CN109678305B - 一种污泥处理系统及其污泥处理方法 - Google Patents

一种污泥处理系统及其污泥处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种污泥处理系统，包括消化反应系统；所述消化反应系统包括一级反应器、酸碱调节池和二级反应器；若干所述一级反应池与酸碱调节池之间连通设置有第一输送管；所述酸碱调节池出口端与二级反应器的进口端之间连通设置有第二输送管；所述第一输送管靠近酸碱调节池的一端上连接设置有混合装置；所述混合装置包括料腔、挡板和进液器；所述挡板设置在料腔的进口端一侧；所述挡板由电机驱动旋转，且面向料腔进口端的一侧上设置有分料板；所述进液器对应设置在挡板与料腔进口端之间；进液器喷射出碱性液体，将污泥PH值调节至后续反应要求的工艺条件；分料板将污泥打散，显著提高了调节液与污泥的混合均匀程度及速度，提高了系统运行效率。

Description

一种污泥处理系统及其污泥处理方法
技术领域
本发明涉及污泥处理技术领域，尤其涉及一种污泥处理系统及其污泥处理方法。
背景技术
来自工业生产中的污泥，不但存在腐烂和强烈刺鼻气味，还含有大量的病菌、重金属和致癌物质。如果放任这些污泥堆放或直接掩埋，极易对附近大片的土壤和地下水资源造成污染，危及环境与人类健康。消化工艺作为一种稳定和改善污泥成分的工艺，可以有效将污泥处理降解，并转化为可燃气体实现资源循环利用。但当前的消化工艺设备集成度较差，会影响各具体工艺环节的衔接效率，同时热量利用率还有待提高。所以有必要发明一种热量利用率高、设备集成度高的污泥处理系统。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种热量利用率高、设备集成度高的污泥处理系统。
技术方案：为实现上述目的，本发明的一种污泥处理系统，包括消化反应系统；所述消化反应系统包括一级反应器、酸碱调节池和二级反应器；所述一级反应器和酸碱调节池设置在二级反应器顶部；若干所述一级反应器呈环状分布，将酸碱调节池围在中间；若干所述一级反应池与酸碱调节池之间连通设置有第一输送管；所述酸碱调节池出口端与二级反应器的进口端之间连通设置有第二输送管；所述第一输送管靠近酸碱调节池的一端上连接设置有混合装置；所述混合装置包括料腔、挡板和进液器；所述料腔进口端与第一输送管的出口端连通；所述料腔的出口端与酸碱调节池的进口端连通；所述挡板设置在料腔的进口端一侧；所述挡板由电机驱动旋转，且面向料腔进口端的一侧上设置有分料板；若干所述分料板关于挡板的转动中心呈放射状均匀分布；所述进液器对应设置在挡板与料腔进口端之间。
进一步地，所述一级反应器内设置有曝气装置；所述曝气装置进口端与蒸汽锅炉的出气口连通；所述蒸汽锅炉的进料口处设置有燃气腔；所述燃气腔的进气口分别与一级反应器、酸碱调节池、二级反应器的顶部出气口连通；所述曝气装置包括第一曝气管、第二曝气管；所述第一曝气管呈同心环状安装在一级反应器底部；所述第二曝气管周向设置在一级反应器的侧壁下端。
进一步地，所述一级反应器内还设置有搅拌装置；所述搅拌装置包括连杆和叶片；所述连杆长度方向与一级反应器的高度方向相同；若干所述叶片沿连杆的长度方向间隔设置有若干层；且单独一层所述叶片的转动覆盖区域在沿连杆长度方向上的投影与相应位置处一级反应器的横截面相同；所述叶片倾斜设置，与水平面夹角为40°—60°；所述叶片表面设置有若干气孔。
进一步地，还包括温度调节系统；所述温度调节系统包括第一回流装置、第二回流装置和来料预热装置；所述第一回流装置对应安装在一级反应器上；所述第二回流装置对应安装在二级反应器上；所述来料预热装置对应安装在一级反应器的进料端；
所述第一回流装置包括第一回流管、第一换热壳和第一泵体；所述第一回流管进口端连通设置在一级反应器底部，出口端连通设置在一级反应器上端；所述第一泵体对应安装在第一回流管上，驱动一级反应器内物料循环流动；所述第一换热壳包裹设置在第一回流管外侧；所述第一换热壳的进口端连通水源，出口端与蒸汽锅炉的进水口连通。
进一步地，所述第二回流装置包括第二回流管、第二换热壳和第二泵体；所述第二回流管的进口端和出口端分别与二级反应器的上下端对应连通；所述第二换热壳的进口端与蒸汽锅炉的出气口连通；
所述来料预热装置包括保温管和环形预热管；所述环形预热管环绕设置在一级反应器的物料输入管外侧；所述保温管套设在环形预热管外侧；所述第二换热壳的出口端与环形预热管的进气口连通。
进一步地，所述第二换热壳包括若干保温节，相邻保温节之间通过输气管道相互连接；所述保温节包括导热筒、气道隔板、隔热筒和密封环；所述气道隔板环向分布在导热筒和隔热筒之间；所述密封环共有两件，分布在保温节沿其自身长度方向的两侧；所述导热筒、隔热筒和密封环共同围合成保温腔体；所述气道隔板一端与一侧的密封环连接，另一端与另一侧密封环间隔设置，且相邻所述气道隔板所连接的密封环位于异侧；所述第二换热壳的进气口和出气口设置在某一气道隔板的两侧。
一种污泥处理方法，包括以下步骤，
步骤一，向一级反应器内输送污泥并添加高温好氧菌种，随后开启曝气装置，通过第一曝气管和第二曝气管对一级反应器内的污泥加热至温度T1，同时补充氧气；随后封闭一级反应器，封闭时间为T2；
其中，T1取值范围为80℃—120℃；T2取值范围为24h—96h；
步骤二，待该阶段反应进行完全后，通过第一回流装置使一级反应器内的污泥与蒸汽锅炉的供水进行热交换，促使污泥降温；
步骤三，将一级反应器内降温后的污泥通过第一输送管转移到酸碱调节池内，在此过程中使用进液器向污泥内加入碱性溶液，使因为高温反应而呈酸性的污泥PH至调整至6.5—7.5之间；污泥在酸碱调节池内温度降至50℃—65℃，内部所溶解的氧气向外散逸；
步骤四，将酸碱调节池内的污泥通过第二输送管转移到二级反应器内，污泥在其中进行中温厌氧消化反应，反应时间T2取144h—480h；反应完成后的污泥可送至机械脱水设备进行脱水，随后用于农业种植等方面；
此外，一级反应器、酸碱调节池以及二级反应器内产生的可燃性气体通过气体收集管路输送至蒸汽锅炉的进气口用于燃烧。
有益效果：本发明的一种污泥处理系统，包括消化反应系统；所述消化反应系统包括一级反应器、酸碱调节池和二级反应器；若干所述一级反应池与酸碱调节池之间连通设置有第一输送管；所述酸碱调节池出口端与二级反应器的进口端之间连通设置有第二输送管；所述第一输送管靠近酸碱调节池的一端上连接设置有混合装置；所述混合装置包括料腔、挡板和进液器；所述挡板设置在料腔的进口端一侧；所述挡板由电机驱动旋转，且面向料腔进口端的一侧上设置有分料板；所述进液器对应设置在挡板与料腔进口端之间；进液器喷射出碱性液体，将污泥的PH值调节至二级反应器要求的工艺条件；分料板通过将污泥打散，显著提高了调节液与污泥的混合均匀程度及速度，提高了系统运行效率。
附图说明
附图1为污泥处理系统整体结构示意图；
附图2为污泥处理系统侧视图；
附图3为混合装置结构示意图；
附图4为曝气装置布置示意图；
附图5为搅拌装置结构示意图；
附图6为第一回流装置结构示意图；
附图7为第二回流装置整体结构示意图；
附图8为保温节结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
一种污泥处理系统，如附图1和附图2所示，包括消化反应系统2；所述消化反应系统2包括一级反应器21、酸碱调节池22和二级反应器23；所述一级反应器21和酸碱调节池22设置在二级反应器23顶部；若干所述一级反应器21呈环状分布，将酸碱调节池22围在中间；多个一级反应器21、二级反应器23共用调节池，可以提升设备的利用效率，减少设备空置；该污泥处理系统采用了两层复合式结构，其设备之间的物料传输更加快捷，热量损失小，能量利用率高；若干所述一级反应池21与酸碱调节池22之间连通设置有第一输送管201；所述酸碱调节池22出口端与二级反应器23的进口端之间连通设置有第二输送管202；所述第一输送管201靠近酸碱调节池22的一端上连接设置有混合装置4；如附图3所示，所述混合装置4包括料腔41、挡板42和进液器43；所述料腔41进口端与第一输送管201的出口端连通；所述料腔41的出口端与酸碱调节池22的进口端连通；所述挡板42设置在料腔41的进口端一侧；所述挡板42由电机驱动旋转，且面向料腔41进口端的一侧上设置有分料板44；若干所述分料板44关于挡板42的转动中心呈放射状均匀分布；所述进液器43对应设置在挡板42与料腔41进口端之间；当污泥经过料腔41时，污泥首先撞击到旋转的挡板42表面，在分料板44的拨动下均匀分散开，在此过程中进液器43喷射出如NaOH溶液等碱性液体，将污泥的PH值调节至二级反应器23要求的工艺条件；混合装置4通过将污泥打散进行PH调节，可以显著提高调节液与污泥的混合均匀程度及速度，提高了系统运行效率。
如附图4所示，所述一级反应器21内设置有曝气装置24；所述曝气装置24进口端与蒸汽锅炉29的出气口连通，通过向一级反应器21内部输送蒸汽既可以快速加热污泥，同时也能提高内部的氧气含量，为高温好氧菌种的消化作用提供条件；所述蒸汽锅炉29的进料口处设置有燃气腔203；所述燃气腔203的进气口分别与一级反应器21、酸碱调节池22、二级反应器23的顶部出气口连通，可以借助消化反应过程中产生的可燃性气体来补充自身燃料，从而大大降低了处理系统的能耗，实现了污泥资源的充分高效利用；所述曝气装置24包括第一曝气管204、第二曝气管205；所述第一曝气管204呈同心环状安装在一级反应器21底部；所述第二曝气管205周向设置在一级反应器21的侧壁下端；侧壁加设的第二曝气管205可以避免常规工艺中出现的中心处氧气含量高而边缘处不达标的现象，提升了一级反应器21内部反应环境的统一性，使反应更加完全。
如附图5所示，所述一级反应器21内还设置有搅拌装置25；所述搅拌装置25包括连杆206和叶片207；所述连杆206长度方向与一级反应器21的高度方向相同；若干所述叶片207沿连杆206的长度方向间隔设置有若干层；且单独一层所述叶片207的转动覆盖区域在沿连杆206长度方向上的投影与相应位置处一级反应器21的横截面相同，从而可以保证所有的蒸汽在上升过程中都会与叶片207充分接触而不会直接通过空隙逃逸；所述叶片207倾斜设置，与水平面夹角为40°—60°，这样可以有效搅动污泥，促进其与蒸汽的混合，增强了温度和氧气的均匀性；所述叶片207表面设置有若干气孔208，蒸汽在与污泥混合的过程中穿过气孔208继续上升，最终完成整个反应器内污泥的加热和增氧。
该污泥处理系统还包括温度调节系统3；所述温度调节系统3包括第一回流装置31、第二回流装置32和来料预热装置33；所述第一回流装置31对应安装在一级反应器21上；所述第二回流装置32对应安装在二级反应器23上；所述来料预热装置33对应安装在一级反应器21的进料端；
如附图6所示，所述第一回流装置31包括第一回流管311、第一换热壳312和第一泵体；所述第一回流管311进口端连通设置在一级反应器21底部，出口端连通设置在一级反应器21上端；所述第一泵体对应安装在第一回流管311上，驱动一级反应器21内物料循环流动；所述第一换热壳312包裹设置在第一回流管311外侧；所述第一换热壳312的进口端连通水源，出口端与蒸汽锅炉29的进水口连通；当一级反应器21内的温度过高或即将转移至酸碱反应池22之前时，运转第一回流装置31，通过污泥与蒸汽锅炉29供水之间的热交换达到迅速降温的目的，水流吸收了热量温度上升，也达到了节省锅炉能量的效果，从而显著提高了系统的能量利用效率；其中实线箭头代表污泥流向，虚线箭头代表水流流向。
如附图7所示，所述第二回流装置32包括第二回流管321、第二换热壳301和第二泵体；所述第二回流管321的进口端和出口端分别与二级反应器23的上下端对应连通；所述第二换热壳301的进口端与蒸汽锅炉29的出气口连通；当二级反应器23内的温度下降至工艺温度以下时，运转第二回流装置32，使其内部的污泥与蒸汽进行热交换，达到对二级反应器23进行升温的目的，且这种加热方式温度上升平缓，有利于反应温度的精准控制。
所述来料预热装置33包括保温管331和环形预热管332；所述环形预热管332环绕设置在一级反应器21的物料输入管外侧；所述保温管331套设在环形预热管332外侧；所述第二换热壳301的出口端与环形预热管332的进气口连通；可以借助二级反应器23升温时用剩下的蒸汽继续对一级反应器21进口端的污泥进行预热，从而进一步缩短加热时间，提高热量利用率，提高系统运行效率。
所述第二换热壳301包括若干保温节，相邻保温节之间通过输气管道相互连接；所述保温节包括导热筒302、气道隔板303、隔热筒304和密封环305；所述导热筒302、隔热筒304和密封环305共同围合成保温腔体308；所述导热筒302采用热传导性能好的材料制成，与进料管3外壁贴合；所述隔热筒304采用隔热材料制成，如泡棉填充的塑料夹板等，可以防止蒸汽热量流失；所述气道隔板303环向分布在导热筒302和隔热筒304之间；所述密封环305共有两件，分布在保温节沿其自身长度方向的两侧；所述气道隔板303一端与一侧的密封环305连接，另一端与另一侧密封环305间隔设置，且相邻所述气道隔板303所连接的密封环305位于异侧；若干气道隔板303这样就把保温腔体308分隔成了连续S形环绕的气流通道，第二换热壳301的进气口和出气口设置在某一气道隔板303两侧，就可以令蒸汽环绕一圈再排出，可以充分增加蒸汽的停留时间，显著提高热量利用效率。
一种污泥处理方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤一，向一级反应器21内输送污泥并添加高温好氧菌种，随后开启曝气装置24，通过第一曝气管204和第二曝气管205对一级反应器21内的污泥加热至温度T1，同时补充氧气；随后封闭一级反应器21，封闭时间为T2；
其中，T1取值范围为80℃—120℃；T2取值范围为24h—96h；
步骤二，待该阶段反应进行完全后，通过第一回流装置31使一级反应器21内的污泥与蒸汽锅炉29的供水进行热交换，促使污泥降温；
步骤三，将一级反应器21内降温后的污泥通过第一输送管201转移到酸碱调节池22内，在此过程中使用进液器43向污泥内加入碱性溶液，使因为高温反应而呈酸性的污泥PH至调整至6.5—7.5之间；污泥在酸碱调节池22内温度降至50℃—65℃，内部所溶解的氧气向外散逸；
步骤四，将酸碱调节池22内的污泥通过第二输送管202转移到二级反应器23内，污泥在其中进行中温厌氧消化反应，反应时间T2取144h—480h；反应完成后的污泥可送至机械脱水设备进行脱水，随后用于农业种植等方面；
此外，一级反应器21、酸碱调节池22以及二级反应器23内产生的可燃性气体通过气体收集管路101输送至蒸汽锅炉29的进气口用于燃烧。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种污泥处理系统，其特征在于：包括消化反应系统(2)；所述消化反应系统(2)包括一级反应器(21)、酸碱调节池(22)和二级反应器(23)；所述一级反应器(21)和酸碱调节池(22)设置在二级反应器(23)顶部；若干所述一级反应器(21)呈环状分布，将酸碱调节池(22)围在中间；若干所述一级反应池(21)与酸碱调节池(22)之间连通设置有第一输送管(201)；所述酸碱调节池(22)出口端与二级反应器(23)的进口端之间连通设置有第二输送管(202)；所述第一输送管(201)靠近酸碱调节池(22)的一端上连接设置有混合装置(4)；所述混合装置(4)包括料腔(41)、挡板(42)和进液器(43)；所述料腔(41)进口端与第一输送管(201)的出口端连通；所述料腔(41)的出口端与酸碱调节池(22)的进口端连通；所述挡板(42)设置在料腔(41)的进口端一侧；所述挡板(42)由电机驱动旋转，且面向料腔(41)进口端的一侧上设置有分料板(44)；若干所述分料板(44)关于挡板(42)的转动中心呈放射状均匀分布；所述进液器(43)对应设置在挡板(42)与料腔(41)进口端之间；
所述一级反应器(21)内设置有曝气装置(24)；所述曝气装置(24)进口端与蒸汽锅炉(29)的出气口连通；所述蒸汽锅炉(29)的进料口处设置有燃气腔(203)；所述燃气腔(203)的进气口分别与一级反应器(21)、酸碱调节池(22)、二级反应器(23)的顶部出气口连通；所述曝气装置(24)包括第一曝气管(204)、第二曝气管(205)；所述第一曝气管(204)呈同心环状安装在一级反应器(21)底部；所述第二曝气管(205)周向设置在一级反应器(21)的侧壁下端；
还包括温度调节系统(3)；所述温度调节系统(3)包括第一回流装置(31)、第二回流装置(32)和来料预热装置；所述第一回流装置(31)对应安装在一级反应器(21)上；所述第二回流装置(32)对应安装在二级反应器(23)上；所述来料预热装置对应安装在一级反应器(21)的进料端；
所述第一回流装置(31)包括第一回流管(311)、第一换热壳(312)和第一泵体；所述第一回流管(311)进口端连通设置在一级反应器(21)底部，出口端连通设置在一级反应器(21)上端；所述第一泵体对应安装在第一回流管(311)上，驱动一级反应器(21)内物料循环流动；所述第一换热壳(312)包裹设置在第一回流管(311)外侧；所述第一换热壳(312)的进口端连通水源，出口端与蒸汽锅炉(29)的进水口连通；
所述第二回流装置(32)包括第二回流管(321)、第二换热壳(301)和第二泵体；所述第二回流管(321)的进口端和出口端分别与二级反应器(23)的上下端对应连通；所述第二换热壳(301)的进口端与蒸汽锅炉(29)的出气口连通；
所述来料预热装置包括保温管和环形预热管；所述环形预热管环绕设置在一级反应器(21)的物料输入管外侧；所述保温管套设在环形预热管外侧；所述第二换热壳(301)的出口端与环形预热管的进气口连通；
所述第二换热壳(301)包括若干保温节，相邻保温节之间通过输气管道相互连接；所述保温节包括导热筒(302)、气道隔板(303)、隔热筒(304)和密封环(305)；所述气道隔板(303)环向分布在导热筒(302)和隔热筒(304)之间；所述密封环(305)共有两件，分布在保温节沿其自身长度方向的两侧；所述导热筒(302)、隔热筒(304)和密封环(305)共同围合成保温腔体(308)；所述气道隔板(303)一端与一侧的密封环(305)连接，另一端与另一侧密封环(305)间隔设置，且相邻所述气道隔板(303)所连接的密封环(305)位于异侧；所述第二换热壳(301)的进气口和出气口设置在某一气道隔板(303)的两侧。
2.根据权利要求1所述的一种污泥处理系统，其特征在于：所述一级反应器(21)内还设置有搅拌装置(25)；所述搅拌装置(25)包括连杆(206)和叶片(207)；所述连杆(206)长度方向与一级反应器(21)的高度方向相同；若干所述叶片(207)沿连杆(206)的长度方向间隔设置有若干层；且单独一层所述叶片(207)的转动覆盖区域在沿连杆(206)长度方向上的投影与相应位置处一级反应器(21)的横截面相同；所述叶片(207)倾斜设置，与水平面夹角为40°—60°；所述叶片(207)表面设置有若干气孔(208)。
3.一种污泥处理方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤一，向一级反应器(21)内输送污泥并添加高温好氧菌种，随后开启曝气装置(24)，通过第一曝气管(204)和第二曝气管(205)对一级反应器(21)内的污泥加热至温度T1，同时补充氧气；随后封闭一级反应器(21)，封闭时间为T2；
其中，T1取值范围为80℃—120℃；T2取值范围为24h—96h；
步骤二，待该阶段反应进行完全后，通过第一回流装置(31)使一级反应器(21)内的污泥与蒸汽锅炉(29)的供水进行热交换，促使污泥降温；
步骤三，将一级反应器(21)内降温后的污泥通过第一输送管(201)转移到酸碱调节池(22)内，在此过程中使用进液器(43)向污泥内加入碱性溶液，使因为高温反应而呈酸性的污泥PH值 调整至6.5—7.5之间；污泥在酸碱调节池(22)内温度降至50℃—65℃，内部所溶解的氧气向外散逸；
当污泥经过料腔(41)时，污泥首先撞击到旋转的挡板(42)表面，在分料板(44)的拨动下均匀分散开，在此过程中进液器(43)喷射出如NaOH溶液等碱性液体，将污泥的PH值调节至二级反应器(23)要求的工艺条件；
步骤四，将酸碱调节池(22)内的污泥通过第二输送管(202)转移到二级反应器(23)内，污泥在其中进行中温厌氧消化反应，反应时间T2取144h—480h；反应完成后的污泥可送至机械脱水设备进行脱水，随后用于农业种植方面；
此外，一级反应器(21)、酸碱调节池(22)以及二级反应器(23)内产生的可燃性气体通过气体收集管路(101)输送至蒸汽锅炉(29)的进气口用于燃烧；
当二级反应器23内的温度下降至工艺温度以下时，运转第二回流装置32，使其内部的污泥与蒸汽进行热交换，达到对二级反应器23进行升温的目的；同时，第二回流装置32通过第二换热壳301令蒸汽环绕一圈再排出，可以充分增加蒸汽的停留时间；此外，可以借助二级反应器23升温时用剩下的蒸汽继续对一级反应器21进口端的污泥进行预热，从而进一步缩短加热时间。
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