CN102863129B - 污水处理厂利用污泥实现节能减缩的系统及其减缩方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种污水处理厂利用污泥实现节能减缩的系统，依次连接的曝气池、浓缩池、发酵池、沼气净化器、沼气发电机以及干燥机，沼气发电机同时与曝气池和发酵池连通；浓缩池同时连通有沉淀池和除臭装置，浓缩池和发酵池之间设置有压滤机，压滤机同时与浓缩池和发酵池连通；所述沼气发电机和发酵池之间设置有热水器，热水器同时与沼气发电机和发酵池连通；浓缩池和发酵池之间设置有压滤机，曝气池中的污泥经过曝气后，剩余的污泥和沉淀池中的沉淀污泥排放到浓缩池中进行浓缩，浓缩后的污泥通过压滤机进行压滤，将压滤后污泥推入发酵池进行发酵，发酵池中产生的沼气经沼气净化器和压缩增压机处理后，最后输送给沼气发电机进行发电，该系统及方法降低了污水厂运行成本、不产生二次污染、有效利用了污泥资源、降低污泥处理投资的消耗，该系统达到了污泥处置减量化、资源化、无害化的三化要求。

Description

污水处理厂利用污泥实现节能减缩的系统及其减缩方法
技术领域
本发明涉及污水处理厂利用污泥实现节能减缩的系统及其减缩方法，属于节能环保领域。
背景技术
污水，通常指受一定污染的、来自生活和生产的废弃水。污水主要有生活污水和工业废水。污水的主要污染物有病原体污染物， 耗氧污染物，植物营养物，有毒污染物等，污泥是污水处理后的产物，是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。污泥的主要特性是含水率高（可高达99%以上），有机物含量高，容易腐化发臭，并且颗粒较细，比重较小，呈胶状液态。它是介于液体和固体之间的浓稠物，可以用泵运输，沉降时间特别长，池子占地面积大，分离效果不佳，在现有的污水厂运行中，污泥处置的投资运行费用巨大，甚至可以占到投资运行费用的50%，污泥中大量的有机质蕴含巨大能量，如何进一步挖掘出污泥中的能量并同时避免污泥中有毒有害物质对环境的二次危害。污泥焚烧技术存在诸多问题，核心问题是投资大、处理费用高、有机物燃烧产生二恶英等剧毒物质、浪费了污泥中氮磷等植物生长所需营养元素和污泥能量，填埋、堆肥、焚烧的投资比例一般为1：1.5：3，填埋则占用了大量土地。因此，寻求经济有效的污泥处理利用技术和缓解当今能源压力具有现实意义，对于污水厂每天产生大量污泥更是具有实际的环保经济意义。
发明内容
本发明的目的在于克服了上述现有技术的缺点和不足，提供一种污水处理厂利用污泥实现节能减缩的系统及其减缩方法，该系统及方法降低了污水厂运行成本、不产生二次污染、有效利用了污泥资源、降低污泥处理投资的消耗，该系统达到了污泥处置减量化、资源化、无害化的三化要求。
本发明的目的通过下述技术方案实现：污水处理厂利用污泥实现节能减缩的系统，包括依次连接的曝气池、浓缩池、发酵池、沼气净化器、沼气发电机以及干燥机，所述沼气发电机同时与曝气池和发酵池连通；浓缩池同时连通有沉淀池和除臭装置，浓缩池和发酵池之间设置有压滤机，所述压滤机同时与浓缩池和发酵池连通。压滤机将污泥压滤，压滤机与发酵池相连，将压滤后污泥推入发酵池进行发酵。
进一步地，所述发酵池和沼气净化器之间设置有储气罐，储气罐设置在发酵池的顶部，且储气罐同时与发酵池和沼气净化器连通；所述沼气净化器和沼气发电机之间设置有压缩增压机，且压缩增压机同时与沼气净化器和沼气发电机连通。储气罐依次与沼气净化器、压缩增压机相连，压缩增压机与沼气发电机相连，供给沼气以发电，通过沼气净化器和压缩增压机后得到纯净有一定压力的沼气，以保证后续使用沼气的连续性、稳定性和安全性。
进一步地，所述沼气发电机和曝气池之间设置有鼓风机，且鼓风机同时与沼气发电机和曝气池连通。鼓风机通过沼气发电机供电，将空气输送到曝气池中，支持曝气池进行曝气。
进一步地，所述曝气池内设置有曝气装置，鼓风机与曝气装置连通。
进一步地，所述沼气发电机和发酵池之间设置有热水器，且热水器同时与沼气发电机和发酵池连通。
进一步地，所述沼气发电机与鼓风机之间、沼气发电机和热水器之间、沼气发电机和干燥机之间均通过供电线相连。干燥后的污泥运送至建材厂化肥厂等地方利用。发酵池发酵后的污水输送回污水处理系统处理。
污水处理厂利用污泥实现节能减缩的减缩方法，包括以下步骤：
（a）曝气池中的污泥经过1天至4天的曝气后，剩余的污泥和沉淀池中的沉淀污泥排放到浓缩池中进行浓缩，除臭装置除去浓缩池上部的臭味，并根据实际情况不定期给予跟换，浓缩后的污泥通过压滤机进行压滤，将压滤后污泥推入发酵池进行27天至33天的发酵，发酵池中产生的沼气通过储气罐来收集，沼气经沼气净化器和压缩增压机处理后，最后输送给沼气发电机；
（b）沼气发电机产生的电供给干燥机，干燥机将发酵池中发酵后的发酵污泥进行干燥；干燥后的污泥运送至建材厂化肥厂等地方利用。污水处理厂污泥节能减缩系统中，发酵池发酵后的污水输送回污水处理系统处理。
（c）沼气发电机产生的电供给鼓风机，鼓风机将空气吹入曝气池中的曝气装置中，支持曝气池进行曝气；
（d）沼气发电机产生的电供给热水器，热水器提供的热水给发酵池的发酵供给热量。污水处理厂污泥节能减缩系统中，热水器与发酵池外层相连，热水通入发酵池的外层后，形成保温加热效果，为发酵需要的微生物提供合适生长繁殖温度，以加快污泥发酵速度。
本工艺实际运行时，至少有两个发酵罐，一个工作，另外的备用，通过不停地循环使用，保证厂区污泥发酵需要的场所；使发电机连续运行，减少整个污水厂使用外界供电的量，降低污水厂运行费用。
进一步地，所述曝气池中的污泥曝气时间为2天或者3天。根据具体的天气情况以及污泥处理量的多少安排曝气的时间。
进一步地，所述发酵池的发酵时间为30天。根据实际工程情况和产生污泥量，设置多组发酵罐（池）并列，以供系统连续运行，污泥停留时间会因污泥泥质不同而有差别，运行时试实际情况运行发酵罐。
综上所述，本发明的有益效果是：
（1）该系统及方法降低了污水厂的污泥处置费用、污泥体积大大减小，方便运输和管理，避免了处置场占地面积大，臭气等，降低了污水厂污泥处置、运输等成本；
（2）有效利用了污泥所含有的能量，避免了资源浪费；
（3）降低了污水厂运行中的用电量，进而直接降低了污水厂的投资运行成本。
附图说明
图1是本发明的框架示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。
实施例1：
如图1所示，污水处理厂利用污泥实现节能减缩的系统，包括依次连接的曝气池、浓缩池、发酵池、沼气净化器、沼气发电机以及干燥机，所述沼气发电机同时与曝气池和发酵池连通；浓缩池同时连通有沉淀池和除臭装置，浓缩池和发酵池之间设置有压滤机，所述压滤机同时与浓缩池和发酵池连通。除臭装置用于除去浓缩池上部的臭气，使得在进行操作时，尽量减少污泥臭气对操作人员造成的影响。
所述发酵池和沼气净化器之间设置有储气罐，储气罐设置在发酵池的顶部，且储气罐同时与发酵池和沼气净化器连通；所述沼气净化器和沼气发电机之间设置有压缩增压机，且压缩增压机同时与沼气净化器和沼气发电机连通。储气罐用于储存发酵池中产生的沼气，使得在供给沼气发电机发电时能够统一为具有一定稳定的体积与流量，保证沼气发电机工作的稳定和连续，在设备的安全与使用寿命提供上提供保证。
所述沼气发电机和曝气池之间设置有鼓风机，且鼓风机同时与沼气发电机和曝气池连通。鼓风机是为曝气池提供空气，增加其内部的含氧量，为微生物的生产提供良好环境的装置。
所述曝气池内设置有曝气装置，鼓风机与曝气装置连通。曝气装置安装在曝气池的底部，通过鼓风机带来的空气，为曝气池中微生物生长提供足够的氧气，增加其活性，提高曝气的效率。
所述沼气发电机和发酵池之间设置有热水器，且热水器同时与沼气发电机和发酵池连通。热水器提供的热水给发酵池提供发酵、保温所需热源，污泥处置和沼气发电相互支撑。
所述沼气发电机与鼓风机之间、沼气发电机和热水器之间、沼气发电机和干燥机之间均通过供电线相连。电线将沼气发电机产生的电能传递到需要的环节中。
减少了操作人员与污水污泥直接接触的几率，都是通过设备和管道进行污水污泥的转移，避免了对人体造成伤害，保护了操作人员的安全。
污水处理厂利用污泥实现节能减缩的减缩方法，包括以下步骤：
（a）曝气池中的污泥经过1天至4天的曝气后，剩余的污泥和沉淀池中的沉淀污泥排放到浓缩池中进行浓缩，除臭装置除去浓缩池上部的臭味，并根据实际情况不定期给予跟换，浓缩后的污泥通过压滤机进行压滤，将压滤后污泥推入发酵池进行27天至33天的发酵，发酵池中产生的沼气通过储气罐来收集，沼气经沼气净化器和压缩增压机处理后，最后输送给沼气发电机；
（b）沼气发电机产生的电供给干燥机，干燥机将发酵池中发酵后的发酵污泥进行干燥；
（c）沼气发电机产生的电供给鼓风机，鼓风机将空气吹入曝气池中的曝气装置中，加快曝气池的曝气效率；
（d）沼气发电机产生的电供给热水器，热水器提供的热水给发酵池的发酵供给热量。
由于发酵的过程比其余的工序的时间长，故设计多个发酵池，发酵池采用并列的方式，但是均与对应的部件连接。
所述曝气池中的污泥曝气时间为2天或者3天；所述发酵池的发酵时间为30天。污泥的曝气时间和发酵时间根据泥质的不同而选择。通常夏季的曝气时间为2天，冬季的曝气时间为3天，具体根据需要处理的污泥的量做调整。
常规情况下，污泥经压滤机压滤后，直接外运。在夏季的时候，污泥在曝气池中经过2天的充分曝气后，通过浓缩池的浓缩以及压滤机的压滤后，取体积为100 m3（一般都是压滤后拖运，故以此时体积计100%）的污泥，其中污泥的含水量为80%，在发酵池中经过30天的发酵，发酵池中剩余的污泥经过干燥机的干燥后测量其体积与水分含量，如下表所示：
  原始 干燥后
体积（m3） 100 12
含水率（百分比） 80% 42%
通过上表1计算得出，污泥发酵消耗率为68.8%，而该实验中污泥经过压滤机压滤后得到的污泥体积为23 m3，在发酵池中发酵产生沼气，得到沼气的体积以及发电率，通过下表体现：
污泥压滤后体积 沼气产量 沼气发电
23 m3 411m3 723kw·h
通过上表2得出，得到的沼气体积几乎是污泥压滤后的污泥体积的18倍，污泥体积的减小，避免了处置场占地面积大，方便运输和管理，同时发酵充分利用了污泥中的能量，利用微生物将污泥的物质转化为气态，经过沼气净化器和压缩增压机处理后，最后输送给沼气发电机，发电机产生的电能根据需要输送到各自需要的工序中。
实施例2：
夏季的时候，污泥在曝气池中经过2天的充分曝气后，通过浓缩池的浓缩以及压滤机的压滤后，取体积为100 m3（一般都是压滤后拖运，故以此时体积计100%）的污泥，其中污泥的含水量为80%，在发酵池中经过32天的发酵，发酵池中剩余的污泥经过干燥机的干燥后测量其体积与水分含量，如下表所示：
  原始 干燥后
体积（m3） 100 11
含水率（百分比） 80% 38%
通过上表1计算得出，污泥发酵消耗率为65.9%，而该实验中污泥经过压滤机压滤后得到的污泥体积为19 m3，在发酵池中发酵产生沼气，得到沼气的体积以及发电率，通过下表体现：
污泥压滤后体积 沼气产量 沼气发电
19 m3 360m3 634kw·h
通过上表4得出，得到的沼气体积几乎是污泥压滤后的污泥体积的19倍，有效减少了污泥的体积，并且除去了污泥的臭气，保护了环境，同时沼气能够进行发电，供电给鼓风机、热水器以及干燥机，减少了工厂的用电消耗，以工厂每天耗电2400kw·h，每1 kw·h的价格为0.8225元，利用沼气发电，每天能够节约521.465元，则每年能够节约190334.725元，对于工厂的生产成本大大降低，减少了对周边供电的压力。
实施例3：
夏季的时候，污泥在曝气池中经过2天的充分曝气后，通过浓缩池的浓缩以及压滤机的压滤后，取体积为100 m3（一般都是压滤后拖运，故以此时体积计100%）的污泥，其中污泥的含水量为80%，在发酵池中经过27天的发酵，发酵池中剩余的污泥经过干燥机的干燥后测量其体积与水分含量，如下表所示：
  原始 干燥后
体积（m3） 100 15
含水率（百分比） 80% 45%
通过上表1计算得出，污泥发酵消耗率为58.88%，而该实验中污泥经过压滤机压滤后得到的污泥体积为27 m3，在发酵池中发酵产生沼气，得到沼气的体积以及发电率，通过下表体现：
污泥压滤后体积 沼气产量 沼气发电
27 m3 350m3 624kw·h
通过上表4得出，得到的沼气体积几乎是污泥压滤后的污泥体积的13倍，经过对比三个实施例得出，在同样的曝气情况下，其余的处理条件相同，仅仅是发酵时间的不同，得到的发酵消耗率是最大，则发酵30天为最佳的发酵时间。
综合以上实例，污泥从压滤机出来后，到最终体积减少了80-90%，含水率减少了40%左右，体积和含水率都大大减小，并且能够产生沼气，用沼气发电，带来一定效益，到达了污泥减量化，资源化，发酵过程中消耗了有机物，干燥时又减少了水分，消除了搬运，上下车等过程中臭气的影响。
在污水厂处置污泥过程中，将污泥有效利用，制备沼气发电。利用沼气发电对污水厂曝气风机、污泥干燥机和热水器供电，污泥处置和沼气发电相互支撑，同步运行，在污泥发酵过程中既能达到污泥减量化、资源化又能杀死部分有毒微生物。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术、方法实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.污水处理厂利用污泥实现节能减缩的系统，其特征在于：包括依次连接的曝气池、浓缩池、发酵池、沼气净化器、沼气发电机以及干燥机，所述沼气发电机同时与曝气池和发酵池连通；浓缩池同时连通有沉淀池和除臭装置，浓缩池和发酵池之间设置有压滤机，所述压滤机同时与浓缩池和发酵池连通；所述发酵池和沼气净化器之间设置有储气罐，储气罐设置在发酵池的顶部，且储气罐同时与发酵池和沼气净化器连通；所述沼气净化器和沼气发电机之间设置有压缩增压机，且压缩增压机同时与沼气净化器和沼气发电机连通；所述沼气发电机和曝气池之间设置有鼓风机，且鼓风机同时与沼气发电机和曝气池连通；所述曝气池内设置有曝气装置，鼓风机与曝气装置连通；所述沼气发电机和发酵池之间设置有热水器，且热水器同时与沼气发电机和发酵池连通。
2.根据权利要求1所述的污水处理厂利用污泥实现节能减缩的系统，其特征在于：所述沼气发电机与鼓风机之间、沼气发电机和热水器之间、沼气发电机和干燥机之间均通过供电线相连。
3.污水处理厂利用污泥实现节能减缩的减缩方法，包括以下步骤：
（a）曝气池中的污泥经过1天至4天的曝气后，剩余的污泥和沉淀池中的沉淀污泥排放到浓缩池中进行浓缩，除臭装置除去浓缩池上部的臭味，并根据实际情况不定期给予更换，浓缩后的污泥通过压滤机进行压滤，将压滤后污泥推入发酵池进行27天至33天的发酵，发酵池中产生的沼气通过储气罐来收集，沼气经沼气净化器和压缩增压机处理后，最后输送给沼气发电机；
（b）沼气发电机产生的电供给干燥机，干燥机将发酵池中发酵后的发酵污泥进行干燥；
（c）沼气发电机产生的电供给鼓风机，鼓风机将空气吹入曝气池中的曝气装置中，支持曝气池进行曝气；
（d）沼气发电机产生的电供给热水器，热水器提供的热水给发酵池的发酵供给热量。
4.根据权利要求3所述的污水处理厂利用污泥实现节能减缩的减缩方法，其特征在于：所述曝气池中的污泥曝气时间为2或者3天。
5.根据权利要求3所述的污水处理厂利用污泥实现节能减缩的减缩方法，其特征在于：所述发酵池的发酵时间为30天。
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