电渗透高干脱水与好氧发酵联合的污泥处理系统的制作方法

本实用新型涉及污泥处理领域，尤其涉及一种电渗透高干脱水与好氧发酵联合的污泥处理系统。

背景技术：

目前国内污泥处理处置工艺有好氧发酵+土地利用、卫生填埋、干化焚烧、热解气化等。好氧发酵+土地利用工艺投资少、能耗低、运行费用低、有机部分可转化为土壤改良剂成分。缺点是占地面积较大，处置周期较长，通常要15～20天。

技术实现要素：

基于现有技术所存在的问题，本实用新型的目的是提供一种电渗透高干脱水与好氧发酵联合的污泥处理系统，其无药剂添加，好氧发酵周期短，处理运行费用低。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型实施方式提供一种电渗透高干脱水与好氧发酵联合的污泥处理系统，包括：

运送计量单元、电渗透污泥高干脱水单元、废水回流单元、发酵物料预处理单元、污泥好氧发酵单元和通风除臭单元；其中，

所述电渗透污泥高干脱水单元设有污泥入口、污水排出口和干化污泥出口；

所述运送计量单元与所述电渗透污泥高干脱水单元设置的污泥入口连接；

所述电渗透污泥高干脱水单元的污水排出口与所述废水回流单元连接；

所述电渗透污泥高干脱水单元的干化污泥出口与所述发酵物料预处理单元和所述污泥好氧发酵单元顺次连接；

所述通风除臭单元分别与所述电渗透污泥高干脱水单元和污泥好氧发酵单元设置处的臭气排风空间连接。

本实用新型实施方式还提供一种电渗透高干脱水与好氧发酵联合的污泥处理方法，采用本实用新型所述的电渗透高干脱水与好氧发酵联合的污泥处理系统，包括以下步骤：

步骤1，通过所述系统的计量单元对所处理的污泥进行计量后送至所述系统的电渗透污泥高干脱水单元；

步骤2，污泥进入所述电渗透污泥高干脱水单元后，依次进行泵送压力第一次耦合电渗透脱水处理和滤室梯度压榨第二次耦合脱水处理，处理后制成15～20mm厚的脱水泥饼，脱水泥饼输送至所述系统的发酵物料预处理单元；

步骤3，脱水泥饼进入所述发酵物料预处理单元后，进行混料搅拌后制成好氧发酵混合物料，将好氧发酵混合物料输送至所述系统的污泥好氧发酵单元；

步骤4，好氧发酵混合物料在所述污泥好氧发酵单元内进行好氧发酵处理，好氧发酵过程中进行翻堆进行物料供氧、搅拌、控温和除湿，产生的臭气通过所述系统的通风除臭单元处理后外排。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的电渗透高干脱水与好氧发酵联合的污泥处理系统，其有益效果为：

通过有机连接的运送计量单元、电渗透污泥高干脱水单元、废水回流单元、发酵物料预处理单元、污泥好氧发酵单元和通风除臭单元，形成一种能以电渗透污泥高干脱水工艺和污泥好氧发酵工艺联合处理污泥的系统。由于对污泥进行电化学调质，并将污泥的水份降低到60％左右，然后再进行好氧发酵。这种技术路线操作简单、成熟稳定可靠、无药剂添加、好氧发酵周期短、处理运行费用低。且电渗透污泥干化对污泥中的蛔虫卵、粪大肠菌群、重金属有去除作用，蛔虫卵、粪大肠菌群等病原体去除率达99％以上，重金属的去除率可达30％。能确保不对环境产生二次污染。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本实用新型实施例提供的电渗透高干脱水与好氧发酵联合的污泥处理系统构成示意图；

图2为本实用新型实施例提供的联合的污泥处理方法中的污泥好氧发酵物料平衡图；

图3为本实用新型实施例提供的电渗透高干脱水机的构成示意图；

图4为本实用新型实施例提供的污泥好氧发酵单元的构成示意图；

图5为本实用新型实施例提供的联合的污泥处理方法中的定点除臭方法流程图；

图中：100-计量单元；200-电渗透污泥高干脱水单元；300-污泥好氧发酵单元；400-通风除臭单元；1-污泥料仓；2-无轴螺旋输送机；3-电渗透高干脱水机；4-泥饼输送设备；5-混料系统；6-皮带输送机；7-自动布料系统；8-翻堆系统；10-中控系统；11-在线实时检测系统；12-发酵曝气系统；13-出料皮带输送机；14-发酵槽；15-陈化车间；16-加工皮带输送机；17-网笼筛；18-计量装置；

具体实施方式

下面结合本实用新型的具体内容，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。本实用新型实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种电渗透高干脱水与好氧发酵联合的污泥处理系统，包括：

运送计量单元、电渗透污泥高干脱水单元、废水回流单元、发酵物料预处理单元、污泥好氧发酵单元和通风除臭单元；其中，

所述电渗透污泥高干脱水单元设有污泥入口、污水排出口和干化污泥出口；

所述运送计量单元与所述电渗透污泥高干脱水单元设置的污泥入口连接；

所述电渗透污泥高干脱水单元的污水排出口与所述废水回流单元连接；

所述电渗透污泥高干脱水单元的干化污泥出口与所述发酵物料预处理单元和所述污泥好氧发酵单元顺次连接；

所述通风除臭单元分别与所述电渗透污泥高干脱水单元和污泥好氧发酵单元设置处的臭气排风空间连接。

上述系统中，运送计量单元包括：污泥运送车和全电子汽车衡(即计量装置18)。优选的，计量单元采用车辆称重系统，采用scs系列全电子汽车衡，最大称重重量为50吨，台面尺寸为3.4m×14m，分度值为10kg。scs系列电子汽车衡主要由承载器、称重显示仪表、称重传感器、连接件、限位装置及接线盒等零部件组成，并配置打印机、大屏幕显示器、计算机和稳压电源等外部设备。

上述系统中，电渗透污泥高干脱水单元包括：

污泥料仓、无轴螺旋输送机、污泥输送管道、控制阀(电动闸板阀)、电渗透污泥高干脱水机、泥饼输送设备和控制装置；其中，

所述污泥料仓设置所述污泥入口；

所述污泥料仓的出口与所述无轴螺旋输送机、污泥输送管道和电渗透污泥高干脱水机顺次连接，所述污泥输送管道上设置所述控制阀；

所述电渗透污泥高干脱水机设置所述污水排出口和泥饼出口，所述泥饼出口与所述泥饼输送设备连接，所述泥饼输送设备设置所述干化污泥出口；

所述控制装置，分别与所述无轴螺旋输送机、电渗透污泥高干脱水机和泥饼输送设备电气连接，能控制所述无轴螺旋输送机和电渗透污泥高干脱水机和泥饼输送设备进行污泥干化脱水。

如图3所示，上述系统中，电渗透污泥高干脱水机包括：机架210，在机架210上分别设置滤室220和清洗装置，所述清洗装置设在机架上，处于所述滤室220后端，能清洗所述滤室；

所述排水装置260设在所述机架上，处于所述滤室220的出水口处，方便排水；

所述泥饼输送设备4设在所述滤室220下方，与所述滤室的输出泥饼出口对应，方便泥饼输出；

所述开关电源240与所述滤室220的电极电气连接；

所述液压装置250与驱动所述滤室220的液压驱动端连接。

上述电渗透污泥高干脱水机可以将污泥含水率从80％降至60％，其电渗透污泥高干脱水过程具体为：污泥输送管道设有一个气动二通球阀、一个气动t型三通球阀。进料时气动二通球阀关闭，气动t型三通球阀处于进泥位置；工作时，液压系统先压紧滤室，接着无轴螺旋输送机2将污泥通过管道送到电渗透污泥高干脱水机3的滤室中。在螺杆泵2的压力作用下，污泥开始脱水。继续进泥，滤室进满泥后，随着污泥打入电渗透污泥高干脱水机3，其压力不断升高，当达到设定压力0.8mpa时，启动整流电源泵送压力第一次耦合电渗透，带负电荷的污泥颗粒向阳极移动，带正电荷离子携带水向阴极移动，进泥量与排水量基本达到动态平衡，继续排水2小时；当达到设定时间达到2小时，气动t型三通球阀自动转向，由进泥位置变为回泥位置，螺杆输送的污泥经过管道会再次返回污泥储罐，电渗透污泥高干机3不再进泥。液压系统按设定的压力继续对滤室进行挤压，在滤室的阳、阴极板之间的均布电场和板框梯度压榨的第二次耦合作用下，带负电荷的污泥颗粒向阳极移动，带正电荷离子携带水向阴极移动；同时阴极板在板框液压动力作用下向阳极移动，使污泥腔室容积缩小，移向阴极板的水分透过滤布和滤网排出，污泥颗粒留在腔室内，最终形成15～20mm厚脱水泥饼；脱水结束后，液压系统泄压，滤室松开，再通过拉板装置将滤室逐个拉开，脱水后泥饼从滤室中脱落到皮带输送机(螺旋输送机)4送走，完成一个工作过程，然后可进入下一个工作循环。泥饼是输送具体是在电渗透污泥高干脱水机下部设有一条皮带机或u型口无轴螺旋输送机4，将污泥高干机脱水后泥饼运出。皮带机或无轴螺旋输送机与1条主皮带机或主无轴螺旋输送机连接，一并送入污泥双轴桨叶混料机5，用于后续好氧发酵原料。

上述系统中，发酵物料预处理单元包括：至少一条生产线；优选可设置多条生产线，单班工作制。每条生产线均包括：顺次连接的进料无轴螺旋输送机、皮带输送机、双轴卧式桨叶式搅拌机、出料皮带输送机和装载机；还包括与所述装载机对应设置的自卸车，通过所述自卸车与所述污泥好氧发酵单元连接。设置该发酵物料预处理单元的预处理车间总面积可包括电渗透污泥高干脱水单元的占地面积、脱水污泥暂存区占地面积、发酵物料混料设备布置区占地面积。

上述系统中，污泥好氧发酵单元采用设有链板式翻堆机的槽式批处理无通风式好氧发酵系统。具体的，污泥好氧发酵单元设置于发酵车间，通过设置的高效链板式翻堆机8，对堆体进行翻堆以供氧、控温和除湿。采用批次进出料，每次在发酵槽14的一端进料，通过高效链板式翻抛机8对物料的翻抛作业，将物料向发酵槽14的另一端移动；第二次再在起端进一批料，周而复始，直至发酵周期结束，成品料从发酵槽的另一端排出；翻抛机在搬运物料的同时也对物料进行充氧、粉碎和搅拌操作。

优选的，污泥好氧发酵单元采用的是高温好氧快速发酵技术，可采用包括以下几个子系统的高温好氧快速发酵：系统包括：混料系统5、自动布料系统7、发酵槽14、翻堆系统8、发酵曝气系统12、中控系统10、在线实时检测系统11、资源化再加工系统、加工皮带输送机16和网笼筛17等；利用皮带输送机7和计量装置将城市生活污泥、专用腐熟菌剂、回填辅料进行输送至混料系统，对输送至混料系统处的物料进行充分混合后，再经由输送系统运至高温好氧发酵槽14中，进行高温好氧发酵、彻底腐熟化、无害化处理。基于实时在线监测系统，通过对温度、适湿度、溶氧等发酵参数的监控，通过中控系10，实时调控自动曝气装置和无线控制翻堆系统，对发酵污泥进行过程控制。经15天的高温好氧发酵后，物料至陈化车间15，进行二次15-20天的后腐熟过程，彻底达到对城市污泥的无害化处理。城市生活污泥经无害化处理后生成的初级营养土，由资源化再加工系统的进行二次加工，生产园林、林果用有机肥料。完成对城市生活污泥的无害化、减量化处理及资源化利用。

具体的，发酵车间的污泥好氧发酵单元的主要工艺参数有：

a.主工艺相关：

发酵周期：21天

脱水污泥：300t/d，含水率80％

返混料：11t/d，含水率40％

秸秆类物料：1.7t/d，含水率15％

混合物料：162.7t/d，含水率62％，c/n为20

成品熟料：99.7t/d，含水率40％

发酵产品：88.7t/d，含水率40％

发酵有效温度控制范围：55～65℃

翻堆控制：发酵前期以控温供氧为主，后期以供氧除湿为主

翻堆频率：发酵前期1～2d/次，发酵后期2～3d/次

b.设备相关：

链板式翻堆机8数量：2台(一期一台)

单台链板式翻堆机8能力：350m3/h

单台链板式翻堆机8功率：30kw

配套移行机11数量：2台(一期一台)。

上述的废水回流单元，可将污泥中的脱除水统一收集进行处理，将其收集到厂区内新建的污水处理池，生化达标处理后排放，避免造成新的污染。

进一步的，上述系统还包括：后处理单元，与污泥好氧发酵单元的输出端连接，该后处理单元由顺次连接的加工皮带输送机16、网笼筛17、定量包装机、装载机和自卸车构成。能对发酵熟料进行筛分、返混、破碎、装袋等处理。进一步的，该后处理单元可设置于后处理车间。

上述系统中，通风除臭单元400，可采用定点设置，能对污泥脱水过程中臭味源集中的部分进行定点除臭(流程参见图5)，最大限度的减少臭味对环境的影响。具体的，对污泥电渗透高压脱水臭气产生特点，除臭工艺为“水膜除水器+低温等离子体裂解氧化”的处理技术。

通风除臭单元400也能对污泥好氧发酵进行除臭，除臭工艺流程(参见图5)为：将污泥好氧发酵过程中，产生的大量蒸汽臭气，定区域收集后，进入生物滤池中，通过微生物菌床将污染物降解，产生如co2、h2o、n2及少量的其他小分子物质，使废气臭度明显降低。处理后达标气体由15m烟囱排放。

本实用新型实施例还提供一种电渗透高干脱水与好氧发酵联合的污泥处理方法，采用上述的电渗透高干脱水与好氧发酵联合的污泥处理系统，包括以下步骤(参见图2)：

步骤1，通过所述系统的计量单元对所处理的污泥进行计量后送至所述系统的电渗透污泥高干脱水单元；

步骤2，污泥进入所述电渗透污泥高干脱水单元后，依次进行泵送压力第一次耦合电渗透脱水处理和滤室梯度压榨第二次耦合脱水处理，处理后制成15～20mm厚的脱水泥饼，脱水泥饼输送至所述系统的发酵物料预处理单元；

步骤3，脱水泥饼进入所述发酵物料预处理单元后，进行混料搅拌后制成好氧发酵混合物料，将好氧发酵混合物料输送至所述系统的污泥好氧发酵单元；

步骤4，好氧发酵混合物料在所述污泥好氧发酵单元内进行好氧发酵处理，好氧发酵过程中进行翻堆进行物料供氧、搅拌、控温和除湿；

通过所述系统的通风除臭单元分别对所述电渗透污泥高干脱水单元和污泥好氧发酵单元产生的臭气进行除臭处理后外排。

本实用新型的处理方法，先对污泥进行电化学调质，同时采用高压板框压榨将污泥的水份降低到60％左右，然后再进行好氧发酵。这种技术路线操作简单、成熟稳定可靠、建设周期短、处理运行费用低。且电渗透污泥干化对污泥中的蛔虫卵、粪大肠菌群、重金属有去除作用，蛔虫卵、粪大肠菌群等病原体去除率达99％以上，重金属的去除率可达30％。能确保不对环境产生二次污染。

本实用新型的电渗透污泥高干脱水与好氧发酵联合的污泥处理系统，能实现电渗透污泥高干脱水+好氧发酵联合处理污泥，该系统能充分发挥电渗透污泥高干脱水技术优势，首先用电渗透污泥高干脱水单元对市政污泥，进行初步脱水到含水率50％～55％，不需另外添加任何化学药剂，对后续污泥发酵无任何负面影响。污泥高干脱水处理后泥饼，温度可达60～70℃，含水率符合后续污泥好氧发酵处理技术堆体温度初始要求。电渗透过程能够有效杀灭污泥中的病原微生物，杀死率超过99％，对后续发酵的杀菌过程具有明显帮助。堆体温度70℃，能够继续快速高温杀灭污泥中剩余有害菌种和病原体。由于泥饼堆体间孔隙率高，曝气充分，能够对泥饼快速降水。污泥发酵过程能够取消污泥返混工艺流程，降低了整体污泥处理处置运行费用。减少了降水时间，缩短了好氧发酵周期，整条系统占地面积小。实现了污泥处理减量化、无害化的目标。腐殖质可作为园林绿化基质来使用，改良土壤，实现了污泥资源化的利用。该系统基本实现了污泥减量及资源化利用目标。采用快速好氧发酵的优点：a.发酵时间短，发酵周期为7～14天。b.占地面积仅为同类技术的1/5～1/2。c.投资运行成本低：自动化、机械化程度高，省电、省人力。e.操作简便，能够实现计算机控制。f.运行稳定：发酵过程不受外界低气温的影响，可以周年生产。g.技术成熟、稳定。h.环境安全：不产生臭气及废液等二次污染，肥料施用不污染环境。

下面对本实用新型实施例具体作进一步地详细描述。

如图1至如5所示，本实用新型实施例提供一种电渗透高干脱水与好氧发酵联合的污泥处理系统，其中，图1为电渗透高干脱水与好氧发酵联合的污泥处理系统、图2为电渗透好氧发酵联合工艺流程图、图3为高温好氧发酵系统、图4为电渗透高干脱水设备、图5为通风除臭单元，能实现以电渗透高干脱水+好氧发酵联合处理污泥。该系统的具体处理流程如下(参见图2)；

污水处理厂污泥或外接污泥送入污泥料仓1中，污泥料仓1与无轴螺旋输送机2(也可采用无轴螺旋输送机)连接，无轴螺旋输送机2可以将污泥加压至1.2mpa，污泥被无轴螺旋输送机2经设有控制阀(包括一个气动二通球阀、一个气动t型三通球阀，进料时气动二通球阀关闭，气动t型三通球阀处于进泥位置)的污泥输送管道压入至电渗透污泥高干脱水单元3的滤室中，在滤室内由高压油泵提供压力，使油缸压紧滤室的钢制高压弹性滤板组件，使电极板、钢制高压弹性滤板、滤布共同形成污泥过滤型腔；

前期由无轴螺旋输送机2的压力持续进含水率为80％的污泥，依靠0.8～1.2mpa的进料压力持续对泥饼压滤出水，得到含水率为70％左右泥饼；然后关闭进料的无轴螺旋输送机2电源，气控进料三通阀自动关闭，进行滤饼电渗透一次耦合泵送和二次电渗透耦合压榨脱水作业：再次启动液压装置，液压装置的油缸活塞杆再次顶紧压紧板，向前渐进推进；各过滤单元压簧收缩，各过滤单元水道芯板随之向钢制高压弹性滤板底面推进；从而改变滤室容积，对电渗透后滤饼进行压榨作业，滤出多余水分，得到含水率为60％左右泥饼；

高温好氧快速发酵技术图3主要分为八大子系统：自动布料系统6、皮带输送机13、混料系统5、发酵曝气系统12、翻堆系统8、中控系统10、在线实时检测系统11、除臭系统9及资源化再加工17系统。利用输送系统13，利用计量装置18，对城市生活污泥、专用腐熟菌剂、回填辅料进行输送至混料系统，对输送至混料机处的物料进行充分混合后，再经由输送系统运至高温好氧发酵槽14中，进行高温好氧发酵、彻底腐熟化、无害化处理。基于实时在线监测系统，通过对温度、适湿度、溶氧等发酵参数的监控，通过中控系,10，实时调控自动曝气装置和无线控制翻堆系统，对发酵污泥进行过程控制。经15天的高温好氧发酵后，物料至陈化车间15，进行二次15-20天的后腐熟过程，彻底达到对城市污泥的无害化处理。城市生活污泥经无害化处理后生成的初级营养土，由资源化再加工系统的进行二次加工，生产园林、林果用有机肥料。完成对城市生活污泥的无害化处理减量化及资源化利用。

本实用新型的系统至少具有以下优点：该系统突出了污泥处理首先要实现“减量化、稳定化、无害化、资源化”的目标，同时，又充分体现了资源化利用的原则，符合国家提倡的发展循环经济要求；该技术路线可能会成为引导今后我国污泥处理处置的市场主流。本技术的具体优势体现在以下几点：

减量化：电渗透技术能够将污泥含水率降至50％以下，减量作用明显，能够减少后续发酵所需设备投资及占地面积；

无害化：在电渗透过程中，对污泥中存在的粪大肠菌群和寄生虫卵等具有非常明显的灭杀作用，灭杀率高达99.99％，实现了污泥处置及后续发酵的无害化目的；

辅料添加量小：含水率50％污泥泥饼，表面、内部存在大量疏松空间，比表面积大，容易保留更多氧气，减少曝气量，减少翻堆频率，节能降耗；

无需化学药剂：发酵过程中，污泥最佳含水率应保持在50％～60％，传统的板框脱水技术难以将污泥含水率降至60％，并且需要添加pac，三氯化铁，生石灰等不利于后续发酵处理的药剂；电渗透脱水技术的优势在于，可以在不添加任何化学药剂的情况下湿污泥含水率降至50％～60％，避免了化学药剂对发酵微生物带来的不利影响，同时含水率的降低可以使污泥发酵过程中迅速升温，缩短进入高温期的时间；

孔隙率增加：经过电渗透处理后的污泥，孔隙率相较于脱水前大大增加，为后续发酵过程中的充氧过程创造了有利条件，发酵微生物与氧气的接触面积增大，因此使污泥变得更容易腐熟。

针对城市生活污泥，依据成熟的污泥快速高温腐熟技术，对城市生活污泥进行综合处理处置。该技术基于高温好氧发酵原理，通过控制适合的外界条件，发挥有益菌群作用分解污泥中有机物并释放出能量，达到杀灭有害细菌和病毒的作用，最终产物有效成分含量和微生物指标满足农用标准，最终实现污泥的资源化。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。