵终点。

本实施例中，污泥浓缩机1、调理池6、压滤机9、泥饼破碎及输送装置10、混料机构13、好氧发酵仓14依次通过污泥管道19、20、21、22、23连接，在连接调理池6和压滤机9的污泥管道20上设置有进料泵16，进料泵16可为容积式泵或叶片式泵，在调理池6和压滤机9之间还设有进料管道36，在该好氧发酵仓14上还设有污泥排放管道24，在好氧发酵仓14与混料机构13之间设有返混料管道25；本污泥处理处置系统还包括清洗装置，该清洗装置包括水箱7和水泵8，水箱7内设有液位计，当水位降低至临界值时，污水厂自来水将通过管道补入水箱7内，该水箱7通过清水管道28与污泥浓缩机1、压滤机9连接，在该清水管道28上设有水泵8，以抽取水箱7内的水对污泥浓缩机1、压滤机9进行清洗。另外，本实施例中压滤机9为隔膜压滤机9，水箱7中的水可通过相应管道进入隔膜压滤机9的隔膜腔室内，实现对污泥的二次压榨。本实施例中的清洗装置是可拆卸的，运输时拆下防止运输过程中碰损，使用时可快速组装，为防止清洗废水进入泥饼破碎及输送装置10影响泥饼含水率，还设置有清洗废水接收翻板及导槽。

在压滤机9上设有空气装置，该空气装置包括相互连接的空气压缩机12和气罐11，该气罐11通过空气管道33与压滤机9内部、好氧发酵仓14的通风管道连通。该空气装置能够实现对经压滤机9深度脱水后污泥表面水的吹芯，使得泥饼表面更干燥，更易脱落，且可把压滤机9内多余的污泥吹回调理池6内，使泥饼表面更干燥易与过滤介质分离，也能使卸饼时的操作环境更清洁。再者，空气装置可为好氧发酵仓14提供污泥发酵过程中微生物发酵所需的氧气。

该系统还包括有污水处理系统17和臭气处理系统18，污泥浓缩机1的底部和压滤机9的底部分别通过污水排放管道23、30与该污水处理系统17连接，压滤机9和好氧发酵仓14分别臭气排放管道31、32与该臭气处理系统18连接。应用时，该污水处理系统17和臭气处理系统18可为污水厂现有设备，因而可对该系统产生的废水、废气进行处理后达标排放，节能环保。

工作时，待处理的污泥通过污泥泵15移送至污泥浓缩机中，启动药剂投加泵3向污泥浓缩机内同步添加预浓缩药剂，待处理的污泥与预浓缩药剂混合后被预浓缩，含水率得以降低，再将预浓缩后的污泥通过污泥管道19移送至调理池6内，启动调理剂投加泵5将调理剂罐4内的调理剂加入调理池6内对调理池6内的污泥进行调理，即可提高其过滤性能；再启动进料泵16将调理后的污泥通过污泥管道20移送至压滤机9中，污泥通过压滤机9内的过滤介质实现固液分离，过滤结束后的污泥在压滤机9中被二次压榨，以进一步挤压污泥中的水分，使污泥的含水率降低至50％以下。压榨结束后，启动空气压缩机12和气罐11，空气通过空气管道33进入压滤机9内对深度脱水污泥进行吹芯，使泥饼表面干燥洁净更易脱落，同时压滤机9腔室内和泥饼表面的污泥经进料管道36回到调理池6内，；再将上述脱水后的污泥经泥饼破碎及输送装置10破碎后输送到至混料机构13中，同时将辅剂同步加入混料机构13内，使该辅剂与脱水后的污泥混合均匀后移送至好氧发酵仓14内，辅剂与污泥在好氧发酵仓14内依次经一次发酵、后发酵和腐熟段后得到堆肥产品，该堆肥产品可通过污泥排放管道24排放后直接进行土地利用，应用时，也可将一部分堆肥产品作为返混料通过返混料管道25运送回好氧发酵仓14内与新加入的辅剂和污泥混合继续发酵，以提高发酵效率，辅剂根据污水厂所在地的实际情况来进行选择，种类包括木屑、秸秆等易得的、具有疏松结构和一定营养的物质，以调节混合物料的孔隙率和c/n比。该系统结构简单，污泥经该系统处理后可直接土地利用，高效快捷；本系统所需的投资成本和运行成本均大为降低，且可同时杀灭部分病原菌，固化重金属，具有投资及与运行费用低、操作简单、工艺适用性强等优点。

另外，还对应在本污泥处理处置系统上设置智能控制系统35，该智能控制系统35能够实现对本污泥处理处置系统全部流程的自动控制，包括污泥预浓缩、污泥与调理剂混合调理、污泥过滤压榨、吹芯、自动卸饼及输送等过程，涉及的设备包括药剂投加泵3、污泥浓缩机1、调理剂投加泵5、进料泵16、压滤机9、空气压缩机12、气罐11，还涉及调理池6搅拌机与各控制阀门。本智能控制系统35配备有手动和自动两种模式控制，所有电气设备均可实现单独或联动运转，自动状态可实现无人值守条件下的安全可靠运行，运行成本大为降低。

本实施例在关键设备周边均设置了检修口，方便设备的日常维护和故障排除及维修。所述的关键设备包括预浓缩药剂储罐2、药剂投加泵3、污泥预浓缩机、水泵8、调理剂投加泵5、调理池6、进料泵16、压滤机9、空气压缩机12、气罐11、混料机构13、好氧发酵仓14。

本实施例的污泥处理单元和污泥处置单元均集中在一个平台上，再将该平台放置在车厢内，车厢为常见的平板式货车、栏板式货车或集装箱运输车。按照污泥处理规模不同，对应的车尺寸可以为长9.6米×宽2.3米、长12.5米×宽2.4米。本发明的污泥处理处置系统具有功能完善、结构紧凑的优点，无需或者只需少量土建施工，投资低，占地小，移动灵活，可以达到与污泥处理处置工程相同的效果，既适用于污泥项目的临时应急处理，也可作为中小型污水处理厂的长期污泥处理设备使用。

本实施例的车体与平台上的整体设备可合在一起对污泥进行就地处理，也可以实现车体和平台设备的快速分离，分离的车厢可用于其他平台设备的运输，进而实现一定范围区域内的中小型污水处理厂污泥一体化的处理处置。

使用本案例所述的系统时，污水处理厂只需将剩余污泥接入本系统的污泥预浓缩装置进行预浓缩工序，或污水厂已有污泥浓缩系统对剩余污泥进行浓缩的，可直接将浓缩后的污泥泵15入调理装置内进行调理工序，辅之以本系统运行必须的水、电，即能够迅速地处理处置污泥，得到直接用于土地利用的好氧发酵产品。

一种基于前述系统的污泥处理处置方法，包括以下步骤：

1)将污泥放入调理池6中，启动调理剂投加泵5将调理剂罐4中的调理剂加入调理池6中对污泥进行调理；

2)将调理后的污泥移送至压滤机9中，使调理后的污泥在压滤机9的过滤介质上进行过滤，再使过滤后的污泥在压滤机9内压榨以实现污泥脱水；

3)将脱水后的污泥移送至混料机构13中，再将辅剂同步加入混料机构13内并使该辅剂与脱水后的污泥混合均匀；

4)将混合均匀的辅剂和污泥移送至好氧发酵仓14内依次经一次发酵、后发酵和腐熟段后得到堆肥产品。

当污水厂污水处理工艺中无浓缩段时，需在步骤1)之前进行步骤5)将污泥移送至预浓缩机内，启动药剂投加泵将预浓缩药剂加入到预浓缩机内对污泥进行预浓缩。

利用该方法处理后的污泥可直接排放或直接土地利用，经过调理压榨深度脱水后的污泥含水率低于50％，体积仅为含水率80％的污泥的40％，再该污泥进行好氧发酵所需的投资成本和运行成本均大为降低，且处理效率得到大大提高，再者，本方法可同时杀灭部分病原菌，固化重金属，具有投资及与运行费用低、操作简单、工艺适用性强等优点。

步骤4)后还包括步骤6)：将一部分堆肥产品排出好氧发酵仓14外直接用于土地应用，将另一部分堆肥产品作为返混料运送回好氧发酵仓14内与新加入的混合均匀的辅剂和污泥混合继续发酵。可加快发酵速率，提高效率。

本发明以完整的产品开发为目标和特点，所涉及的内容包括移动式的污泥的处理和处置一体化的产品与方法，系统投资省，操作管理方便。处理效率高，基本能够实现无人值守，处理处置成本大为降低。本系统不仅可以大幅降低污泥的含水率，减少污泥的容积，且实现了污泥的稳定化和无害化，得到的产品可以直接用于土地利用。

上列详细说明是针对本发明之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。