CN110723876A - 一种污泥深度脱水减量化处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污泥深度脱水减量化处理系统，其特征在于，包括：第一进泥泵、破壁反应器、自吸式射流器、释放器、臭氧发生器、污泥压滤机、循环泵；污泥经第一进泥泵的提升进入到自吸式射流器或破壁反应器内，臭氧发生器或臭氧尾气通过自吸式射流器连通至破壁反应器内，自吸式射流器的底部安装释放器，释放器设置在破壁反应器的底部，污泥经破壁反应器处理后进入污泥压滤机；自吸式射流器、破壁反应器和循环泵之间通过管道连通，形成一个循环。将自吸式射流器与释放器组合使用，可大幅度地提升臭氧利用率，可实现在较低臭氧添加量下达到较好的污泥处理效果，降低了成本。

Description

一种污泥深度脱水减量化处理系统

技术领域

本发明属于污泥处理领域，尤其涉及一种污泥深度脱水减量化处理系统。

背景技术

随着城市化的发展以及污水收集处理率的提升，市政污泥的有效处理与处置日益迫切。据分析，2015年我国污泥(含水率80％)产量达到4000万吨，污泥干重将以大于10％的年增长率持续增加。如此庞大规模的剩余污泥产量和如此快速的增长率对我国污泥治理工作提出了极大的挑战。目前污泥压滤脱水是我国绝大部分污水厂的选择，采用传统药剂调理再进入板框过滤，设计含水率可降低至80％，事实上含水率只能降低到81～84％。然而，自建设部发布一系列新的污泥标准后，80％含水率的技术效果已全然不能满足所需，污泥含水率成为制约污泥处置和利用的关键问题。污泥热干化技术虽然能够实现减少污泥体积，实现污泥半干化或全干化的技术效果，但瓶颈在于能耗过高、装备要求高以及除臭要求高。再有，国内特有的深度脱水工艺实质上是通过投加大量药剂或无机掺混，提高污泥含固率实现含水率降低效果，并不是真正意义上的污泥减量化即减少干污泥质量。

污泥臭氧化是一项具有不错前景的污泥减量化技术，通常将其与污水处理工艺或污泥处理工艺耦合应用。国外已将污泥臭氧氧化成功应用于工业及市政污水处理厂，但其高处理成本极大制约了技术的推广。

因此，面对大量污泥迫切需要处理处置，但现有技术却无法生效的事实，通过在现有污泥脱水工艺的基础上进行技术创新，研发出能够在常态(常温、常压)下有效改善污泥脱水性能，快速降低污泥含水率，实现污泥干物质大幅减少，且具有低运行成本的污泥深度脱水减量化技术无疑具有重要的社会现实意义和相当的市场竞争力。

发明内容

本发明针对以上技术问题，提供一种污泥深度脱水减量化处理系统，将自吸式射流器与释放器组合使用，可大幅度地提升臭氧利用率，可实现在较低臭氧添加量下达到较好的污泥处理效果，降低了成本。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种污泥深度脱水减量化处理系统，包括：第一进泥泵、破壁反应器、自吸式射流器、释放器、臭氧发生器、污泥压滤机、循环泵；污泥经所述第一进泥泵的提升进入到所述自吸式射流器或所述破壁反应器内，所述臭氧发生器或臭氧尾气通过所述自吸式射流器连通至所述破壁反应器内，所述自吸式射流器的底部安装所述释放器，所述释放器设置在所述破壁反应器的底部，所述污泥经所述破壁反应器处理后进入所述污泥压滤机；

所述自吸式射流器、所述破壁反应器和所述循环泵之间通过管道连通，形成一个循环。

优选地，所述破壁反应器进一步包括主腔体和环设于所述主腔体外侧的第一溢流槽，所述第一溢流槽和所述主腔体的上侧空间连通，所述循环泵连通于所述第一溢流槽的底部。

优选地，在所述主腔体腔壁的顶部和所述第一溢流槽之间设置溢流堰，设置溢流堰的目的在于污泥在破壁反应器中，经臭氧处理后的污泥经溢流堰溢流至破壁反应器的第一溢流槽，溢流堰的设计可实现污泥的脱气，有效解决了容易造成污泥无法沉降或难以脱水的泡沫问题，又简化了工艺流程，无需后续设置脱气搅拌池。

优选地，所述破壁反应器还包括设于所述第一溢流槽外侧的第二溢流槽，所述第二溢流槽与所述第一溢流槽的上侧空间连通，所述污泥压滤机连通至所述第二溢流槽的底部。在破壁反应器的外环设置第一溢流槽和第二溢流槽，破壁反应器主腔体内的污泥涨到一定程度才会进入到第一溢流槽，同样地，只有当第一溢流槽内的污泥满出时，才会进入到第二溢流槽中，可避免出现循环泵空吸状况，尤其是在破壁反应器不进污泥而循环泵仍然运行时。同时，第一溢流槽和第二溢流槽还起到了维持破壁反应器液位恒定的作用。

优选地，所述污泥的浓度为20～30g/L，本发明的破壁反应器可适用于20～30g/L，可直接处理浓缩池的污泥，实现前后工艺的无缝对接。

优选地，还包括催化剂投加装置，所述催化剂投加装置连接所述破壁反应器，用于向所述破壁反应器内投加催化剂，臭氧与催化剂作用下形成氧化性更强的羟基自由基作为氧化剂参与到臭氧与污泥的反应。

优选地，还包括沉淀池，所述沉淀池设置在所述破壁反应器与所述污泥压滤机之间，所述沉淀池的进口连通所述第二溢流槽的底部，所述沉淀池的出口连通所述污泥压滤机。

优选地，所述沉淀池和所述污泥压滤机之间设置第二进泥泵，沉淀池的出口连接第二进泥泵的进口，第二进泥泵的出口连接污泥压滤机的进口。

优选地，还包括污泥搅拌池，所述污泥搅拌池连接来自浓缩池的污泥，所述搅拌池的出口连接所述第一进泥泵的进口。

本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

本发明提出的污泥深度脱水减量化处理系统，污泥经进泥泵提升至自吸式射流器内或破壁反应器内，自吸式射流器的底部安装释放器，臭氧通过自吸式射流器连通破壁反应器，自吸式射流器喷嘴喷出的高速射流，使吸气室形成负压，将臭氧吸入，不需要任何的增压设备，射流器由于剧烈的混掺作用，将臭氧破碎成微小气泡，并使污泥中溶解臭氧值瞬间达到饱和；同时释放器进一步提升射流曝气搅拌的效果，释放器具有剪切、旋流的作用，可形成强烈紊流，释放器的中心进气管竖直内置，并且通过设置中心进气管作为气体输送装置并将其下部作为出气口和曝气口，释放器设置在破壁反应器的底部，因此，该释放器运行时可提高周边混合液的湍流程度，并对破壁反应器底部的污泥形成强力搅动作用，充分增大污泥和臭氧的接触面积；并且通过循环泵将自吸式射流器和破壁反应器形成一个气液固三相混合液的循环，因此本发明采用自吸式射流器和释放器的组合，实现汽水混合液的多次循环混合，提高了臭氧和污泥的混合速度以及臭氧和污泥中污染物的反应速率，从而提高了臭氧的利用率，实现在较低臭氧投加量下达到较好的处理效果，从而降低了运行成本。

经过破壁反应器处理的污泥，污泥的脱水性能得到了极大的改善，之后经过污泥压滤机进行脱水处理，可实现污泥含水率的快速降低，从而污泥的体积大幅降低，从而降低了污泥脱水的后续处理费用。

附图说明

图1为本发明实施例的污泥深度脱水减量化处理系统流程图；

图2为本发明实施例的污泥脱水深度减量化处理系统中的释放器的分流器相对于中心进气管的设置位置示意图；

图3为本发明实施例的污泥深度脱水减量化处理系统中的释放器的顺向旋流板的结构示意图；

图4为本发明实施例的污泥脱水深度减量化处理中的释放器的结构示意图；

图5为本发明实施例的污泥深度脱水减量化处理系统中的释放器的逆流旋流板的结构示意图；

图6为本发明实施例的污泥深度脱水减量化处理系统中的释放器的顺向旋流板和/或逆向旋流板上设置的碰撞头的形状示意图；

图7为本发明实施例的污泥深度脱水减量化处理系统中的释放器的导流切割器上设置的切割构件的形状示意图。

附图标记说明：1-污泥搅拌池；2-第一进泥泵；3-循环泵；4-破壁反应器；5-臭氧发生器；6-自吸式射流器；7-释放器；71-法兰；72-进气管；73-导流切割器；74-切割构件；75-出泥口；76-外筒；77-顺向旋流板；78-上升通道；79-逆向旋流板；710-分流器；711-螺纹连接结构；712-喇叭状进泥口；713-碰撞头(旋流板上)；8-沉淀池；9-第二进泥泵；10-污泥压滤机；11-溢流堰；12-第一溢流槽；13-第二溢流槽。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种污泥深度脱水减量化处理系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。

参看图1，一种污泥深度脱水减量化处理系统，包括：第一进泥泵2、破壁反应器4、自吸式射流器6、释放器7、臭氧发生器5、污泥压滤机10、循环泵3；污泥经第一进泥泵2的提升进入到自吸式射流器6，臭氧发生器5或臭氧尾气通过自吸式射流器6连通至破壁反应器4内，自吸式射流器6的底部安装释放器7，释放器7设置在破壁反应器4的底部，污泥经破壁反应器4处理后进入污泥压滤机10；

自吸式射流器6、破壁反应器4和循环泵3之间通过管道连通，形成一个循环。

本实施例污泥经第一进泥泵2提升进入到自吸式射流器6，当然也可以直接进入到破壁反应器4中，通过自吸式射流器6、破壁反应器4和循环泵3之间形成的循环进入射流器。

参看图4，本实施例采用的释放器7是自主研发的一种旋切混流曝气装置，主要由外筒76、进气管72、顺向旋流板77、逆向旋流板79、分流器710组成，顺向旋流板77和逆向旋流板79之间具有上升通道78。顺向旋流板77和逆向旋流板79的叶片上分别分布有多个碰撞头713(参看图3和图5)，该碰撞头713的一种典型形成如图6所示，该碰撞头713为圆锥形，并且其底面与顺向旋流板77或逆向旋流板79的叶片相固定。外筒76的下部为喇叭状进泥口712，上部是出泥口75，中心进气管72竖直内置于外筒76并且中心进气管72上部具有进气口、下部具有出气口，分流器710固定在中心进气管72的底部并使从中心进气管72底部排出的气体向四周排出。其中，中心进气管72通过法兰与自吸式射流器6的出气口相连。外筒76下部的喇叭状进泥口712设计成喇叭状进泥口712，顺向旋流板77和逆向旋流板79套设固定在中心进气管72的外部。中心进气管72底下连接有分流器710，分流器710在横截面上与中心进气管72的底部的位置关系请参见图2，分流器710是位于中心进气管72的底部的中心位置，从而能够使得从中心进气管72流出的气体沿管壁向外呈一个扩大的角度流出，如图4所示。气液固三相混合液从外筒76的下部喇叭状进泥口712通过逆向旋流板79—上升通道78—顺向旋流板77的多重结构旋流上升，并不断被顺向旋流板77和逆向旋流板79上分布的碰撞头713(如图6所示例)切割，形成大量微小气泡，最终通过外筒76上部的出泥口75旋流喷出，并对出泥口75上方的水产生一定的搅动作用。

旋切混流曝气装置具有角度的多个叶片的顺向旋流板77和逆向旋流板79及其上面分布的大量碰撞头713的作用下被切割，形成大量微小气泡，达到气液固三相高效混合的目的，大大增加了污泥与臭氧的接触面积，旋切混流曝气装置曝气过程中形成以旋切混流曝气装置为中心的强大循环水流和紊流，实现对污泥起到了很好的搅动作用。

参看图2，释放器7的出泥口75上方设置导流切割器73，导流切割器73设置在进气管72外部，并且导流切割器73的外表面分布有切割构件74，且导流切割器73为倒置的圆锥体(参看图7所示)，可进一步实现对气液固三相混合液的切割。

该旋切混流曝气装置曝气时，臭氧从中心进气管72的进气口进入并从出气口排出，之后进入曝气设备的外筒76内并旋转上升，气流在上升过程中使得局部污泥的密度下降，由于存在密度差，底部的污泥从喇叭状进泥口712往上涌，气液固混流在顺向旋流板77和逆向旋流板79及其上面分布的大量碰撞头713的作用下被切割，形成大量微小气泡，达到气液固高效混合的目的，随后气液固混流从出泥口75处喷射而出，由于此时泥液的速度水头转为压头，使得臭氧快速溶解到泥液中，同时在导流切割器73的作用下再次生成大量微小气泡，并使得雾化的气水混流扩散上升，与此同时在以曝气设备为中心的区域会形成循环流，可大大强化对底部区域的搅拌作用。

需要说明的是，在常规臭氧氧化处理过程中，臭氧利用率往往较低(一般在60％以下)，从而需要加大臭氧投加量，导致设备投资和能耗较高，限制了臭氧技术的推广应用。为降低其成本，实现在较低臭氧投加量下达到较好的处理效果成为了关键，即要提高臭氧的氧化效率。根据臭氧氧化机理，要提高臭氧氧化效率，关键有三点：一是要提高臭氧与污泥的混合速度；二是要提高臭氧与污染物的反应速率；三是要臭氧与催化剂作用下形成氧化性更强的羟基自由基作为氧化剂参与反应。

本实施例将自吸式射流器6和自主研发的释放器7(旋切混流曝气装置)相结合，设置在破壁反应器4内，臭氧通过自吸式射流器6连通破壁反应器4，自吸式射流器6下部安装有释放器7，自吸式射流器6喷嘴喷出的高速射流，使吸气室形成负压，将臭氧吸入，不需要任何的增压设备，射流器由于剧烈的混掺作用，将臭氧破碎成微小气泡，并使污泥中溶解臭氧值瞬间达到饱和；同时释放器7进一步提升射流曝气搅拌的效果；释放器7通过螺纹连接结构711可拆卸地安装在破壁反应器4的底部，由于旋切混流曝气装置曝气过程中形成以旋切混流曝气装置为中心的强大循环水流和紊流，实现对污泥起到了很好的搅动作用，可避免破壁反应器4底部的污泥淤积的情况；同时，通过循环泵3将自吸式射流器6和破壁反应器4形成一个气液固三相混合液的循环，进一步增加臭氧和污泥的混合速率。

本实施例设置射流器和释放器7实现气液固混合液的多次循环混合，从提高混合速度、提升反应速率，增大臭氧的利用率。优选地，设置催化剂投加装置，催化剂投加装置向破壁反应器4内投加催化剂，配合使用催化剂，触发羟基自由基的产生并参与氧化反应，强化自由基反应入手提高臭氧氧化效率。

因此本实施例提供的污泥深度脱水减量化装置，采用自吸式射流器6和释放器7的结合，可大大增大臭氧的利用率，实现较低臭氧投加量下达到较好的处理效果，因此若本身具有臭氧消毒单元，则可直接使用排出的臭氧尾气直接被该系统利用，省去了臭氧尾气的处理费用。臭氧的利用率增加从而降低能耗和设备投资成本，降低了成本。

优选地，破壁反应器4进一步包括主腔体和环设于主腔体外侧的第一溢流槽12，第一溢流槽12和主腔体的上侧空间连通，循环泵3连通于第一溢流槽12的底部。

优选地，在主腔体腔壁的顶部和第一溢流槽12之间设置溢流堰11，设置溢流堰11的目的在于污泥在破壁反应器4中，经臭氧处理后的污泥经溢流堰11溢流至破壁反应器4的第一溢流槽12，溢流堰11的设计可实现污泥的脱气，有效解决了容易造成污泥无法沉降或难以脱水的泡沫问题，又简化了工艺流程，无需后续设置脱气搅拌池。

优选地，破壁反应器4还包括设于第一溢流槽12外侧的第二溢流槽13，第二溢流槽13与第一溢流槽12的上侧空间连通，污泥压滤机10连通至第二溢流槽13的底部。

在破壁反应器4的外环设置挡板构成第一溢流槽12和第二溢流槽13，破壁反应器4主腔体内的污泥涨到一定程度才会进入到第一溢流槽12，同样地，只有当第一溢流槽12内的污泥满出时，才会进入到第二溢流槽13中，可避免出现循环泵3空吸状况，尤其是在破壁反应器4不进污泥而循环泵3仍然运行时。同时，第一溢流槽12和第二溢流槽13还起到了维持破壁反应器4液位恒定的作用；

在破壁反应器4的主腔体腔壁的顶部和第一溢流槽12之间设置斜板构成的溢流堰11，可实现污泥的脱气，有效解决了容易造成污泥无法沉降或难以脱水的泡沫问题，无需后续设置脱气搅拌池，又简化了工艺流程。

优选实施例中，污泥的浓度为20～30g/L，本发明的破壁反应器4可适用于20～30g/L，可直接处理浓缩池的污泥，实现前后工艺的无缝对接。

优选实施例中，还包括沉淀池8，沉淀池8设置在破壁反应器4与污泥压滤机10之间，沉淀池8的进口连通第二溢流槽13的底部，沉淀池8的出口连通污泥压滤机10。

优选实施例中，沉淀池8和污泥压滤机10之间设置第二进泥泵9，沉淀池8的出口连接第二进泥泵9的进口，第二进泥泵9的出口连接污泥压滤机10的进口。

优选实施例中，还包括污泥搅拌池1，污泥搅拌池1连接来自浓缩池的污泥，搅拌池的出口连接第一进泥泵2的进口。

采用本实施例提供的脱水系统的工艺描述如下：

来自污水厂浓缩池的污泥进入污泥搅拌池1，之后第一进泥泵2提升至自吸式射流器内与臭氧进行接触反应，此处的臭氧若污水厂原本有臭氧消毒单元，则该单元排出的臭氧尾气可直接被利用。臭氧通过自吸式射流器负压吸入，并在循环泵3的作用下，污泥在自吸式射流器内与臭氧进行混合反应，射流器底部装有释放器7，具有无堵塞、压损小，高效曝气的特点，其作用是在高污泥浓度下进一步提升射流曝气搅拌的效果。同时在破壁反应器4中投加催化剂，提升臭氧氧化的作用效果，经臭氧处理后的污泥溢流至破壁反应器4的外圈，溢流堰11的设计可实现污泥的脱气，经破壁后的污泥经过沉定池沉淀，之后通过第二进泥泵9将污泥送至污泥压滤机10进行脱水处理，滤液进污水处理系统。经过臭氧氧化作用后，污泥的脱水性能得到极大的改善，可实现污泥含水率的快速降低，由此污泥的体积大幅下降，从而降低了脱水污泥的后续处理费用。

综上所述，本发明的污泥深度脱水减量化系统，可适用于20～30g/L的污泥浓度，可直接处理浓缩池的污泥，实现前后工艺的无缝对接；本发明将自吸式射流器与释放器进行组合使用，形成一套新的高效曝气系统，适用于高浓度下的气液固混合传质，提高臭氧的混合效率和利用率；自吸式射流器能负压吸入臭氧尾气，无需其他辅助增压设备，简化了流程，同时减少了设备投入；

市政污水或工业废水深度处理过程中会采用臭氧工艺进行脱色、去除不可降解的可溶性COD、消毒等。臭氧工艺单元排放的含臭氧尾气可作为污泥深度脱水减量化工艺的气源，省去了臭氧尾气的处理费用，避免了尾气泄漏造成的污染问题；

本发明通过优化污泥破壁反应器的局部结构(溢流堰)就可实现污泥的脱气，既有效解决容易造成污泥无法沉降或难以脱水的泡沫问题，又简化了工艺流程。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种污泥深度脱水减量化处理系统，其特征在于，包括：第一进泥泵、破壁反应器、自吸式射流器、释放器、臭氧发生器、污泥压滤机、循环泵；污泥经所述第一进泥泵的提升进入到所述自吸式射流器或所述破壁反应器内，所述臭氧发生器或臭氧尾气通过所述自吸式射流器连通至所述破壁反应器内，所述自吸式射流器的底部安装所述释放器，所述释放器设置在所述破壁反应器的底部，所述污泥经所述破壁反应器处理后进入所述污泥压滤机；

所述自吸式射流器、所述破壁反应器和所述循环泵之间通过管道连通，形成一个循环。

2.根据权利要求1所述的污泥深度脱水减量化处理系统，其特征在于，所述破壁反应器进一步包括主腔体和环设于所述主腔体外侧的第一溢流槽，所述第一溢流槽和所述主腔体的上侧空间连通，所述循环泵连通于所述第一溢流槽的底部。

3.根据权利要求2所述的污泥深度脱水减量化处理系统，其特征在于，在所述主腔体腔壁的顶部和所述第一溢流槽之间设置溢流堰。

4.根据权利要求2所述的污泥深度脱水减量化处理系统，其特征在于，所述破壁反应器还包括设于所述第一溢流槽外侧的第二溢流槽，所述第二溢流槽与所述第一溢流槽的上侧空间连通，所述污泥压滤机连通至所述第二溢流槽的底部。

5.根据权利要求1所述的污泥深度脱水减量化处理系统，其特征在于，所述污泥的浓度为20～30g/L。

6.根据权利要求1所述的污泥深度脱水减量化处理系统，其特征在于，还包括催化剂投加装置，所述催化剂投加装置连接所述破壁反应器，用于向所述破壁反应器内投加催化剂。

7.根据权利要求4所述的污泥深度脱水减量化处理系统，其特征在于，还包括沉淀池，所述沉淀池设置在所述破壁反应器与所述污泥压滤机之间，所述沉淀池的进口连通所述第二溢流槽的底部，所述沉淀池的出口连通所述污泥压滤机。

8.根据权利要求7所述的污泥深度脱水减量化处理系统，其特征在于，所述沉淀池和所述污泥压滤机之间设置第二进泥泵。

9.根据权利要求1或5所述的污泥深度脱水减量化处理系统，其特征在于，还包括污泥搅拌池，所述污泥搅拌池连接来自浓缩池的污泥，所述搅拌池的出口连接所述第一进泥泵的进口。

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