一种市政污泥强化调质和能源回收系统的制作方法

1.本实用新型涉及污泥处理系统，尤其涉及一种市政污泥强化调质和能源回收系统。


背景技术：

2.在众多的污水处理方法中，活性污泥法受到人们的广泛关注，活性污泥法可以有效去除污水中的污染物，对水质稳定的水源处理效果明显。活性污泥法的工作原理也并不复杂，主要依靠对污染物的吸附和氧化，以及絮凝土的沉降来完成对污水的处理工作，利用细菌群来吸附并吸收污水中的污染物。
3.经过活性污泥净化作用后的混合液进入二次沉淀池，混合液中悬浮的活性污泥和其他固体物质在这里沉淀下来与水分离，澄清后的污水作为处理水排出系统。经过沉淀浓缩的污泥从沉淀池底部排出，其中大部分作为接种污泥回流至曝气池，以保证曝气池内的悬浮固体浓度和微生物浓度；增殖的微生物从系统中排出，称为“剩余污泥”。事实上，污染物很大程度上从污水中转移到了这些剩余污泥中，使得剩余污泥易滋生病原体等微生物，对后续的循环利用造成影响。
4.市政污水厂活性污泥工艺排放的剩余污泥多为溶解性差的大分子有机物，剩余污泥的自身特点导致其不易被微生物分解后再被产甲烷菌所利用。传统剩余污泥厌氧消化存在反应速度慢、能耗高、停留时间长，产气中甲烷含量低等缺点，限制了厌氧消化技术优势的发挥。针对剩余污泥进行一定的预处理调质，可以促使污泥中细胞破裂和细胞内有机物质释放，提高厌氧消化沼气产量。现有的污泥细胞破壁技术的方法有化学法和物理法，化学法有碱处理法、高级氧化法；物理法有热处理法、超声波处理法、高压喷射法、冷冻处理法等。然而，由于不同地区的污水厂运行环境的差异大，不可避免地影响对进料质量敏感的传统厌氧消化工艺的运行稳定性，导致厌氧消化工艺的适用性和有效性不强。若污水厂同时配备多种污泥调质发酵系统，又存在装置成本高，装置固定和使用方法死板的问题。


技术实现要素：

5.实用新型目的：针对以上问题，本实用新型的目的是提供一种可灵活选择污泥调质方法且紧凑有效的市政污泥强化调质和能源回收系统。
6.技术方案：本实用新型所述市政污泥强化调质和能源回收系统，包括一级处理单元、二级处理单元、发酵单元和自动控制单元，其中，一级处理单元与自动控制单元连接，二级处理单元与自动控制单元连接，发酵单元与自动控制单元连接，一级处理单元、二级处理单元和发酵单元通过管路连接且均设有用于监测单元内反应过程的传感器组；一级处理单元的进料口连接有污泥输入管，一级处理单元还分别连通有能量输入单元、化学物质输入单元和生物活性物质输入单元；所述管路上均设有手阀、电磁阀和流量计。
7.自动控制单元控制该系统的管路连通状态和运行状态，可根据实际控制能量输入单元、化学物质输入单元和生物活性物质输入单元，一个或多个连通一级单元。所述能量输
入单元输入的是蒸气、超声波等；所述化学物质输入单元输入的是液碱、芬顿试剂或臭氧等；生物活性物质输入单元输入的是溶菌酶等。
8.优选地，所述一级处理单元设有热交换组件。当能量输入单元输入的是电能或热水时，热交换组件运行可对一级处理单元的反应罐进行加热，使得反应罐内恒温。
9.所述一级处理单元与其出料管道之间设有配备循环回路，循环回路上设有阀门。
10.所述二级处理单元和发酵单元之间设有循环回路，循环回路上设有阀门。
11.所述二级处理单元内设有搅拌器和混合器。
12.所述管路上设有手阀、电磁阀和流量计。
13.有益效果：本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：1、本实用新型通过控制管路连通状态使用物理、化学和生物或互相联合的方法对剩余污泥中进行调质处理，消除剩余污泥中的致病微生物，提高其溶解性和可生化性；2、本实用新型结构紧凑，可灵活选择调制方法，降低装置成本，提高系统的适应性和运行稳定性；3、本实用新型的自动控制单元可以调整和优化过程运行参数，提高发酵反应的稳定性和产气率，改善物质转化和能量回收效率。
附图说明
14.图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
15.下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步说明。
16.本实用新型所述的市政污泥强化调质和能源回收系统，包括一级处理单元1、二级处理单元2、发酵单元3和自动控制单元3，其中，一级处理单元1与自动控制单元4连接，二级处理单元2与自动控制单元4连接，发酵单元3与自动控制单元4连接，一级处理单元1、二级处理单元2和发酵单元3通过管路连接且均设有用于监测单元内反应过程的传感器组5；一级处理单元1的进料口连接有污泥输入管，一级处理单元1还分别连通有能量输入单元13、化学物质输入单元14和生物活性物质输入单元15；所述管路上均设有手阀、电磁阀和流量计。一级处理单元1设有热交换组件。一级处理单元1与其出料管道之间设有由循环泵、阀门和管路组成的回路。二级处理单元2和发酵单元3之间设有由回流泵、阀门和管路组成的回路。二级处理单元2内设有搅拌器和混合器。传感器组5监测处理单元内的物料的流量、ph、orp、反应温度、压力的检测和存储等；自动控制单元4与剩余污泥储存和输送、传感器组5、循环泵12、输送泵22、进料泵33和回流泵32相连。
17.实施例1
18.打开能量输入单元13通向一级处理单元1的阀门，关闭化学物质输入单元14和生物活性物质输入单元15，通向一级处理单元1的阀门。
19.将剩余污泥送入一级处理单元1的反应罐中，能量输入单元13连接蒸气管路，向反应罐内输入饱和高压蒸气。自动控制单元4控制热交换组件将反应罐加热至70
°
以上，实现对致病微生物的有效消除。
20.反应结束后，启动物料输送泵22，将处理后的剩余污泥排入二级处理单元2。开启回流泵32，发酵单元3的微生物与高温处理的污泥在二级处理单元2内混合，再通过进料泵
33进入发酵单元3。
21.当一级处理单元1输入的处理物为污泥与有机垃圾时，反应罐内的高温预处理，除了消除致病菌，还可以降低物流的黏性，提高油脂类物质的流动性，减少油脂凝固堵塞等问题。
22.实施例2
23.系统连接通路如实施例1，不同之处在于，不开启回流泵32，污泥在二级处理单元2进行静态浓缩，开启进料泵33将上部液体泵入发酵单元3，底部固体浓度较高的浓缩液排出二级处理单元2后单独处理。高温预处理后的剩余污泥，其液相组分转化产生的甲烷占整体甲烷产量的70％，此外，液相组分发酵反应所需的停留时间仅为固相组分的50％。
24.实施例3
25.系统连接通路如实施例1，不同之处在于，能量输入单元13是超声波发生器和换能块，向反应罐中输入频率为600khz的超声波。开启循环泵12。超声波的输入在物料内形成气蚀效应，引发微生物细胞的破裂。
26.实施例4
27.打开能量输入单元13和化学物质输入单元14通向一级处理单元1的阀门，并开启循环泵12。关闭生物活性物质输入单元15通向一级处理单元1的阀门。
28.输入超声的同时通过化学物质输入单元14将高浓度的臭氧气体投加到反应罐内。利用臭氧和超声的协同作用快速分解大分子有机物，反应约1小时后，开启物料输送泵22，将剩余污泥送至二级处理单元2。开启回流泵32、二级处理单元2的搅拌设施和进料泵33，将二级处理单元2的物料送至发酵产气系统3。
29.实施例5
30.本实施例不同之处在于：循环泵12所在的管路上增设输入臭氧气体的扩散装置。
31.打开能量输入单元13通向一级处理单元1的阀门，并开启循环泵12。关闭生物活性物质输入单元15通向一级处理单元1的阀门。
32.输入超声的同时扩散装置将臭氧气体输入循环泵12所在的管路中，通过循环管路分散到反应罐内。利用臭氧和超声的协同作用快速分解大分子有机物，反应约1小时后，开启物料输送泵22，将剩余污泥送至二级处理单元2。开启回流泵32、二级处理单元2的搅拌设施和进料泵33，将二级处理单元2的物料送至发酵产气系统3。
33.实施例6
34.打开生物活性物质输入单元15通向一级处理单元1的阀门，关闭化学物质输入单元14和能量输入单元13，通向一级处理单元1的阀门。
35.将剩余污泥首先送入一级处理单元1的反应罐，生物活性物质输入单元15为溶菌酶投加设施。向反应罐中投加溶菌酶，投加比例约5％(w/w，酶/tss)。开启一级处理单元1的控制热交换组件，维持反应罐内温度约35℃。开启循环泵12。反应约8小时后，开启物料输送泵22，将剩余污泥送至二级处理单元2。开启回流泵32和二级处理单元2的搅拌设施，同时开启进料泵33，将二级处理单元2的物料送至发酵产气系统3。