一种高无机率污泥无机质分离及资源化系统的制作方法

1.本实用新型属于污泥处理与处置技术领域，具体涉及一种高无机率污泥无机质分离及资源化系统。


背景技术：

2.发展以煤气化为龙头的煤化工，生产甲醇、乙二醇、合成油、二甲醚等清洁能源化工产品，并进一步深化开发，是我国经济发展的战略需要。煤气化产生的污水具有硬度高的特点，给煤化工污水的生化处理带来了诸多技术难点。污水生化单元包括a池和o池，活性污泥mlss包括有机组分和无机组分，其中有机组分mlvss间接反映了污泥中活性微生物的量，在污水厂的运行调控中常用mlvss/mlss比值来评价污泥的活性，一般情况下处理生活污水的活性污泥的mlvss/mlss比值在0.75左右，对于工业污水，则因水质不同而异，mlvss/mlss比值差异较大，由于煤气化废水水质钙镁硬度高，导致生化池内的活性污泥无机化情况严重，mlvss低，mlvss/mlss通常只有0.3-0.5，甚至低至0.2，其中无机质中碳酸钙占比约85-90％，污泥中的无机质高常导致出现如下问题：
3.1.当活性污泥混合液中无机颗粒大量累积导致mlvss/mlss下降时，为了保证污泥中活性微生物的水平，污水厂不得不提高污泥浓度以保证处理效果，从而减少了排泥，而排泥减少又导致无机颗粒加剧累积，从而在此恶性循环中使得污泥浓度愈来愈高，生化池底部泥沙淤积明显，从而导致污水厂清淤频次提高；
4.2.无机颗粒在生化池内的沉积减小了池子的有效容积，不仅导致污水在池子内的停留时间减少，降低污水处理效率；
5.3.生化污泥无机化率高，mlvss低，生化池微生物保有量低，处理能力和效率低，充氧设备能耗高，抗水质冲击能力弱，因检修或冲击后，生化系统恢复慢，接种污泥留存难；
6.4.含沙率高的污泥在脱水时会降低污泥的成饼率，并使压滤机滤布过度磨损，寿命缩短；
7.5.输送这些含沙率高的污泥时，泵壳及钢制管道弯头端部更容易磨穿；
8.6.含沙率高的剩余污泥，产气量和污泥热值低，提高了污泥的焚烧成本，制约了剩余污泥的处理处置。
9.如何实现活性污泥中细微泥沙的有效去除已成为污水处理系统亟待解决的问题。cn201610406098.x提出了一种含煤污泥浓缩分离方法及装置，利用气浮原理一步处理实现重质污泥、轻质污泥浓缩和清液分离，但由于污泥中的细微泥沙被活性污泥絮体卷捕，气浮只能处理未被包覆的无机污泥，无法解决被细菌等微生物包覆的小颗粒无机质，处理效果较差；cn201110159013.x提出了一种适用于去除污水处理厂活性污泥中淤沙的分离器，利用淤沙和污泥在粒径和密度上的差异，使两者在旋转过程中产生不同的回旋半径，从而将这两者分离，此方法同样无法有效分离被菌胶团包覆的小颗粒无机质，处理效果较差。
10.cn201811010056.x提出了一种污泥除砂工艺及系统，将污泥依次进行浆化反应、水热反应以及闪蒸反应后进行旋流除砂；cn200910227265.4提出了一种超声—磁场耦合破
解污泥使污泥减量化的方法，剩余污泥主要在设有超声、磁场装置的反应器中，将超声波产生的超声空化效应和磁场产生的磁化学效应有机地结合在一起，大大强化了超声破解污泥的效果；cn201611176156.0提出了一种超声填料组合污泥减量装置及工艺，超声产生强有力的剪切力，使污泥颗粒粒径减小，增大颗粒比表面积，适宜后续单元减量微生物吸收利用；亦可溶胞出更多的碳源提供给减量微生物增殖，高度实现污泥减量化。以上分离方法主要目的为通过去除污泥中的微生物达到污泥减量的效果，破坏了活性污泥中的有机质，无法实现有机污泥的资源化利用。
11.因此，有必要开发一种针对高无机率污泥的无机质分离技术，减少活性污泥中的无机颗粒，并实现污泥的资源化利用。


技术实现要素：

12.针对以上技术问题，本实用新型提供一种高无机率污泥无机质分离及资源化系统，其对生化池污泥进行有效的轻重质分离，提高了污泥活性及生化处理能力与效率，同时利用活性轻质污泥制备干化菌种进行保存与利用，提供剩余污泥新的资源化利用途经，兼具经济性与高效的污废水处理能力。
13.为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：
14.一种高无机率污泥无机质分离及资源化系统，包括沿污泥流动方向顺次连接的用于菌胶团包覆的小颗粒无机质释放与脱落的重质污泥改性系统及利用淤沙和污泥在粒径和密度上的差异进行分离的轻重质污泥分离系统，
15.所述轻重质污泥分离系统下游并联设置两路支路，一路供重质污泥流通并连接至污泥脱水系统；另一路供轻质污泥流通并顺次连接污泥储备系统和菌种制备系统，所述菌种制备系统制作用于储备或出售的固体微生物菌剂。
16.一些实施方案中，所述重质污泥改性系统包括共同作用于污泥的超声单元与搅拌单元，超声单元利用空化效应快速释放由菌胶团包覆的小颗粒无机质，搅拌单元用于促进所释放无机质的脱落。
17.一些实施方案中，所述搅拌单元设有磁力搅拌器，所述磁力搅拌器偏心装设以增强污泥轴向混合。
18.一些实施方案中，所述轻重质污泥分离系统设置有旋流分离器，所述旋流分离器包括上部的圆柱段及下部的圆锥段，混合污泥由切向于圆柱段壁面的进料口输入旋流分离器内腔，旋流分离器的顶端装设可调节式插入深度的溢流排泥口，底端设置排沙口。
19.一些实施方案中，所述溢流排泥口深入至圆柱段高度的0.7-0.8，且溢流排泥口直径为圆柱段直径的0.1-0.3；所述排沙口直径为圆柱段直径的0.1-0.25。
20.一些实施方案中，所述污泥储备系统设置用于微生物培养的营养物投放口，污泥储备系统旁通至生化o/a池以补充用于废水处理的富含有益微生物的活性污泥。
21.一些实施方案中，所述菌种制备系统包括污泥流动方向上顺次连接的脱水单元、干化单元与研磨单元，所述脱水单元连通有供应可溶性淀粉、奶粉、甘油及复合载体的进管，所述研磨单元连通输送固体微生物菌剂的出管。
22.一些实施方案中，所述干化单元包括传输带，设于传输带一端对应脱水单元污泥出口的进料漏斗，沿传输带纵向往复运动以将污泥均匀分布在传输带上的耙齿及布置在传
输带周侧用以螺旋进风的热风管道。
23.一些实施方案中，所述菌种制备系统经菌种活化系统回连至生化o/a池，所述菌种活化系统设置营养物质进口，用以补充稀释后的污水、碳源、氮源及磷源进行曝气培养活化。
24.一些实施方案中，还包括依序管路连接的o/a池及二沉池，所述缺氧池设有废水进口，所述二沉池底部的污泥出口连通至重质污泥改性系统。
25.本实用新型采用以上技术方案至少具有如下的有益效果：
26.1.采用超声与机械搅拌联合作用方式对高无机率污泥进行改性，利用超声空化效应在不影响微生物活性的前提下快速破坏污泥松散结合型的有机聚合物、菌胶团，使包裹其中的无机微粒得到释放，结合搅拌混合可使释放的无机微粒得以充分脱落，强化分离效果；
27.2.通过轻重质污泥分离系统有效去除混合污泥中的无机颗粒，使整个污水处理系统剩余污泥实现了减量化，提高了污泥的活性及生化处理能力与效率，降低重质污泥对生化系统设备、管道的结垢及因此带来的设备能耗；
28.3.活性湿污泥侧线保存技术使得生化系统的微生物菌种快速增殖，可直接返回至生化池用于污水处理，迅速恢复由有机物或抑制性冲击负荷、水力负荷超量等导致的异常状态；
29.4.活性污泥干化菌种的保存技术，富含微生物的活性污泥通过浓缩和脱水，进行低温干化，制备固体菌剂，可以常温下长期保存；
30.5.活性污泥中所包含的微生物适应能力强、微生物种类多，而且含有各种原生动物，解决了污水厂优质活性污泥的短缺问题，可高效针对性净化各类污废水；
31.6.利用污泥为原料进行微生物菌剂的制备生产，不仅能够为工厂污泥提供新的资源化途径，减少剩余污泥处理成本，售卖菌剂增加收益，而且可大幅度降低工业微生物菌剂制备成本。
附图说明
32.为了更清楚的说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图及其标记作简单的介绍，显而易见地，下面描述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它的附图。
33.图1为本实用新型实施例所述的一种高无机率污泥无机质分离及资源化系统的结构示意图；
34.图2为本实用新型实施例所述的旋流分离器进料口剖面示意图。
35.图示标注为：
36.1-菌种活化系统，2-生化处理系统，3-重质污泥改性系统，4-轻重质污泥分离系统，5-污泥储备系统，6-脱水单元，7-干化单元。
具体实施方式
37.下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本
实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。
38.请参阅图1至图2，本技术提出一种高无机率污泥无机质分离及资源化系统，包括生化处理系统2，其包括依序管路连接的o/a池及二沉池，缺氧池的进水端输入煤气化废水，二沉池的上清液连通下游深度处理系统，二沉池底部连通用于高无机率污泥输出的旁路，旁路上沿污泥流动方向依次连接有重质污泥改性系统3和轻重质污泥分离系统4。
39.重质污泥改性系统3包括共同作用于污泥的超声单元与搅拌单元，搅拌单元设置有偏心装设的搅拌器。该实施方式中超声作用产生的强水力剪切力能够快速破坏污泥松散结合型的有机聚合物、菌胶团，使包裹其中的无机微粒得到释放；偏心搅拌设计可增强轴向混合，减少短路，使混合污泥均匀悬浮于水中，充分利用超声作用让菌胶团中释放的无机质脱落，增强分离效果。在一具体示例中，选用磁力搅拌器，其外磁转子安装于重质污泥改性系统3外壳底部，内部磁力搅拌器转子上端安装有搅拌桨，整体结构简单，维修方便。
40.在一较佳实施方式中，该重质污泥改性系统3采用密闭双重隔音钢结构的外壳，两层钢结构之间抽真空以达到隔音目的，防止超声对操作人员损害；其中重质污泥改性系统3外壳顶部可拆卸维护，顶部与外壳采用法兰连接；重质污泥改性系统3外壳还设有一纵向透明可视窗口，方便观察内部情况。
41.轻重质污泥分离系统4设置有旋流分离器，旋流分离器包括上部的圆柱段及下部的圆锥段，混合污泥由切向于圆柱段壁面的进料口输入旋流分离器内腔，旋流分离器的顶端装设可调节式插入深度的溢流排泥口，底端设置排沙口。该实施方式中，混合污泥由进料口切向进入分离器，污泥在腔内旋转，产生螺旋流，无机颗粒由于受到较大的离心力作用，向圆柱段壁面运动并随外旋流从旋流分离器底部作为底流排除，轻质活性污泥则由于所受的离心力较小，来不及沉降就随内旋流从上部溢流口排出，故而使轻质活性污泥与重质无机质分离出来。
42.在一较佳实施方式中，旋流分离器选用中等和小直径水力旋流器，锥角为10-15
°
，同时采用矩形渐开线形进料管，可减小由于流体的转向损失和涡流损失等而引起较大的局部阻力，使流体在进料口处加速，以加强旋流器内的离心强度，使水力旋流器内的细粒分选更加有效。具体的，溢流排泥口深入至圆柱段高度的0.7-0.8，且溢流排泥口直径为圆柱段直径的0.1-0.3；所述排沙口直径为圆柱段直径的0.1-0.25。
43.旋流分离器的排沙口连通至后续污泥脱水系统，溢流排泥口连通资源化回路回连至生化o/a池，资源化回路包括顺次连接至溢流排泥口的污泥储备系统5、菌种制备系统及菌种活化系统1，菌种活化系统1设置营养物质进口，用以补充稀释后的污水、碳源、氮源及磷源进行曝气培养活化，菌种活化系统1的输出端连通生化o/a池以补充用于废水处理的有益微生物。较佳的，污泥储备系统5设置用于微生物培养的营养物投放口，污泥储备系统5旁通至生化o/a池以补充用于废水处理的富含有益微生物的活性污泥。该实施方式中活性湿污泥侧线保存技术使得生化系统的微生物菌种快速增殖，可直接返回至生化池用于污水处理，迅速恢复由有机物或抑制性冲击负荷、水力负荷超量等导致的异常状态。
44.菌种制备系统包括污泥流动方向上顺次连接的脱水单元6、干化单元7与研磨单元，脱水单元6连通有供应可溶性淀粉、奶粉、甘油及复合载体的进管，所述研磨单元连通输
送固体微生物菌剂的出管。该实施方式中进入脱水单元6的混合料液高速旋转，脱水的同时将活性污泥与载体充分混匀。
45.在一具体实施方式中，干化单元7包括传输带，设于传输带一端对应脱水单元6污泥出口的进料漏斗，沿传输带纵向往复运动以将污泥均匀分布在传输带上的耙齿及布置在传输带周侧用以螺旋进风的热风管道。该实施方式中，来自污泥脱水设备的混合污泥通过进料漏斗落到传输带上，经由耙齿沿传输带纵向来回移动将污泥均匀分布在传输带上，防止污泥堆积导致干燥不均匀及结团等；污泥由传输带带动向前，传输带运动速度及方向可调，可根据出口污泥含水率调节传输带以控制污泥烘干时间；传输带外为热风管道，热风(蒸汽、热烟气或热空气等)从热风管道进口进入污泥干化设备，热风不与污泥直接接触，可防止干燥过程中污泥受热后解离出细小微粒和粉尘被热风吹起，减少粉尘危害。
46.本技术采用超声与机械搅拌联合作用方式对高无机率污泥进行改性，利用超声空化效应在不影响微生物活性的前提下快速破坏污泥松散结合型的有机聚合物、菌胶团，使包裹其中的无机微粒得到释放，结合搅拌混合可使释放的无机微粒得以充分脱落，强化分离效果。
47.本技术利用污泥为原料进行微生物菌剂的制备生产，不仅能够为工厂污泥提供新的资源化途径，减少剩余污泥处理成本，售卖菌剂增加收益，而且可大幅度降低工业微生物菌剂制备成本。
48.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。