CN107963791A - 热水解污泥催化氧化-沉降浓缩一体罐 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热水解污泥催化氧化‑沉降浓缩一体罐。该一体罐由浮渣挡板1，浮渣槽2，搅拌电机3，出水槽4，搅拌轴5，装填有锌基臭氧催化剂的斜板6，搅拌栅7，穿孔挡板8，布气管9，臭氧进气管10，污泥浓缩漏斗11，出泥管12，罐体13、污泥泵14、进泥管15组成。本发明的有益效果是，将本发明制备的催化氧化‑沉降浓缩一体罐具有处理具有效率高、操作方便、功能多等优点。
Description
技术领域
本发明属于污泥处理技术领域，特别涉及热水解污泥催化氧化-沉降浓缩一体罐。
背景技术
污泥是污水处理过程中的副产物，具有含水率高、颗粒较细、比重较轻等特点，其中含有大量有机质、氮磷、病原微生物、寄生虫卵及病毒、重金属离子等物质。污泥中有机物易腐烂并产生恶臭，容易孽生蚊蝇；氮、磷等营养物质在雨水的冲刷下会流入地表或者地下水体，造成水体污染；未处理或处理不达标的污泥用作农肥或填埋时，病原菌及寄生虫等进入土壤，并直接或间接的与人或动物接触，危害人体和牲畜健康；重金属离子和难降解的有毒有害物质容易渗滤出来或挥发，造成水体、土壤和空气的二次污染。
污泥处理处置的目标是实现污泥的减量化、无害化、稳定化和资源化。污泥的大部分有机物以固体形式存在，主要集中在微生物细胞内，由于微生物细胞壁(膜)的天然屏障作用，水解酶对有机物的水解速率很低，因此水解是污泥厌氧生化降解的控制步骤。水解速率缓慢致使厌氧消化水力停留时间很长，反应器体积太大。目前研究较多的污泥预处理技术有热水解预处理、机械破碎预处理、碱处理、超声波预处理、臭氧预处理、酶处理、微波预处理等。随着热水解技术的不断成熟和发展，现在热水解已经发展成一种高效的污泥预处理技术。
热水解是将待处理的污泥置于密闭容器罐中，在一定的温度和压力环境下使污泥中的部分细胞体受热膨胀而破裂，破坏微生物的细胞壁(膜)，将胞内蛋白质和胶质等有机物释放出来，促进有机物的溶解和水解：脂肪水解成甘油和脂肪酸；碳水化合物水解成小分子的多糖，甚至单糖；蛋白质水解成多肽、二肽、氨基酸，氨基酸进一步水解成低分子有机酸、氨及二氧化碳。污泥经过热水解预处理之后，污泥中的微生物絮体解体，微生物细胞破碎，细胞中的内含物释放并进一步水解，使得污泥厌氧消化的有机物去除率提高，甲烷产量增加，污泥的脱水性能改善。
威立雅研发的两种污泥热水解工艺，分别是序批式的Biothelys工艺和连续式的ExelysTM工艺，这两种工艺已有英国、法国、意大利等多国多座污水厂采用此工艺。CambiTM工艺是目前国际上应用业绩最多的热水解工艺，该反应器由浆化罐、热水解罐、卸压罐等三部分组成。相比Biothelys工艺，CambiTM工艺的反应罐气相空间比例较小，容积利用率更高；当处理同等规模的污泥时，CambiTM工艺的生产线数量较少，蒸汽耗量保证值更低。国内以清华大学为代表的多家单位也对热水解工艺进行了研究，但技术工艺目前并不成熟，特别是缺少用于热水解污泥后续进一步处理的反应器。
发明内容
本发明的目的是提供一种热水解污泥催化氧化-沉降浓缩一体罐，该催化氧化-沉降浓缩一体罐由浮渣挡板1，浮渣槽2，搅拌电机3，出水槽4，搅拌轴5，装填有锌基臭氧催化剂的斜板6，搅拌栅7，穿孔挡板8，布气管9，臭氧进气管10，污泥浓缩漏斗11，出泥管12，罐体13、污泥泵14、进泥管15组成。
在罐体13的底部安装污泥浓缩漏斗11，出泥管12与污泥浓缩漏斗11的底端相连；在罐体13与污泥浓缩漏斗11的交界处安装臭氧进气管10，在臭氧进气管10的末端安装布气管9和穿孔挡板8；在罐体13的中部安装进泥管15，进泥管15与污泥泵14相连；在罐体13的顶部安装浮渣挡板1，在罐体13的顶部两侧设置出水槽4，在出水槽4的两侧设置浮渣槽2；在浮渣挡板1的中心位置安装搅拌电机3，搅拌轴5与搅拌电机3相连，搅拌栅7与搅拌轴5相连；装填有锌基臭氧催化剂的斜板6安装于浮渣挡板1的下方。
所述锌基臭氧催化剂由如下方法制备：
(1)将69.7克粒径为3-5mm的泡沫锌颗粒在500mL质量百分比浓度为40％的乙醇溶液中浸泡0.5小时，过滤除去液体得到物质A1，物质A1经500mL去离子水洗涤后在105℃的干燥箱中放置1.5小时，得到物质A；
(2)将2.6克烯丙基琥珀酰亚胺基碳酸酯、3.8克6-氯-苯并恶唑酮和6.3克间苯二甲酸二甲酯加入到300mL无水乙醇中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液H；
(3)将物质A加入到混合液H中，在温度为40℃的摇床中摇动30分钟，过滤除去液体得到物质B1，将物质B1在60℃的干燥箱中放置160分钟，得到物质B；
(4)将4.9克2-甲基-3-异丙氧基吡嗪和5.3克甘油三亚油酸酯加入到300mL无水乙醇中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液J；
(5)将物质B加入到混合液J中，在温度为40℃的摇床中摇动30分钟，过滤除去液体得到物质C1，将物质C1在60℃的干燥箱中放置160分钟，得到物质C；
(6)将2.49克MgCl2、2.21克CuCl2和3.66克ZnCl2加入到1200mL去离子水中，在1000r/min条件下搅拌5分钟，摇匀后分成等量4份，得到混合液K1、混合液K2、混合液K3、混合液K4；
(7)将1.63克硝酸钴和4.18克磷酸氢二铵加入到混合液K1中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液J1；
(8)将物质C加入到混合液J1中，在温度为35℃的摇床中摇动25分钟，过滤除去液体得到物质C1，物质C1在60℃的干燥箱中放置160分钟，得到物质C2；
(9)将1.58克硝酸钴和4.13克磷酸氢二铵加入到混合液K2中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液J2；
(10)将物质C2加入到混合液J2中，在温度为35℃的摇床中摇动25分钟，过滤除去液体得到物质C3，物质C3在60℃的干燥箱中放置160分钟，得到物质C4；
(11)将1.53克硝酸钴和4.08克磷酸氢二铵加入到混合液K3中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液J3；
(12)将物质C4加入到混合液J3中，在温度为35℃的摇床中摇动25分钟，过滤除去液体得到物质C5，物质C5在60℃的干燥箱中放置160分钟，得到物质C6；
(13)将1.48克硝酸钴和4.03克磷酸氢二铵加入到混合液K4中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液J4；
(14)将物质C6加入到混合液J4中，在温度为35℃的摇床中摇动25分钟，过滤除去液体得到物质C7，物质C7在60℃的干燥箱中放置160分钟，得到物质D；
(15)将5.1克3-氨基苯甲酰胺和6.3克4-溴-2-甲基苯酚加入到1500mL无水乙醇中，在温度为35℃的摇床中摇动35分钟，摇匀后分成等量5份，得到混合液K1、混合液K2、混合液K3、混合液K4、混合液K5；
(16)将3.1克四甲基二乙烯基二硅氧烷和4.3克氯磺酰异氰酸酯加入到混合液K1中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液L1；
(17)将物质D加入到混合液L1中，在温度为40℃的摇床中摇动30分钟，过滤除去液体得到物质D1，将物质D1在60℃的干燥箱中放置160分钟，得到物质D2；
(18)将4.3克二(对硝基苯)碳酸酯和1.8克2,4-二氟苄胺加入到混合液K2中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液L2；
(19)将物质D2加入到混合液L2中，在温度为40℃的摇床中摇动30分钟，过滤除去液体得到物质D3，将物质D3在60℃的干燥箱中放置160分钟，得到物质D4；
(20)将2.7克6-甲氧基-1-萘满酮和3.7克1,4,5,8-萘四甲酸酐加入到混合液K3中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液L3；
(21)将物质D4加入到混合液L3中，在温度为40℃的摇床中摇动30分钟，过滤除去液体得到物质D5，将物质D5在60℃的干燥箱中放置160分钟，得到物质D6；
(22)将3.4克4-甲基六氢苯酐和2.1克异氰酸丙酯加入到混合液K4中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液L4；
(23)将物质D6加入到混合液L4中，在温度为40℃的摇床中摇动30分钟，过滤除去液体得到物质D7，将物质D7在60℃的干燥箱中放置160分钟，得到物质D8；
(24)将5.2克对甲苯基硫脲和1.4克N-丁基苄胺加入到混合液K5中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液L5；
(25)将物质D8加入到混合液L5中，在温度为40℃的摇床中摇动30分钟，过滤除去液体得到物质D9，将物质D9在60℃的干燥箱中放置160分钟，得到的物质即为锌基臭氧催化剂。
本发明的有益效果是，将本发明制备的催化氧化-沉降浓缩一体罐具有处理具有效率高、操作方便、功能多等优点。
附图说明
附图1是热水解污泥催化氧化-沉降浓缩一体罐的示意图。附图1中1为浮渣挡板，2为浮渣槽，3为搅拌电机，4为出水槽，5为搅拌轴，6为装填有锌基臭氧催化剂的斜板，7为搅拌栅，8为穿孔挡板，9为布气管，10为臭氧进气管，11为污泥浓缩漏斗，12为出泥管，13为罐体、14为污泥泵、15为进泥管。
具体实施方式
实施例
(1)热水解污泥催化氧化-沉降浓缩一体罐的制备过程如下：
热水解污泥催化氧化-沉降浓缩一体罐由浮渣挡板1，浮渣槽2，搅拌电机3，出水槽4，搅拌轴5，装填有锌基臭氧催化剂的斜板6，搅拌栅7，穿孔挡板8，布气管9，臭氧进气管10，污泥浓缩漏斗11，出泥管12，罐体13、污泥泵14、进泥管15组成。
罐体13由不锈钢制作而成，其直径为5m，高度为5.5m，污泥浓缩漏斗11的角度为45；浮渣挡板1由不锈钢制作而成，其直径为4.9m；浮渣槽2的长度为30cm，宽度为20cm，高度为20cm。出水槽4的长度为50cm，宽度为40cm，高度为40cm。装填有锌基臭氧催化剂的斜板6的顶端到底端的垂直距离为1m，其倾斜角度为60°，在斜板的壁上布满孔径大小为2mm的小孔。搅拌栅7的每个波形折板的高度为1m，中间为角度为120°，搅拌栅7的搅拌半径为2.4m。臭氧进气管10的直径为20cm，臭氧进气管10的直径是27cm；出泥管12的直径为25cm；进泥管15的直径为30cm。
在罐体13的底部安装污泥浓缩漏斗11，出泥管12与污泥浓缩漏斗11的底端相连；在罐体13与污泥浓缩漏斗11的交界处安装臭氧进气管10，在臭氧进气管10的末端安装布气管9和穿孔挡板8；在罐体13的中部安装进泥管15，进泥管15与污泥泵14相连；在罐体13的顶部安装浮渣挡板1，在罐体13的顶部两侧设置出水槽4，在出水槽4的两侧设置浮渣槽2；在浮渣挡板1的中心位置安装搅拌电机3，搅拌轴5与搅拌电机3相连，搅拌栅7与搅拌轴5相连；装填有锌基臭氧催化剂的斜板6安装于浮渣挡板1的下方50cm处。
(2)锌基臭氧催化剂由如下方法制备：
1)将69.7克粒径为3-5mm的泡沫锌颗粒在500mL质量百分比浓度为40％的乙醇溶液中浸泡0.5小时，过滤除去液体得到物质A1，物质A1经500mL去离子水洗涤后在105℃的干燥箱中放置1.5小时，得到物质A；
2)将2.6克烯丙基琥珀酰亚胺基碳酸酯、3.8克6-氯-苯并恶唑酮和6.3克间苯二甲酸二甲酯加入到300mL无水乙醇中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液H；
3)将物质A加入到混合液H中，在温度为40℃的摇床中摇动30分钟，过滤除去液体得到物质B1，将物质B1在60℃的干燥箱中放置160分钟，得到物质B；
4)将4.9克2-甲基-3-异丙氧基吡嗪和5.3克甘油三亚油酸酯加入到300mL无水乙醇中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液J；
5)将物质B加入到混合液J中，在温度为40℃的摇床中摇动30分钟，过滤除去液体得到物质C1，将物质C1在60℃的干燥箱中放置160分钟，得到物质C；
6)将2.49克MgCl2、2.21克CuCl2和3.66克ZnCl2加入到1200mL去离子水中，在1000r/min条件下搅拌5分钟，摇匀后分成等量4份，得到混合液K1、混合液K2、混合液K3、混合液K4；
7)将1.63克硝酸钴和4.18克磷酸氢二铵加入到混合液K1中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液J1；
8)将物质C加入到混合液J1中，在温度为35℃的摇床中摇动25分钟，过滤除去液体得到物质C1，物质C1在60℃的干燥箱中放置160分钟，得到物质C2；
9)将1.58克硝酸钴和4.13克磷酸氢二铵加入到混合液K2中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液J2；
10)将物质C2加入到混合液J2中，在温度为35℃的摇床中摇动25分钟，过滤除去液体得到物质C3，物质C3在60℃的干燥箱中放置160分钟，得到物质C4；
11)将1.53克硝酸钴和4.08克磷酸氢二铵加入到混合液K3中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液J3；
12)将物质C4加入到混合液J3中，在温度为35℃的摇床中摇动25分钟，过滤除去液体得到物质C5，物质C5在60℃的干燥箱中放置160分钟，得到物质C6；
13)将1.48克硝酸钴和4.03克磷酸氢二铵加入到混合液K4中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液J4；
14)将物质C6加入到混合液J4中，在温度为35℃的摇床中摇动25分钟，过滤除去液体得到物质C7，物质C7在60℃的干燥箱中放置160分钟，得到物质D；
15)将5.1克3-氨基苯甲酰胺和6.3克4-溴-2-甲基苯酚加入到1500mL无水乙醇中，在温度为35℃的摇床中摇动35分钟，摇匀后分成等量5份，得到混合液K1、混合液K2、混合液K3、混合液K4、混合液K5；
16)将3.1克四甲基二乙烯基二硅氧烷和4.3克氯磺酰异氰酸酯加入到混合液K1中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液L1；
17)将物质D加入到混合液L1中，在温度为40℃的摇床中摇动30分钟，过滤除去液体得到物质D1，将物质D1在60℃的干燥箱中放置160分钟，得到物质D2；
18)将4.3克二(对硝基苯)碳酸酯和1.8克2,4-二氟苄胺加入到混合液K2中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液L2；
19)将物质D2加入到混合液L2中，在温度为40℃的摇床中摇动30分钟，过滤除去液体得到物质D3，将物质D3在60℃的干燥箱中放置160分钟，得到物质D4；
20)将2.7克6-甲氧基-1-萘满酮和3.7克1,4,5,8-萘四甲酸酐加入到混合液K3中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液L3；
21)将物质D4加入到混合液L3中，在温度为40℃的摇床中摇动30分钟，过滤除去液体得到物质D5，将物质D5在60℃的干燥箱中放置160分钟，得到物质D6；
22)将3.4克4-甲基六氢苯酐和2.1克异氰酸丙酯加入到混合液K4中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液L4；
23)将物质D6加入到混合液L4中，在温度为40℃的摇床中摇动30分钟，过滤除去液体得到物质D7，将物质D7在60℃的干燥箱中放置160分钟，得到物质D8；
24)将5.2克对甲苯基硫脲和1.4克N-丁基苄胺加入到混合液K5中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液L5；
25)将物质D8加入到混合液L5中，在温度为40℃的摇床中摇动30分钟，过滤除去液体得到物质D9，将物质D9在60℃的干燥箱中放置160分钟，得到的物质即为锌基臭氧催化剂。
(3)热水解污泥催化氧化-沉降浓缩一体罐的应用
运用本发明得到的催化氧化-沉降浓缩一体罐对热水解处理后的污泥进行了催化氧化-沉降浓缩试验，结果表明污泥经该催化氧化-沉降浓缩一体罐进行处理后污泥的产沼气能力提高了26％，浓缩后的污泥中固体浓度可以达到18％。
Claims (1)
1.一种热水解污泥催化氧化-沉降浓缩一体罐，其特征在于，该一体罐由浮渣挡板1，浮渣槽2，搅拌电机3，出水槽4，搅拌轴5，装填有锌基臭氧催化剂的斜板6，搅拌栅7，穿孔挡板8，布气管9，臭氧进气管10，污泥浓缩漏斗11，出泥管12，罐体13、污泥泵14、进泥管15组成；在罐体13的底部安装污泥浓缩漏斗11，出泥管12与污泥浓缩漏斗11的底端相连；在罐体13与污泥浓缩漏斗11的交界处安装臭氧进气管10，在臭氧进气管10的末端安装布气管9和穿孔挡板8；在罐体13的中部安装进泥管15，进泥管15与污泥泵14相连；在罐体13的顶部安装浮渣挡板1，在罐体13的顶部两侧设置出水槽4，在出水槽4的两侧设置浮渣槽2；在浮渣挡板1的中心位置安装搅拌电机3，搅拌轴5与搅拌电机3相连，搅拌栅7与搅拌轴5相连；装填有锌基臭氧催化剂的斜板6安装于浮渣挡板1的下方；所述锌基臭氧催化剂由如下方法制备：
(1)将69.7克粒径为3-5mm的泡沫锌颗粒在500mL质量百分比浓度为40％的乙醇溶液中浸泡0.5小时，过滤除去液体得到物质A1，物质A1经500mL去离子水洗涤后在105℃的干燥箱中放置1.5小时，得到物质A；
(2)将2.6克烯丙基琥珀酰亚胺基碳酸酯、3.8克6-氯-苯并恶唑酮和6.3克间苯二甲酸二甲酯加入到300mL无水乙醇中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液H；
(3)将物质A加入到混合液H中，在温度为40℃的摇床中摇动30分钟，过滤除去液体得到物质B1，将物质B1在60℃的干燥箱中放置160分钟，得到物质B；
(4)将4.9克2-甲基-3-异丙氧基吡嗪和5.3克甘油三亚油酸酯加入到300mL无水乙醇中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液J；
(5)将物质B加入到混合液J中，在温度为40℃的摇床中摇动30分钟，过滤除去液体得到物质C1，将物质C1在60℃的干燥箱中放置160分钟，得到物质C；
(6)将2.49克MgCl2、2.21克CuCl2和3.66克ZnCl2加入到1200mL去离子水中，在1000r/min条件下搅拌5分钟，摇匀后分成等量4份，得到混合液K1、混合液K2、混合液K3、混合液K4；
(7)将1.63克硝酸钴和4.18克磷酸氢二铵加入到混合液K1中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液J1；
(8)将物质C加入到混合液J1中，在温度为35℃的摇床中摇动25分钟，过滤除去液体得到物质C1，物质C1在60℃的干燥箱中放置160分钟，得到物质C2；
(9)将1.58克硝酸钴和4.13克磷酸氢二铵加入到混合液K2中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液J2；
(10)将物质C2加入到混合液J2中，在温度为35℃的摇床中摇动25分钟，过滤除去液体得到物质C3，物质C3在60℃的干燥箱中放置160分钟，得到物质C4；
(11)将1.53克硝酸钴和4.08克磷酸氢二铵加入到混合液K3中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液J3；
(12)将物质C4加入到混合液J3中，在温度为35℃的摇床中摇动25分钟，过滤除去液体得到物质C5，物质C5在60℃的干燥箱中放置160分钟，得到物质C6；
(13)将1.48克硝酸钴和4.03克磷酸氢二铵加入到混合液K4中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液J4；
(14)将物质C6加入到混合液J4中，在温度为35℃的摇床中摇动25分钟，过滤除去液体得到物质C7，物质C7在60℃的干燥箱中放置160分钟，得到物质D；
(15)将5.1克3-氨基苯甲酰胺和6.3克4-溴-2-甲基苯酚加入到1500mL无水乙醇中，在温度为35℃的摇床中摇动35分钟，摇匀后分成等量5份，得到混合液K1、混合液K2、混合液K3、混合液K4、混合液K5；
(16)将3.1克四甲基二乙烯基二硅氧烷和4.3克氯磺酰异氰酸酯加入到混合液K1中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液L1；
(17)将物质D加入到混合液L1中，在温度为40℃的摇床中摇动30分钟，过滤除去液体得到物质D1，将物质D1在60℃的干燥箱中放置160分钟，得到物质D2；
(18)将4.3克二(对硝基苯)碳酸酯和1.8克2,4-二氟苄胺加入到混合液K2中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液L2；
(19)将物质D2加入到混合液L2中，在温度为40℃的摇床中摇动30分钟，过滤除去液体得到物质D3，将物质D3在60℃的干燥箱中放置160分钟，得到物质D4；
(20)将2.7克6-甲氧基-1-萘满酮和3.7克1,4,5,8-萘四甲酸酐加入到混合液K3中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液L3；
(21)将物质D4加入到混合液L3中，在温度为40℃的摇床中摇动30分钟，过滤除去液体得到物质D5，将物质D5在60℃的干燥箱中放置160分钟，得到物质D6；
(22)将3.4克4-甲基六氢苯酐和2.1克异氰酸丙酯加入到混合液K4中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液L4；
(23)将物质D6加入到混合液L4中，在温度为40℃的摇床中摇动30分钟，过滤除去液体得到物质D7，将物质D7在60℃的干燥箱中放置160分钟，得到物质D8；
(24)将5.2克对甲苯基硫脲和1.4克N-丁基苄胺加入到混合液K5中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液L5；
(25)将物质D8加入到混合液L5中，在温度为40℃的摇床中摇动30分钟，过滤除去液体得到物质D9，将物质D9在60℃的干燥箱中放置160分钟，得到的物质即为锌基臭氧催化剂。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180427 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |