CN103408212B - 一种采用超临界溶气空化设备及其强化污泥减量的方法 - Google Patents
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Abstract
一种采用超临界溶气空化设备及其强化污泥减量的方法，属于城镇污水污泥处理技术领域。在汚泥高速流过收缩喷管时，从空气吸入管引射空气进入溶气空化腔中与汚泥混合后依次进入一次扩散管及二次扩散管，然后从空化喷嘴喷入氧化反应釜中，最后经溶气空化处理后的污泥从污泥输出管排出。超临界溶气空化设备可以与生化反应池、回流及剩余污泥池或污泥均质池结合运行。由于靶式涡流空化发生器与氧化反应釜结合，实现了超临界湿式氧化反应的条件，使污泥中的难降解有机物直接分解成CO2、H2O等，难降解有机物大分子链断裂为小分子链，并进一步被氧化成脂肪酸，使BOD/COD比值提高，为后续生化反应创造有利条件，从而使污泥减量。污水厂使用该设备和方法后，污泥产出量减少了60-70%。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用超临界溶气空化设备及其强化污泥减量的方法，属于城镇污水污泥处理技术领域。
背景技术
城镇污水处理厂，每10000m3水处理后产泥量（含水率80%）约5-10T，污泥含有病源体、重金属和持久性有机物等有害物质，这些物质需要进行处理。目前国内外主要的污泥处理单元技术，浓缩、脱水、焚烧、填埋、厌氧消化、好氧发酵、热干化石灰稳定、污泥热解、水热处理等处理技术，均属污泥产生后对其进行处理的工艺技术，而这些处理方式带来的是巨大的设备投资和高昂的运行费用，同时，二次污染、安全风险难以避免。
污泥处理最经济、效益的方法是从源头着手，在污水处理过程中减少剩余污泥的产生量。
发明内容
为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供一种采用超临界溶气空化设备及其强化污泥减量的方法，该设备和方法应投资少、运行费用低，与现有的污水处理过程相结合，能有效减少剩余污泥的产生量。
本发明采用的技术方案是：一种超临界溶气空化设备，它包括一个由收缩喷管和空气吸入管构成的射流空化发生器，它还包括一个一次扩散管和一个靶式涡流空化发生器，所述射流空化发生器与一次扩散管采用主体内套连接在一起，主体内套和靶式涡流空化发生器设置在主体外套中；所述收缩喷管设有一个收缩喷管喉管，收缩喷管喉管与主体内套之间设有一个带孔的进气调节板,所述一次扩散管设有一个一次扩散管喉管，一次扩散管喉管与主体内套之间设有一个隔板,在进气调节板与隔板之间为溶气空化腔；所述靶式涡流空化发生器采用连接管把一次扩散管与二次扩散管连接在一起，二次扩散管连接一个由靶板封闭的集水套筒，集水套筒的一周设有空化喷嘴，镶焊隔板设置在连接管与主体外套之间；污泥高速流过收缩喷管时，从空气吸入管引射空气在溶气空化腔中与污泥混合后依次进入一次扩散管及二次扩散管，然后从空化喷嘴喷从氧化反应釜中，最后经溶气空化处理后的污泥从污泥输出管排出。
一种采用超临界溶气空化设备强化污泥减量的方法，它包括采用管道把生化反应池、二次沉淀池、回流及剩余污泥池、剩余污泥泵、污泥均质池和污泥脱水机依次连接在一起的污水污泥处理系统，它还包括一个无堵塞排污泵、回流污泥提升泵和一个超临界溶气空化装置，所述无堵塞排污泵的吸入管路连接生化反应池、回流及剩余污泥池或污泥均质池，无堵塞排污泵的提升加压管路连接超临界溶气空化装置，超临界溶气空化装置的输出管路连接生化反应池、回流及剩余污泥池或污泥均质池，回流及剩余污泥池采用回流污泥输送管路经回流污泥提升泵连接生化反应池的污水进口管道。
所述无堵塞排污泵的吸入管路连接回流及剩余污泥池时，无堵塞排污泵把回流及剩余污泥池容积的80-100%的污泥量，提送至超临界溶气空化装置中进行溶气空化处理，将溶气空化处理后60-100%的改性剩余污泥量通过回流污泥提升泵经回流污泥输送管路返送回生化反应池进行再次生化处理，将溶气空化处理后0-40%的改性剩余污泥量通过剩余污泥泵泵入污泥均质池后，由污泥脱水机进行脱水处理。
所述无堵塞排污泵的吸入管路连接生化反应池时，无堵塞排污泵把生化反应池容积的80-100%污水量，提送至超临界溶气空化装置中进行溶气空化处理，处理后的污水经二次沉淀池沉淀后清水排放，将二次沉淀池底沉淀压缩的回流及剩余污泥池容积的30-100%的污泥量的回流返送至生化反应池，0-70%的剩余污泥送至污泥脱水机处理。
所述无堵塞排污泵的吸入管路连接污泥均质池时，无堵塞排污泵把污泥均质池容积的100%的污泥量，提送至超临界溶气空化装置中进行溶气空化处理，一部分被处理污泥经溢流管道溢流至生化反应池进行再次生化处理，其余被处理污泥由污泥脱水机处理。
本发明的有益效果是：一种超临界溶气空化设备用无堵塞排污泵让污泥高速流过收缩喷管时，从空气吸入管引射空气在溶气空化腔中与污泥混合后依次进入一次扩散管及二次扩散管，然后从空化喷嘴喷从氧化反应釜中，最后经溶气空化处理后的污泥从污泥输出管排出。超临界溶气空化设备可以与生化反应池、回流及剩余污泥池或污泥均质池结合运行。由于靶式涡流空化发生器与氧化反应釜的有机结合，实现了超临界湿式氧化反应的条件，使污泥中的部分难降解有机物直接分解成CO2、H2O及其他无机物等，另一部分难降解有机物大分子链断裂为小分子链，并进一步被氧化成脂肪酸，使BOD/COD比值提高，为后续生化反应创造有利条件，从而达到污泥减量的目的。污水厂使用该设备和方法后，污泥产出量减少了60-70%。
附图说明
图1是一种超临界溶气空化设备的结构图。
图2是超临界溶气空化设备与回流及剩余污泥池连接的系统简图。
图3是超临界溶气空化设备与生化反应池连接的系统简图。
图4是超临界溶气空化设备与污泥均质池连接的系统简图。
图中：1、无堵塞排污泵，2、提升加压管路，3、超临界溶气空化装置，4、输出管路，5、回流及剩余污泥池，6、回流污泥提升泵，7、生化反应池，8、二次沉淀池，9、剩余污泥泵，10、污泥均质池，11、污泥脱水机，12、引射空气管，13、吸入管路，14、回流污泥输送管路,15、溢流管道；301、收缩喷管，301a、收缩喷管喉管，302、空气吸入管，303、进气调节板，303a、通气孔，304、溶气空化腔，305、扩散腔体，306、镶焊隔板，307、氧化反应釜，308、集水套筒，309、空化喷嘴，310、污泥输出管，311、排空阀，312、隔板，313、主体内套，314、一次扩散管，314a、一次扩散管喉管，315、主体外套，316、连接管，317、二次扩散管，318、靶板。
具体实施方式
图1示出了一种超临界溶气空化设备的结构。图中，超临界溶气空化设备包括一个由收缩喷管301和空气吸入管302构成的射流空化发生器、一次扩散管314和一个靶式涡流空化发生器。射流空化发生器与一次扩散管314采用主体内套313连接在一起，主体内套313和靶式涡流空化发生器设置在主体外套315中。收缩喷管301设有一个收缩喷管喉管301a，收缩喷管喉管301a与主体内套313之间设有一个带孔的进气调节板303,一次扩散管314设有一个一次扩散管喉管314a，一次扩散管喉管314a与主体内套313之间设有一个隔板312,在进气调节板303与隔板312之间为溶气空化腔304。靶式涡流空化发生器采用连接管316把一次扩散管314与二次扩散管317连接在一起，二次扩散管317连接一个由靶板318封闭的集水套筒308，集水套筒308的一周设有空化喷嘴309，镶焊隔板306设置在连接管316与主体外套315之间。污泥高速流过收缩喷管301时，从空气吸入管302引射空气在溶气空化腔304中与污泥混合后依次进入一次扩散管314及二次扩散管317，然后从空化喷嘴309喷入氧化反应釜307中，最后经溶气空化处理后的污泥从污泥输出管310排出。
图2示出了超临界溶气空化设备与回流及剩余污泥池连接的系统简图。图中，采用管道把生化反应池7、二次沉淀池8、回流及剩余污泥池5、剩余污泥泵9、污泥均质池10和污泥脱水机11依次连接在一起的污水污泥处理系统。无堵塞排污泵1的吸入管路13连接回流及剩余污泥池5，无堵塞排污泵1的提升加压管路2连接超临界溶气空化装置3，超临界溶气空化装置3的输出管路4连接回流及剩余污泥池5，回流及剩余污泥池5采用回流污泥输送管路14经回流污泥提升泵6连接生化反应池7的污水进口管道。无堵塞排污泵1的吸入管路13连接回流及剩余污泥池5时，无堵塞排污泵1把回流及剩余污泥池容积的80-100%的污泥量，提送至超临界溶气空化装置3中进行溶气空化处理，将溶气空化处理后60-100%的改性剩余污泥量通过回流污泥提升泵6经回流污泥输送管路14返送回生化反应池7进行再次生化处理，将溶气空化处理后0-40%的改性剩余污泥量通过剩余污泥泵9泵入污泥均质池10后，由污泥脱水机11进行脱水处理。
图3示出了超临界溶气空化设备与生化反应池连接的系统简图。图中，采用管道把生化反应池7、二次沉淀池8、回流及剩余污泥池5、剩余污泥泵9、污泥均质池10和污泥脱水机11依次连接在一起的污水污泥处理系统。无堵塞排污泵1的吸入管路13连接生化反应池7，无堵塞排污泵1的提升加压管路2连接超临界溶气空化装置3，超临界溶气空化装置3的输出管路4连接生化反应池7，回流及剩余污泥池5采用回流污泥输送管路14经回流污泥提升泵6连接生化反应池7的污水进口管道。无堵塞排污泵1的吸入管路13连接生化反应池7时，无堵塞排污泵1把生化反应池7容积的80-100%污水量，提送至超临界溶气空化装置3中进行溶气空化处理，处理后的污水经二次沉淀池8沉淀后清水排放，将二次沉淀池8底沉淀压缩的回流及剩余污泥池容积30-100%的污泥量的回流返送至生化反应池7，0-70%的剩余污泥送至污泥脱水机11处理。
图4示出了超临界溶气空化设备与均质污泥让池连接的系统简图。图中，采用管道把生化反应池7、二次沉淀池8、回流及剩余污泥池5、剩余污泥泵9、污泥均质池10和污泥脱水机11依次连接在一起的污水污泥处理系统。无堵塞排污泵1的吸入管路13连接污泥均质池10，无堵塞排污泵1的提升加压管路2连接超临界溶气空化装置3，超临界溶气空化装置3的输出管路4连接污泥均质池10，回流及剩余污泥池5采用回流污泥输送管路14经回流污泥提升泵6连接生化反应池7的污水进口管道。无堵塞排污泵1的吸入管路13连接污泥均质池10时，无堵塞排污泵1把污泥均质池10容积的100%的污泥量，提送至超临界溶气空化装置3中进行溶气空化处理，一部分被处理污泥经溢流管道15溢流至生化反应池7进行再次生化处理，其余被处理污泥由污泥脱水机11处理。
采用上述的技术方案，超临界溶气空化设备的靶式涡流空化发生器与氧化反应釜307有机结合，是用最简单的方式和装置实现了超临界湿式氧化反应的条件，使污泥中的部分难降解有机物直接分解成CO2、H2O及其他无机物等，另一部分难降解有机物大分子链断裂为小分子链，并进一步被氧化成脂肪酸（酸化），使BOD/COD比值提高，为后续生化反应创造有利条件，从而达到污泥减量的目的。
实施例：在某城市日处理能力为10万吨污水的污水处理厂进行试验。选用4台每小时处理泥水总量为800m3的超临界溶气空化设备，按照附图2和附图3所示的实施方案分别运行两周，期间记录进出厂水质化验结果，及两个生化池MLSS指标的变动值和污泥脱水间连续出泥车数，结合以下污泥减量计算公式，对采用超临界溶气空化设备强化污泥减量的方法的有效性进行了验证。
减泥效果计算法：
减泥量/天=(前天MLSS-今天MLSS)±[(前天水量-今天水量)×2吨/万吨水]±(前天车数-今天车数)×2.5吨/车
说明：
1、减泥机减泥量/天：单位是每天多少吨污泥。也可以折算成含水80%的污泥几车(以一车污泥12.5吨计)。
2、(前天MLSS-今天MLSS)：根据MLSS核算污泥量；(前天MLSS-今天MLSS)×114300m3(两个生化池容积)，单位是吨。
3、(前天水量-今天水量)×2吨/万吨水]：水量单位是万吨；污泥单位是吨。
今天水量比昨天水量多就是加(今天水量-昨天水量)×2吨/万吨水。
今天水量比昨天水量少就是减(前天水量-今天水量)×2吨/万吨水。
即每天增加的水量后多产生的污泥量：1万吨污水可以增加2吨污泥，合含水80%的污泥10吨，合0.8车泥。
4、(前天车数-今天车数)×2.5吨/车：单位是吨；
今天拉出污泥车数比昨天车数多，就是减(今天车数-昨天车数)车数×2.5吨/车。
今天拉出污泥车数比昨天车数少，就是加(前天车数-今天车数)车数×2.5吨/车。
1吨干污泥，能使生化池增加或减少MLSS8.7mg/L（0.0087g/L）。
一个生化池池内MLSS每增加:
1mg/L,（0.001g）相当于57.15kg污泥，相当于含水80%的污泥286kg×2个池=0.572吨
试验结论：根据以上计算及试验相关数据，得出污水厂使用超临界溶气空化设备及其强化污泥减量方法后，污泥产出量减少了60-70%。
Claims (4)
1.一种超临界溶气空化设备强化污泥减量的方法，超临界溶气空化设备包括一个由收缩喷管(301)和空气吸入管(302)构成的射流空化发生器，还包括一个一次扩散管(314)和一个靶式涡流空化发生器，所述射流空化发生器与一次扩散管(314)采用主体内套(313)连接在一起，主体内套(313)和靶式涡流空化发生器设置在主体外套(315)中；所述收缩喷管(301)设有一个收缩喷管喉管(301a)，收缩喷管喉管(301a)与主体内套(313)之间设有一个带孔的进气调节板(303),所述一次扩散管(314)设有一个一次扩散管喉管(314a)，一次扩散管喉管(314a)与主体内套(313)之间设有一个隔板(312),在进气调节板(303)与隔板(312)之间为溶气空化腔(304)；所述靶式涡流空化发生器采用连接管（316）把一次扩散管(314)与二次扩散管（317）连接在一起，二次扩散管（317）连接一个由靶板（318）封闭的集水套筒（308），集水套筒（308）的一周设有空化喷嘴（309），镶焊隔板（306）设置在连接管（316）与主体外套(315)之间；污泥高速流过收缩喷管(301)时，从空气吸入管(302)引射空气进入溶气空化腔（304）中与污泥混合后依次进入一次扩散管(314)及二次扩散管（317），然后从空化喷嘴（309）喷入氧化反应釜（307）中，最后经溶气空化处理后的污泥从污泥输出管（310）排出；强化污泥减量的方法包括采用管道把生化反应池（7）、二次沉淀池（8）、回流及剩余污泥池（5）、剩余污泥泵（9）、污泥均质池（10）和污泥脱水机（11）依次连接在一起的污水污泥处理系统，其特征在于：它还包括一个无堵塞排污泵（1）、回流污泥提升泵（6）和一个超临界溶气空化装置（3），所述无堵塞排污泵（1）的吸入管路（13）连接生化反应池（7）、回流及剩余污泥池（5）或污泥均质池（10），无堵塞排污泵（1）的提升加压管路（2）连接超临界溶气空化装置（3），超临界溶气空化装置（3）的输出管路（4）连接生化反应池（7）、回流及剩余污泥池（5）或污泥均质池（10），回流及剩余污泥池（5）采用回流污泥输送管路（14）经回流污泥提升泵（6）连接生化反应池（7）的污水进口管道。
2.根据权利要求1所述的一种采用超临界溶气空化设备强化污泥减量的方法，其特征在于：所述无堵塞排污泵（1）的吸入管路（13）连接回流及剩余污泥池（5）时，无堵塞排污泵（1）把回流及剩余污泥池容积的80-100%的污泥量，提送至超临界溶气空化装置（3）中进行溶气空化处理，将溶气空化处理后60-100%的改性剩余污泥量通过回流污泥提升泵（6）经回流污泥输送管路（14）返送回生化反应池（7）进行再次生化处理，将溶气空化处理后0-40%的改性剩余污泥量通过剩余污泥泵（9）泵入污泥均质池（10）后，由污泥脱水机（11）进行脱水处理。
3.根据权利要求1所述的一种采用超临界溶气空化设备强化污泥减量的方法，其特征在于：所述无堵塞排污泵（1）的吸入管路（13）连接生化反应池（7）时，无堵塞排污泵（1）把生化反应池（7）容积的80-100%污水量，提送至超临界溶气空化装置（3）中进行溶气空化处理，处理后的污水经二次沉淀池（8）沉淀后清水排放，将二次沉淀池（8）底沉淀压缩的回流及剩余污泥池容积的30-100%的污泥量的回流返送至生化反应池（7），0-70%的剩余污泥送至污泥脱水机（11）处理。
4.根据权利要求1所述的一种采用超临界溶气空化设备强化污泥减量的方法，其特征在于：所述无堵塞排污泵（1）的吸入管路（13）连接污泥均质池（10）时，无堵塞排污泵（1）把污泥均质池（10）容积的100%的污泥量，提送至超临界溶气空化装置（3）中进行溶气空化处理，一部分被处理污泥经溢流管道（15）溢流至生化反应池（7）进行再次生化处理，其余被处理污泥由污泥脱水机（11）处理。
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