CN107382005A - 一种污泥的处理系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种污泥的处理系统和方法。一种污泥的处理系统，包括厌氧反应器；所述厌氧反应器设有排气口和污泥排出口，所述排气口连接有沼气发电机并用于向所述沼气发电机供气，所述污泥排出口依次连接离心机和干化机，所述沼气发电机用于向所述干化机供电。处理方法：步骤A：使待处理的污泥在厌氧反应器中进行厌氧消化，并将厌氧消化过程中产生的沼气通入沼气发电机进行发电；步骤B：将所述厌氧消化中反应产生的消化液通入离心机去除水，之后进入干化机进行干燥，并且采用所述步骤A中所述沼气发电机产生的电能对所述干化机供电。采用本发明的方法和系统对污泥进行处理，不仅能满足生产和环保要求，而且具有流程短、资源回收高、节能等优点。

Description

一种污泥的处理系统和方法

技术领域

本发明涉及环保技术领域，尤其是涉及一种污泥的处理系统和方法。

背景技术

随着社会经济的发展，污水处理厂生产过程中产生的污泥量越来越大，污泥中有机质含量有所提高，若处理不当，将会对自然环境、社会环境带来压力，因此目前迫切需要一种污泥的处理工艺，来保证污水处理厂产生的污泥得到妥善处理处置，满足生产和环保要求。污泥处理是对污泥进行减量化、稳定化和无害化处理的过程。污泥减量化主要指固液分离，污泥稳定化和无害化主要指利用生化方法降解污泥中的有机固体物质，使污泥更为稳定，减少臭味及腐败，且更容易脱水，同时减少污泥质量。目前污泥处理工艺流程比较分散、单一，各步骤间并没有形成循环链，导致耗能大。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种污泥的处理系统，所述的处理系统解决了现有技术耗能高的问题。

本发明的第二目的在于提供一种污泥的处理方法，所述的处理方法解决了现有技术耗能高的问题。

为了实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：

一种污泥的处理系统，包括厌氧反应器；所述厌氧反应器设有排气口和污泥排出口，所述排气口连接有沼气发电机并用于向所述沼气发电机供气，所述污泥排出口依次连接离心机和干化机，所述沼气发电机用于向所述干化机供电。

本发明的核心在于将厌氧消化反应器和污泥干化机通过沼气发电机连接为循环一体的污泥处理系统，从而解决需要从外部供能对污泥处理的问题，达到内部自供能以降低能耗的目的。

本发明所述的处理系统的工作原理是：

将待处理的污泥通入厌氧反应器，进行厌氧消化处理，污泥在厌氧微生物的作用下不断分解有机质和硝酸盐等无机污染物，并产生沼气；将上述过程产生的沼气通入沼气发电机，为后续污泥的处理过程功能；厌氧反应完的污泥通入离心机，去除水分，再将污泥通入干化机，在干化机中利用沼气发电机燃烧沼气产生的电能对污泥干燥，此时的污泥以达到排放标准，可回收利用或外排。

综上可知，本发明厌氧消化为自消耗过程，无需供应电能，并且其产生的沼气可用于污泥的干燥，整个过程无需引入外界电能，大大降低了能耗，相比现有技术更加环保、经济。

本发明所述的处理系统适用于各类污泥的处理，例如生活污水处理产生的污泥或者工业污水处理产生的污泥等。

上述处理系统还可以进一步改进，以达到更多的技术效果，例如：

优选地，所述厌氧反应器采用组合式厌氧反应器，组合式厌氧反应器的上部为沼气缓存区，下部为厌氧反应区。反应器设有防浮渣结盖系统、排砂排渣系统，可解决长期运行时的排砂、排浮渣问题，并在正常运行情况下，不需进行清罐；反应器设有2～4台搅拌器，形成全方位立体搅拌系统，搅拌均匀充分，控制方便，维护简单，结合罐外循环系统，可以保证厌氧反应的产气效率；反应器罐壁外侧全方位热交换增温方式，增温介质为热水，增温面积大、效率高、耗能少，结合全方位立体搅拌方式，使反应器内温度分布均匀，可实现不同地域四季产气均匀，运行稳定。优选地，所述厌氧反应器还连接有调节池，所述调节池内设有温度调节器。

为了提高厌氧消化的反应效率，可以对污泥预处理，以满足厌氧反应的条件或者提高反应效率，例如设置调节池作为中转站，并利用其中设置的温度调机器调节污泥的温度，提高厌氧反应效率，节省在厌氧反应器中污泥升温消耗的时长，厌氧反应适宜的温度为35℃左右，由于污泥运输过程中产生温降，因此，调节池中可将污泥调节至37～40℃。

优选地，所述干化机为低温除湿干化机，所述低温除湿干化机设有冷凝水管道，所述冷凝水管道与所述调节池连接。

低温除湿干化机一方面节能，耗能约为0.25kwh/kgH₂O；另一方面产生的冷凝水可以循环利用，用于调节污泥的含水量。

优选地，所述调节池还与所述沼气发电机连接。

未厌氧消化之前的污泥含有少量臭气，为避免浪费，可将其通入发电机。

优选地，所述厌氧反应器的所述排气口与所述沼气发电机之间通过脱硫装置连接。

为防止沼气中的微量硫在燃烧过程中产生二氧化硫等酸性污染物，可以在发电之前采用脱硫装置进行脱硫处理。

优选地，在所述厌氧反应器和所述沼气发电机之间还设有应急火炬装置，以增加系统的安全性。

另外，为了方便污泥运输和储存，还可以在所述调节池的上游设置接受仓，以作为中转站储存污泥。

与上述污泥的处理系统相对应，本发明提供了一种污泥的处理方法，具体包括下列步骤：

步骤A：使待处理的污泥在厌氧反应器中进行厌氧消化，并将厌氧消化过程中产生的沼气通入沼气发电机进行发电；

步骤B：将所述厌氧消化中反应产生的消化液通入离心机去除水，之后进入干化机进行干燥，并且采用所述步骤A中所述沼气发电机产生的电能对所述干化机供电。

上述处理方法与上述处理系统的原理相同，都是将厌氧消化、沼气发电和污泥干燥三步循环起来，实现自供能，降低能耗，降低处理成本。

同样，本发明的上述处理方法也可以进一步改进，以达到更多的技术效果，例如：

优选地，所述厌氧消化反应采用湿式中温厌氧消化工艺，消化温度为35～40℃，挥发性固体负荷不低于2～5kgVS/m³·d，容积动力比能耗≤10W/m³。

采用以上条件反应时，厌氧反应的产气效率；反应器罐壁外侧全方位热交换增温方式，增温介质为热水，增温面积大、效率高、耗能少，反应器运行稳定。

更优选地，所述厌氧消化反应的温度为35±2℃，挥发性固体负荷不低于2kgVS/m³·d，容积动力比能耗≤10W/m³。

优选地，在所述步骤A之前还对所述待处理的污泥调质：使所述待处理的污泥的温度达到37～40℃，固含量在10wt％以下，有机质在干基中的含量达到50wt％以上。

在上述条件下，厌氧反应产生的沼气量大，而且对有机质等污染物的分解效率高，上述反应条件尤其适用于市政污水处理厂的污泥处理。

调质时可将温度调至37℃、38℃、39℃、40℃等，固含量可调节至10wt％、9wt％、8wt％、7wt％、6wt％、5wt％、4wt％、3wt％、2wt％、1wt％等，有机质在干基中的含量可调节至50wt％、60wt％、70wt％、80wt％、90wt％等。

优选地，所述干化机干燥的方法为低温除湿干燥，并且将所述低温除湿干燥过程中产生的冷凝水通入所述调质过程中，用于调节所述待处理的污泥的固含量。

低温除湿干燥法一方面节能，另一方面产生的冷凝水可以循环利用，用于调节污泥的含水量。

优选地，所述调质过程中还产生臭气，将所述臭气通入所述沼气发电机。

未厌氧消化之前的污泥含有少量臭气，为避免浪费，可将其通入发电机。

优选地，在所述厌氧消化之后和所述将沼气通入沼气发电机之前还包括：对沼气进行脱硫处理。

为防止沼气中的微量硫在燃烧过程中产生二氧化硫等酸性污染物，可以在发电之前进行脱硫处理。

优选地，将所述厌氧消化产生的部分所述消化液通入所述厌氧反应器中，进行循环反应。

所述厌氧消化产生的消化液部分以泵强制循环的方式进行内部循环，提高消化反应器内物料的均一性，防止物料因搅拌死角等问题造成部分有机物未分解就排出反应器，进而提高所述厌氧消化时的有机物去除率；另一方面，循环时能将厌氧消化反应器内部的消化液中的悬浮物带到液面上表面，利用刮渣装置去除。

综上，与现有技术相比，本发明达到了以下技术效果：

(1)采用本发明的方法和系统对污泥进行处理，不仅能满足生产和环保要求，而且具有流程短、资源回收高、节能等优点。

(2)本发明所采用的厌氧消化反应器的反应效率高，沼气产量高。

(3)本发明的能源回用率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。

图1为本发明实施例提供的处理系统的示意图。

附图标记：

1-接收仓； 2-输送泵； 3-调节池；

4-第一螺杆泵； 5-强制循环泵； 6-组合式厌氧反应器；

7-消化液暂存池 8-第二螺杆泵； 9-离心机；

10-螺旋输送机； 11-低温除湿干化机； 12-提升泵；

13-螺旋输送装置； 14-刮板输送机； 15-干污泥料仓；

16-沼气脱硫装置； 17应急火炬； 18-沼气发电机。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1

一种用于污泥的处理系统

如图1所示，本发明的污泥处理装置包括有接收仓1、调节池3、组合式厌氧反应器6、消化液暂存池7、离心机9、低温除湿干化机11，干污泥料仓15、沼气脱硫装置16、沼气发电机18。

接收仓1设置污泥进料口，使污水处理厂生产的市政污泥通过车辆倾卸方式进入接收仓1。在接收仓1的出口处设有输送泵2，以便将接收仓1输出的污泥接输送至调节池3。

调节池3在出料口处设有螺杆泵4，以便将调节池3输出的污泥接输送至组合式厌氧反应器6。

组合式厌氧反应器6上部为沼气缓存区，下部为厌氧反应区。反应器设有防浮渣结盖系统、排砂排渣系统；组合式厌氧反应器6的底部设有强制循环泵，以便将组合式厌氧反应器内部的消化液进行内部的强制循环，加快有机质的降低，提高消化液的均匀度。组合式厌氧反应器6出气口依次设有沼气脱硫装置16、应急火炬17、沼气发电机18。其中沼气脱硫装置16将组合式厌氧反应器6产生的沼气进行脱硫、除水处理，并输送至沼气发电机18。沼气发电机18利用组合式厌氧反应器6产生的沼气进行发电，并将电能输送至低温除湿干化机11进行污泥干化，实现污泥中资源的回收利用。应急火炬17用于保证组合式厌氧反应器6的安全，组合式厌氧反应器6的沼气在紧急情况下通过应急火炬17进行燃烧处理。

组合式厌氧反应器6的消化液通过重力自流方式进入消化液暂存池7。消化液暂存池7出料口设有螺杆泵8，将消化液暂存池7中消化液输送到离心机9进行离心脱水，产生的污水排入污水处理厂进行处理，产生的脱水污泥通过螺旋输送机10进入低温除湿干化机11进行干处理。

低温除湿干化机11利用热泵原理产生的低温热空气对污泥进行干化处理。污泥中经低温除湿干化机干化后，水分以冷凝水的形式排出，冷凝水COD、氨氮等成分低，可直接排入市政管网或回用。

低温除湿干化机11出料口设有螺旋输送装置13、刮板输送机14，通过螺旋输送装置13、刮板输送机14将干化后污泥输送至干污泥料仓15储存待运。

低温除湿干化机11排水口设置提升泵12，通过提升泵12将低温除湿干化机11产生的冷凝水输送至调节池3，对污泥进行调质。

所述工艺通过设置强制循环泵5强化组合式厌氧反应器6内消化液的搅拌，保证组合式厌氧反应器6的产气率、有机负荷、甲烷含量等性能满足要求；所述工艺通过设置沼气发电机18将污泥中的能量转为电能，并通过低温除湿带式干化机11对离心机9产生的污泥进行干化，实现了污泥中能源回收，降低碳排放。

实施例2

污泥的处理方法：

将某市政生活污水处理厂产生的污泥作处理，采用实施例1所述的系统，具体工艺如下：

(1)先将污泥输送至接受仓。

(2)将接受仓中的污泥泵送至调节池中，将污泥的温度调节至37±2℃，固含量调节至10wt％，有机质含量调节至50wt％(干基)，调节池中若有臭气产生，则将其输送至沼气发电机。

(3)将调节池中的污泥泵送至厌氧反应器中，在35±2℃下反应，产生的沼气经过脱硫装置输送至沼气发电机，产生的消化液泵送至消化液暂存池。

(4)部分消化液泵送至厌氧反应器中进行循环处理，剩余消化液泵送至离心机中，去除水后进入低温除湿干化机，用沼气发电机对其供电加热，干燥后的污泥外运。

结果：

结果显示，本实施例对污泥的有机质除率大于51％，产气率为降低每公斤有机质产生沼气800L，挥发性固体负荷＞2kgVS/m³·d，沼气中甲烷含量不低于55％。

根据市场成熟发电装置，取每立方沼气可产生1.5kwh的电能，组合式厌氧反应器处理1吨污泥产沼气约40m³，可产生电能60kwh。本工艺中，低温除湿干化机装置日能耗为75kwh/吨原泥。经核算，回用电能占低温除湿干化机消耗电能的81％，大幅降低了运行费用。

实施例3

污泥的处理方法：

将某市政生活污水处理厂产生的污泥作处理，采用实施例1所述的系统，具体工艺如下：

(1)先将污泥输送至接受仓。

(2)将接受仓中的污泥泵送至调节池中，将污泥的温度调节至37±2℃，固含量调节至12wt％，有机质含量调节至45wt％(干基)，调节池中若有臭气产生，则将其输送至沼气发电机。

(3)将调节池中的污泥泵送至厌氧反应器中，在35±2℃下反应，产生的沼气经过脱硫装置输送至沼气发电机，产生的消化液泵送至消化液暂存池。

(4)部分消化液泵送至厌氧反应器中进行循环处理，剩余消化液泵送至离心机中，去除水后进入低温除湿干化机，用沼气发电机对其供电加热，干燥后的污泥外运。

结果：

结果显示，本实施例对污泥的有机质除率大于50％，产气率为降低每公斤有机质产生沼气约800L，挥发性固体负荷＞2kgVS/m³·d，沼气中甲烷含量不低于54％。

根据市场成熟发电装置，取每立方沼气可产生1.5kwh的电能，组合式厌氧反应器处理1吨污泥产沼气约40m³，可产生电能60kwh。本工艺中，低温除湿干化机装置日能耗为75kwh/吨原泥。经核算，回用电能占低温除湿干化机消耗电能的80％，大幅降低了运行费用。

实施例4

污泥的处理方法：

将某市政生活污水处理厂产生的污泥作处理，采用实施例1所述的系统，具体工艺如下：

(1)先将污泥输送至接受仓。

(2)将接受仓中的污泥泵送至调节池中，将污泥的温度调节至37±2℃，固含量调节至9wt％，有机质含量调节至60wt％(干基)，调节池中若有臭气产生，则将其输送至沼气发电机。

(3)将调节池中的污泥泵送至厌氧反应器中，在37±2℃下反应，产生的沼气经过脱硫装置输送至沼气发电机，产生的消化液泵送至消化液暂存池。

(4)部分消化液泵送至厌氧反应器中进行循环处理，剩余消化液泵送至离心机中，去除水后进入低温除湿干化机，用沼气发电机对其供电加热，干燥后的污泥外运。

结果：

结果显示，本实施例对污泥的有机质除率大于55％，产气率为降低每公斤有机质产生沼气800L，挥发性固体负荷＞2kgVS/m³·d，沼气中甲烷含量不低于60％。

根据市场成熟发电装置，取每立方沼气可产生1.5kwh的电能，组合式厌氧反应器处理1吨污泥产沼气约40m³，可产生电能60kwh。本工艺中，低温除湿干化机装置日能耗为75kwh/吨原泥。经核算，回用电能占低温除湿干化机消耗电能的82％，大幅降低了运行费用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种污泥的处理系统，其特征在于，包括厌氧反应器；所述厌氧反应器设有排气口和污泥排出口，所述排气口连接有沼气发电机并用于向所述沼气发电机供气，所述污泥排出口依次连接离心机和干化机，所述沼气发电机用于向所述干化机供电。

2.根据权利要求1所述的污泥的处理系统，其特征在于，所述厌氧反应器还连接有调节池，所述调节池内设有温度调节器。

3.根据权利要求2所述的污泥的处理系统，其特征在于，所述干化机为低温除湿干化机，所述低温除湿干化机设有冷凝水管道，所述冷凝水管道与所述调节池连接。

4.根据权利要求2所述的污泥的处理系统，其特征在于，所述调节池还与所述沼气发电机连接。

5.根据权利要求1所述的污泥的处理系统，其特征在于，所述厌氧反应器的所述排气口与所述沼气发电机之间通过脱硫装置连接。

6.一种污泥的处理方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤A：使待处理的污泥在厌氧反应器中进行厌氧消化，并将厌氧消化过程中产生的沼气通入沼气发电机进行发电；

步骤B：将所述厌氧消化中反应产生的消化液通入离心机去除水，之后进入干化机进行干燥，并且采用所述步骤A中所述沼气发电机产生的电能对所述干化机供电。

7.根据权利要求6所述的污泥的处理方法，其特征在于，在所述步骤A之前还对所述待处理的污泥调质：使所述待处理的污泥的温度达到37～40℃，固含量在10wt％以下，有机质在干基中的含量达到50wt％以上。

8.根据权利要求7所述的污泥的处理方法，其特征在于，所述干化机干燥的方法为低温除湿干燥，并且将所述低温除湿干燥过程中产生的冷凝水通入所述调质过程中，用于调节所述待处理的污泥的固含量。

9.根据权利要求7所述的污泥的处理方法，其特征在于，所述调质过程中还产生臭气，将所述臭气通入所述沼气发电机。

10.根据权利要求6所述的污泥的处理方法，其特征在于，在所述厌氧消化之后和所述将沼气通入沼气发电机之前还包括：对沼气进行脱硫处理；

优选地，将所述厌氧消化产生的部分所述消化液通入所述厌氧反应器中，进行循环反应。