CN203602462U - 一种污泥调质系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种污泥调质系统，包括：预处理管路，所述预处理管路包括一个或多个预处理管路单元和高压电场发生装置，其中，所述高压电场发生装置包括，与所述预处理管路单元同轴的电极棒；用于在预处理管路单元内形成高压可变电场的高压生成模块；第一端与所述高压生成模块连接第二端与所述电极棒连接的，用于控制所述高压生成模块所产生的高压频率和幅度的电压控制模块；其中，所述调质系统还包括防堵塞管路，其与所述预处理管路共同形成桥式管路，使得所述预处理管路能正反双向地流动，从而有效地降低污泥堵塞。利用本实用新型的污泥调质系统进行污泥的调质管路不易堵塞并且破壁率高。
Description
技术领域
本发明涉及污泥处理领域，尤其涉及一种污泥调质系统。
背景技术
活性污泥法是目前国内应用最广泛的污水生物处理技术，但该方法在城市污水厂运行过程中存在一些问题：一、部分污水厂碳源较少，导致污水可生化性差，处理效率低；二、活性污泥中含有大量的微生物群体，导致在污泥脱水过程中泥饼含水率较高，体积较大，外运填埋占用大量运行成本及土地资源；三、污泥处理采用厌氧消化工艺，存在反应速度慢，污泥在池内的停留时间过长，池体体积庞大等缺点。
由此可见，针对污泥进行一定的预处理，可以促使污泥中细胞破裂和细胞内有机物质释放，从而增加污水处理所需的碳源，减少脱水污泥含水率，提高污泥水解速度，加快消化速率，提高厌氧消化产沼量。
目前，国内外关于污泥细胞破壁技术的方法有化学法和物理法，化学法有碱处理法、臭氧氧化法；物理法有热处理法、超声波处理法、高压喷射法、冷冻处理法等。在工程应用中，传统处理工艺存在不易工程化，处理成本高，能耗高，效率低，容易堵塞，污泥细胞破壁效率低等问题，因此根据实际需要，开发新型的污泥细胞破壁调质技术仍是今后重点研究的方向。
发明内容
为此，本发明提出了一种可以解决上述问题的或至少能部分解决上述问题的一种污泥调质系统。
根据本发明的一个方面，提供了一种污泥调质系统，包括：
预处理管路，所述预处理管路包括一个或多个预处理管路单元和高压电场发生装置，其中，所述高压电场发生装置包括，
与所述预处理管路单元同轴的电极棒；
用于在预处理管路单元内形成高压可变电场的高压生成模块；
第一端与所述高压生成模块连接第二端与所述电极棒连接的，用于控制所述高压生成模块所产生的高压频率和幅度的电压控制模块；
其中，所述调质系统还包括防堵塞管路，其与所述预处理管路共同形成桥式管路，使得所述预处理管路能正反双向地流动，从而有效地降低污泥堵塞。
可选地，根据本发明的污泥调质系统，其中所述预处理管路单元包括法兰盘、电极套管和空心弯头，其中，
所述电极套管的两端安装所述空心弯头；
所述空心弯头上安装所述法兰盘。
可选地，根据本发明的污泥调质系统，其中所述空心弯头的弯曲角度为45-90度。
可选地，根据本发明的污泥调质系统，其中所述空心弯头的弯曲角度为60度。
可选地，根据本发明的污泥调质系统，其中所述预处理管路单元包括电极套管和安装在所述电极套管两端的法兰盘，所述电极套管为半圆形。
可选地，根据本发明的污泥调质系统，其中所述防堵塞管路包括进口阀门、出口阀门，以及第一控制阀门、第二控制阀门、第三控制阀门和第四控制阀门，其中，
由所述第一控制阀门和所述第二控制阀门形成的串联管路与所述第三控制阀门和所述第四控制阀门形成的串联管路并联在节点N1和N2之间；
在节点N3和N4之间包含一个或多个并联预处理管路，通过调节第一控制阀门、第二控制阀门、第三控制阀门和第四控制阀门来实现所述预处理管路的正反双向流动。
可选地，根据本发明的污泥调质系统，其中所述进口阀门和所述出口阀门为手动阀门。
可选地，根据权本发明的污泥调质系统，其中所述第一控制阀门、第二控制阀门、第三控制阀门和第四控制阀门为电动阀门或气动阀门。
可选地，根据本发明的污泥调质系统，其中在所述出口阀门和节点N2之间进一步地包括单向控制阀门。
根据本发明的污泥调质系统占地少、运行方便、处理成本低；并且在污泥调质过程中预处理管路不易堵塞；适用范围大，针对含水率在88%-99.5%之间的污泥均可实现调质，对含水率在92%-98%之间的污泥调质效果较好；预处理后的污泥细胞内的有机质能提供碳源；预处理后的污泥脱水后的含水率低；另外污泥调质后的破壁率高，减少污泥的厌氧消化时间，增加了污泥消化时的甲烷产气量。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。其中在附图中，参考数字之后的字母标记指示多个相同的部件，当泛指这些部件时，将省略其最后的字母标记。在附图中：
图1示出了根据本发明一种实施方式的污泥调质系统示意图；
图2示出了根据本发明一种实施方式的污泥调质系统原理示意图；
图3示出了根据本发明一种实施方式的预处理管路；
图4示出了根据本发明一种实施方式的预处理管路；
图5示出了根据本发明一种实施方式的预处理管路；
其中附图标记为：
污泥调质系统1000，预处理管路1100，预处理管路单元1110、法兰盘1111、电极套管1112、空心弯头1113、高压电场发生装置1120、电极棒1121、高压生成模块1122、电压控制模块1123、防堵塞管路1200、进口阀门1210、第一控制阀门1220、第二控制阀门1230、第三控制阀门1240、第四控制阀门1250、单向控制阀门1260、出口阀门1270。
具体实施方式
本发明提供了许多可应用的创造性概念，该创造性概念可大量的体现于具体的上下文中。在下述本发明的实施方式中描述的具体的实施例仅作为本发明的具体实现方式的示例性说明，而不构成对本发明范围的限制。
根据本发明的污泥调质系统1000，包括：预处理管路1100，预处理管路1100包括一个或多个预处理管路单元1110和高压电场发生装置1120，其中，高压电场发生装置1120包括，与预处理管路单元1110同轴的电极棒1121；用于在预处理管路单元1110内形成高压可变电场的高压生成模块1122；第一端与高压生成模块1122连接第二端与电极棒1121连接的，用于控制所述高压生成模块1122所产生的高压频率和幅度的电压控制模块1123；其中，调质系统1000还包括防堵塞管路1200，其与预处理管路1100共同形成桥式管路，使得预处理管路1100能正反双向地流动，从而有效地降低污泥堵塞。根据本发明的污泥调质系统在进行污泥调质时管路不易堵塞并且破壁率高。
预处理管路单元1110优选地包括法兰盘1111、电极套管1112和空心弯头1113，其中，电极套管1112的两端安装空心弯头1113；空心弯头上安装法兰盘1111。空心弯头1113的弯曲角度优选45-90度，更进一步地优选60度。
根据本发明的污泥调质系统1000，其中预处理管路单元1110优选包括电极套管1112和安装在电极套管1112两端的法兰盘1111，电极套管1112为半圆形。
通过设置多个预处理管路单元相连，实现盘管的连接方式，从而减少占地面积，运行方便、处理成本降低。另外，在预处理管路单元的两端设置空心弯头实现盘管的连接方式，其中设置盘管时，弯头的角度在45-90度时效果较好，尤其是在45度时管阻最小，不容易发生堵塞，节约能耗，降低成本。
防堵塞管路1200优选地包括进口阀门1210、出口阀门1270，以及第一控制阀门1220、第二控制阀门1230、第三控制阀门1240和第四控制阀门1250，其中，由第一控制阀门1220和第二控制阀门1230形成的串联管路与第三控制阀门1240和第四控制阀门1250形成的串联管路并联在节点N1和N2之间；在节点N3和N4之间包含一个或多个并联预处理管路1100，通过调节第一控制阀门1220、第二控制阀门1230、第三控制阀门1240和第四控制阀门1250来实现预处理管路1100的正反双向流动。其中进口阀门1210和出口阀门1270优选手动阀门。第一控制阀门1220、第二控制阀门1230、第三控制阀门1240和第四控制阀门1250优选电动阀门或气动阀门。在出口阀门1270和节点N2之间进一步地包括单向控制阀门1260。通过安装所述单向控制阀来防止水和污泥倒灌。
根据本发明的污泥调质系统，进行污泥调质时，打开开口阀门1210，第一控制阀门1220、第四控制阀门1250、单向控制阀门1260和出口阀门1270，使污泥泵入后依次沿节点N1至N3，N3至N4，N4至N2，N2至出口阀门的路径，此时第二控制阀门1230和第三控制阀门1240处于闭合状态；为了实现反向冲洗，则关闭第一控制阀门1220和第四控制阀门1250，开启第二控制阀门1230和第三控制阀门1240，此时泵入的污泥，依次沿节点N1至N4，N4至N3，N3至N2，N2至出口阀门1270，因此位于节点N3和N4之间的预处理管路得到反向冲洗，从而实现了防堵塞的功能。
根据本发明的污泥调质系统各部件的工作过程包括：
开启进口阀门1210、单向控制阀门1260、出口阀门1270、第一控制阀门1220和第四控制阀门1250，同时关闭第二控制阀门1230和第三控制阀门1240，
开启高压电场发生装置1120，调节电压控制模块1123；使电极套管1112与电极棒1121之间形成10～100KV的高压电场，
开启水泵输送污泥通过预处理管路1100，依次经过进口阀门1210、第一控制阀门1220、第四控制阀门1250、单向控制阀门1260和出口阀门1270，完成污泥调质；
反之，开启第二控制阀门1230和第三控制阀门1240，关闭第一控制阀门1220和第四控制阀门1250，改变污泥的流动方向，进行反向冲洗。
在污泥调质系统运行过程，在安装好的预处理管路1100中，开启进口阀门1210、出口阀门1270、第一控制阀门1220、第四控制阀门1250（或第二控制阀门1230、第三控制阀门1240）、单向控制阀门1260，关闭第二控制阀门1230、第三控制阀门1240（或第一控制阀门1220、第四控制阀门1250），开启高压电场发生装置1120，调节电压控制模块1123，应用水泵输送污泥进调质系统进行污泥破壁。
根据本发明的污泥调质系统对污泥的调质方法包括以下步骤：
开启进口阀门1210、单向控制阀门1260、出口阀门1270、第一控制阀门1220和第四控制阀门1250，同时关闭第二控制阀门1230和第三控制阀门1240，
开启高压电场发生装置1120，调节电压控制模块1123，使电极套管1112与电极棒1121之间形成10～100KV的高压电场，
开启水泵输送污泥通过预处理管路1100，依次经过进口阀门1210、第一控制阀门1220、第四控制阀门1250、单向控制阀门1260和出口阀门1270，完成污泥调质；
反之，开启第二控制阀门1230和第三控制阀门1240，关闭第一控制阀门1220和第四控制阀门1250，改变污泥的流动方向，进行反向冲洗。
污泥中的微生物细胞在形成的脉冲静电场作用下拉扯变形，部分微生物细胞破裂，释放出细胞质，从而进行污泥调质，并且反向冲洗也对预处理管路进行反向冲洗以防管道堵塞。
根据本发明的污泥调质系统占地少、运行方便、处理成本低；并且在污泥调质过程中预处理管路不易堵塞；适用范围大，针对含水率在88%-99.5%之间的污泥均可实现调质，对含水率在92%-98%之间的污泥调质效果较好；预处理后的污泥细胞内的有机质能提供碳源；预处理后的污泥脱水后的含水率低；另外污泥调质后的破壁率高，减少污泥的厌氧消化时间，增加了污泥消化时的甲烷产气量。
根据本发明的污泥调质系统可选因素较多，依据本发明权利要求可以设计出不同的实施例，下面将以污泥调质系统及为实施例对本发明的进行示例性说明。
实施例1
根据图1示出的本发明一种实施方式的污泥调质系统1000，包括：预处理管路1100，预处理管路1100包括一个或多个预处理管路单元1110和高压电场发生装置1120；防堵塞管路1200，其与预处理管路1100共同形成桥式管路，使得预处理管路1100能正反双向地流动，从而有效地降低污泥堵塞。
根据图1示出的本发明一种实施方式的污泥调质系统1000，其中防堵塞管路1200包括进口阀门1210、出口阀门1270，以及第一控制阀门1220、第二控制阀门1230、第三控制阀门1240和第四控制阀门1250，其中，由第一控制阀门1220和第二控制阀门1230形成的串联管路与第三控制阀门1240和第四控制阀门1250形成的串联管路并联在节点N1和N2之间；在节点N3和N4之间包含一个或多个并联预处理管路单元1110，通过调节第一控制阀门1220、第二控制阀门1230、第三控制阀门1240和第四控制阀门1250来实现所述预处理管路1100的正反双向流动。进口阀门1210和出口阀门1270为手动阀门。第一控制阀门1220、第二控制阀门1230、第三控制阀门1240和第四控制阀门1250为电动阀门或气动阀门。出口阀门1270和节点N2之间进一步地包括单向控制阀门1260。
根据图2示出的根据本发明的一种实施方式的污泥调质系统，可以看出高压电场发生装置1120包括，与预处理管路单元1110同轴的电极棒1121；用于在预处理管路单元1110内形成高压可变电场的高压生成模块1122；第一端与高压生成模块1122连接第二端与电极棒1121连接的，用于控制所述高压生成模块1122所产生的高压频率和幅度的电压控制模块1123。
根据图3示出的根据本发明一种实施方式的预处理管路单元1110包括法兰盘1111、电极套管1112和空心弯头1113，其中，电极套管1112的两端安装所述空心弯头1113；所述空心弯头上安装所述法兰盘1111，空心弯头1113的弯曲角度为90度。
利用实施例1的污泥调质系统对污泥进行了调质，具体包括以下步骤：
开启进口阀门1210、单向控制阀门1260、出口阀门1270、第一控制阀门1220和第四控制阀门1250，同时关闭第二控制阀门1230和第三控制阀门1240，
开启高压电场发生装置1120，调节电压控制模块1123，使电极套管1112与电极棒1121之间形成10～100KV的高压电场，
开启水泵输送污泥通过预处理管路1100，依次经过进口阀门1210、第一控制阀门1220、第四控制阀门1250、单向控制阀门1260和出口阀门1270，完成污泥调质；
反之，开启第二控制阀门1230和第三控制阀门1240，关闭第一控制阀门1220和第四控制阀门1250，改变污泥的流动方向，进行反向冲洗。
调质后部分微生物细胞破裂，释放出细胞质，溶出有机物质增多；污泥粘度减小；污泥颗粒粒径减小；针对含水率在88%-99.5%之间的污泥均可实现调质，对含水率在92%-98%之间的污泥调质效果较好；污泥调质过程中预处理管路未发现堵塞。
根据本发明的污泥调质系统占地少、运行方便、处理成本低；并且在污泥调质过程中预处理管路不易堵塞；适用范围大，针对含水率在88%-99.5%之间的污泥均可实现调质，对含水率在92%-98%之间的污泥调质效果较好；预处理后的污泥细胞内的有机质能提供碳源；预处理后的污泥脱水后的含水率低；另外污泥调质后的破壁率高，减少污泥的厌氧消化时间，增加了污泥消化时的甲烷产气量。
实施例2
根据图1示出的本发明一种实施方式的污泥调质系统1000，包括：预处理管路1100，预处理管路1100包括一个或多个预处理管路单元1110和高压电场发生装置1120；防堵塞管路1200，其与预处理管路1100共同形成桥式管路，使得预处理管路1100能正反双向地流动，从而有效地降低污泥堵塞。
根据图1示出的本发明一种实施方式的污泥调质系统1000，其中防堵塞管路1200包括进口阀门1210、出口阀门1270，以及第一控制阀门1220、第二控制阀门1230、第三控制阀门1240和第四控制阀门1250，其中，由第一控制阀门1220和第二控制阀门1230形成的串联管路与第三控制阀门1240和第四控制阀门1250形成的串联管路并联在节点N1和N2之间；在节点N3和N4之间包含一个或多个并联预处理管路1100，通过调节第一控制阀门1220、第二控制阀门1230、第三控制阀门1240和第四控制阀门1250来实现所述预处理管路1100的正反双向流动。进口阀门1210和出口阀门1270为手动阀门。第一控制阀门1220、第二控制阀门1230、第三控制阀门1240和第四控制阀门1250为电动阀门或气动阀门。出口阀门1270和节点N2之间进一步地包括单向控制阀门1260。
根据图2示出的根据本发明的一种实施方式的污泥调质系统，可以看出高压电场发生装置1120包括，与预处理管路单元1110同轴的电极棒1121；用于在预处理管路单元1110内形成高压可变电场的高压生成模块1122；第一端与高压生成模块1122连接第二端与电极棒1121连接的，用于控制所述高压生成模块1122所产生的高压频率和幅度的电压控制模块1123。
根据图4示出的根据本发明一种实施方式的预处理管路单元1110包括法兰盘1111、电极套管1112和空心弯头1113，其中，电极套管1112的两端安装所述空心弯头1113；所述空心弯头上安装所述法兰盘1111，空心弯头1113的弯曲角度为60度。
利用本实施例的污泥调质系统对污泥进行了调质，具体包括以下步骤：
开启进口阀门1210、单向控制阀门1260、出口阀门1270、第一控制阀门1220和第四控制阀门1250，同时关闭第二控制阀门1230和第三控制阀门1240，
开启高压电场发生装置1120，调节电压控制模块1123，使电极套管1112与电极棒1121之间形成10～100KV的高压电场，
开启水泵输送污泥通过预处理管路1100，依次经过进口阀门1210、第一控制阀门1220、第四控制阀门1250、单向控制阀门1260和出口阀门1270，完成污泥调质；
反之，开启第二控制阀门1230和第三控制阀门1240，关闭第一控制阀门1220和第四控制阀门1250，改变污泥的流动方向，进行反向冲洗。
调质后部分微生物细胞破裂，释放出细胞质，溶出有机物质增多；污泥粘度减小；污泥颗粒粒径减小；针对含水率在88%-99.5%之间的污泥均可实现调质，对含水率在92%-98%之间的污泥调质效果较好；污泥调质过程中预处理管路未发现堵塞；空心弯头1113的弯曲角度为60度时管路水头损失较90度时小。另外空心弯头1113可以设置为45度至90度的任意角度都可以实现本发明的技术方案。
实施例3
根据图1示出的本发明一种实施方式的污泥调质系统1000，包括：预处理管路1100，预处理管路1100包括一个或多个预处理管路单元1110和高压电场发生装置1120；防堵塞管路1200，其与预处理管路1100共同形成桥式管路，使得预处理管路1100能正反双向地流动，从而有效地降低污泥堵塞。
根据图1示出的本发明一种实施方式的污泥调质系统1000，其中防堵塞管路1200包括进口阀门1210、出口阀门1270，以及第一控制阀门1220、第二控制阀门1230、第三控制阀门1240和第四控制阀门1250，其中，由第一控制阀门1220和第二控制阀门1230形成的串联管路与第三控制阀门1240和第四控制阀门1250形成的串联管路并联在节点N1和N2之间；在节点N3和N4之间包含一个或多个并联预处理管路1100，通过调节第一控制阀门1220、第二控制阀门1230、第三控制阀门1240和第四控制阀门1250来实现所述预处理管路1100的正反双向流动。进口阀门1210和出口阀门1270为手动阀门。第一控制阀门1220、第二控制阀门1230、第三控制阀门1240和第四控制阀门1250为电动阀门或气动阀门。出口阀门1270和节点N2之间进一步地包括单向控制阀门1260。
根据图2示出的根据本发明的一种实施方式的污泥调质系统，可以看出高压电场发生装置1120包括，与预处理管路单元1110同轴的电极棒1121；用于在预处理管路单元1110内形成高压可变电场的高压生成模块1122；第一端与高压生成模块1122连接第二端与电极棒1121连接的，用于控制所述高压生成模块1122所产生的高压频率和幅度的电压控制模块1123。
根据图5示出的根据本发明一种实施方式的预处理管路单元1110包括法兰盘1111、半圆形电极套管1112；所述电极套管1112两端上安装所述法兰盘1111；在半圆形电极套管1112中均匀安装3根电极棒1121。
利用本实施例的污泥调质系统对污泥进行了调质，具体包括以下步骤：
开启进口阀门1210、单向控制阀门1260、出口阀门1270、第一控制阀门1220和第四控制阀门1250，同时关闭第二控制阀门1230和第三控制阀门1240，
开启高压电场发生装置1120，调节电压控制模块1123，使电极套管1112与电极棒1121之间形成10～100KV的高压电场，
开启水泵输送污泥通过预处理管路1100，依次经过进口阀门1210、第一控制阀门1220、第四控制阀门1250、单向控制阀门1260和出口阀门1270，完成污泥调质；
反之，开启第二控制阀门1230和第三控制阀门1240，关闭第一控制阀门1220和第四控制阀门1250，改变污泥的流动方向，进行反向冲洗。
调质后部分微生物细胞破裂，释放出细胞质，溶出有机物质增多；污泥粘度减小；污泥颗粒粒径减小；针对含水率在88%-99.5%之间的污泥均可实现调质，对含水率在92%-98%之间的污泥调质效果较好；污泥调质过程中预处理管路未发现堵塞。而且管路水头损失较少。
应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。
Claims (9)
1.一种污泥调质系统（1000），包括：
预处理管路（1100），所述预处理管路（1100）包括一个或多个预处理管路单元（1110）和高压电场发生装置（1120），其中，所述高压电场发生装置（1120）包括，
与所述预处理管路单元（1110）同轴的电极棒（1121）；
用于在预处理管路单元（1110）内形成高压可变电场的高压生成模块（1122）；
第一端与所述高压生成模块（1122）连接第二端与所述电极棒（1121）连接的，用于控制所述高压生成模块（1122）所产生的高压频率和幅度的电压控制模块（1123）；
其中，所述调质系统（1000）还包括防堵塞管路（1200），其与所述预处理管路（1100）共同形成桥式管路，使得所述预处理管路（1100）能正反双向地流动，从而有效地降低污泥堵塞。
2.根据权利要求1所述的污泥调质系统（1000），其中所述预处理管路单元（1110）包括法兰盘（1111）、电极套管（1112）和空心弯头（1113），其中，
所述电极套管（1112）的两端安装所述空心弯头（1113）；
所述空心弯头上安装所述法兰盘（1111）。
3.根据权利要求2所述的污泥调质系统（1000），其中所述空心弯头（1113）的弯曲角度为45-90度。
4.根据权利要求3所述的污泥调质系统（1000），其中所述空心弯头（1113）的弯曲角度为60度。
5.根据权利要求1所述的污泥调质系统（1000），其中所述预处理管路单元（1110）包括电极套管（1112）和安装在所述电极套管（1112）两端的法兰盘（1111），所述电极套管（1112）为半圆形。
6.根据权利要求1所述的污泥调质系统（1000），其中所述防堵塞管路（1200）包括进口阀门（1210）、出口阀门（1270），以及第一控制阀门（1220）、第二控制阀门（1230）、第三控制阀门（1240）和第四控制阀门（1250），其中，
由所述第一控制阀门（1220）和所述第二控制阀门（1230）形成的串联管路与所述第三控制阀门（1240）和所述第四控制阀门（1250）形成的串联管路并联在节点N1和N2之间；
在节点N3和N4之间包含一个或多个并联预处理管路单元(1110)，通过调节第一控制阀门（1220）、第二控制阀门（1230）、第三控制阀门（1240）和第四控制阀门（1250）来实现所述预处理管路（1100）的正反双向流动。
7.根据权利要求5所述的污泥调质系统(1000)，其中所述进口阀门（1210）和所述出口阀门（1270）为手动阀门。
8.根据权利要求5所述的污泥调质系统（1000），其中所述第一控制阀门（1220）、第二控制阀门（1230）、第三控制阀门（1240）和第四控制阀门（1250）为电动阀门或气动阀门。
9.根据权利要求5所述的污泥调质系统（1000），其中在所述出口阀门（1270）和节点N2之间进一步地包括单向控制阀门（1260）。
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|---|---|---|---|---|
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