CN204369748U - 一种污泥深度脱水氧化破膜剂及调理剂发生装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种污泥深度脱水氧化破膜剂及调理剂发生装置，包括臭氧发生单元、硫酸储备容器、第一铁屑储备容器、第二铁屑储备容器、盐酸储备容器和PAM储备容器，所述的硫酸储备容器通过管道与第一铁屑储备容器相连通，所述的盐酸储备容器通过管道与第二铁屑储备容器相连通，所述的臭氧发生单元产生的臭氧一部分通过管道分别通入第一铁屑储备容器和第二铁屑储备容器，剩余部分臭氧通过管道输出备用，该装置能提供不同浓度的复合型污泥脱水氧化破膜剂及调理剂，该氧化破膜剂及调理剂能使污水厂剩余污泥在常态下深度脱水，实现污泥深度处理减量化，无害化，且污泥性质稳定，便于资源利用，成本低，经济效益显著。
Description
技术领域
本实用新型属于污泥脱水技术领域，具体涉及一种污泥深度脱水氧化破膜剂及调理剂发生装置。
背景技术
污水处理厂所产生的剩余污泥处理处置是当今世界环保课题的一大难题，有效减低污泥含水率是课题中的一个技术瓶颈。目前，我国的污水处理厂普遍采用的机械脱水方式可将污泥含水率将至75%-80%之间，而环保部办公厅2010年发布的《关于加强城镇污水处理厂污泥污染防治工作的通知》（环办【2010】157号）中规定：污水处理厂以贮存（即不处理处置）为目的将污泥运出厂界的，必须将污泥脱水至50%以下。含水率剩余污泥也是污水处理过程中的二次污染物。一方面，污泥中含有大量的病原菌、寄生虫、致病微生物，以及砷、铜、铬、汞等重金属和二噁英、放射性核素等难以降解的有毒有害物质，由于污泥含水率高、体积大，给堆放和运输带来困难，城市污泥如果处理不当或不规范处理，如随意弃置农地滥用等，将对生态环境会造成严重的潜在威胁。另一方面，剩余污泥含有很高的有机营养质和燃烧值，污泥的土地利用与能量循环利用是一种具有广阔前景的污泥处置方法，而污泥含水率高低直接影响污泥再利用的再生成本。无论是响应国家政策还是资源再生利用，追求低污泥含水率都将势在必行。因此污泥深度脱水一直深受各国重视，污泥作为再生资源的有效利用是世界各国共同重视的问题，代表了人类环境生态效益、社会效益和经济效益均衡发展的方向。
机械脱水仅能使自由水和存在于污泥颗粒间的间隙水去除；毛细水和污泥颗粒之间的结合力较强，需借助较高的机械作用力和能量；胞内水的含量与污泥中微生物细胞所占的比例有关，使用机械方法去除这部分水是行不通的，而需采用高温加热和冷冻等措施。从破坏污泥水分结合形态的角度来看，可利用堆肥、石灰调质、污泥化学改性、热干化技术及电渗透等工艺。厌氧或含氧堆肥大多采用调理剂调理降低污泥含水率之后再堆肥生产，存在占地面积大，臭味较大，运行周期长，运行费用较高，处理能力较小等不足之处。石灰调质脱水工艺石灰投加率为20%~30%，石灰投加量大污泥增重较大，污泥容积较大，生产周期较长，泥饼和滤液是碱性，滤液还需调节pH值处理，设备的防腐要求也较高，运行费用较高。污泥加药改性一般采用药剂对污泥进行调理，没有对污泥进行本质上的改变，降低污泥的含水率依赖的是机械设备的改进。污泥加药改性技术分污泥菌胶团沉降性能改性和污泥菌胶团细菌改性，针对污泥沉降性能改性，污泥的脱水率只能降到65%左右，且调理剂的总添加量占污泥干基比达到20%以上，污泥增容问题较严重，实际上并未实现污泥的减量化。
热干技术由于污泥含水率较高，污泥热值不能维持自身污泥干化运行需要增加外源能源，能耗较大，运行成本很高。电渗透干法存在设备投资、运行成本费用较高，设备的维护要求很高等不足之处。这些方法不是存在含水率不能达到要求就是存在运行成本过高或增加污泥容量等缺点而不能满足现实所需。
因此，目前污泥深度脱水面临的难题在于，现有的调理剂存在成本高、用量大、调理工艺复杂，设备投资、运行成本过高，并未实现污泥减量化，容易影响污泥的再生或后续利用，环境效益差等缺点。
实用新型内容
本实用新型的所要解决的技术问题在于提供一种污泥深度脱水氧化破膜剂及调理剂发生装置，该装置能提供不同浓度的复合型污泥脱水氧化破膜剂及调理剂，该氧化破膜剂及调理剂能使污水厂剩余污泥在常态下深度脱水，实现污泥深度处理减量化，无害化，且污泥性质稳定，便于资源利用，成本低，经济效益显著。
本实用新型的上述技术问题是通过以下技术方案来实现的：一种污泥深度脱水氧化破膜剂及调理剂发生装置，包括臭氧发生单元、硫酸储备容器、第一铁屑储备容器、第二铁屑储备容器、盐酸储备容器和PAM储备容器，所述的硫酸储备容器通过管道与第一铁屑储备容器相连通，所述的盐酸储备容器通过管道与第二铁屑储备容器相连通，所述的臭氧发生单元产生的臭氧一部分通过管道分别通入第一铁屑储备容器和第二铁屑储备容器，剩余部分臭氧通过管道输出备用。
通过该污泥深度脱水氧化破膜剂及调理剂发生装置，可以制备出不同浓度的主要由O3、FeCl3、Fe2(SO4)3、硫酸和PAM（聚丙烯酰胺）助凝剂制成的污泥深度脱水氧化破膜剂及调理剂。
本实用新型发明人在大量的实践探索中发现，在FeCl3、Fe2(SO4)3、PAM及少量的废弃硫酸组成的调理剂的共同作用下，具有明显的增效性，可实现污泥的高效脱水，调理工艺简单、快捷，用量少，脱水后的污泥含水率可降至50%以下，pH值在6~6.5之间，无恶臭，不存在增容问题，可广泛应用于污泥脱水处理。
其中废弃硫酸、O3可以作为氧化破膜剂，可使活性污泥中胞外聚合物水解、微生物细胞瓦解，可有效实现污泥菌胶团结构和菌胞膜的氧化破解，使污泥中大量结构水、吸包水和晶胞水释放出来变成间隙水，从而提高可脱水程度，能在较短时间内达到良好的脱水效果。通过破坏以蛋白质为基础的细胞壁和酶、酸性RNA、碳水化合物的细胞组织，从而达到除臭、杀菌的作用。
FeCl3、Fe2(SO4)3作为絮凝剂，其铁离子水解形成胶体羟基聚合物或氢氧化物沉淀，通过静电粘附、吸附、网捕等作用，卷扫小颗粒污泥形成有一定承载力的絮体颗粒，PAM作为助凝剂，可使污泥形成多孔网络状骨架，改善污泥的可压缩性，增强絮体的强度。
本实用新型是以破解菌胶团有机絮凝体的吸包水及菌胶团的内部水为研究方向，常温常压下，在氧化剂作用下完成高能态电子在s-g、s-l界面与剩余污泥胶束结构键合键轨道对称性转移，实现污泥菌胶团结构和菌胞膜的氧化破解，使污泥中大量结构水、吸包水和晶胞水变成间隙水，然后添加固化混凝药剂，改善污泥的絮凝性，增强絮凝体的比重及其水稳定性和强度稳定性，通过搅拌混合、静置养护，再通过板框压滤机高压率提高污泥脱水率，达到降低污泥含水率的目的。
本实用新型对城镇污水处理厂及污水处理产生的污泥环保高效的深度脱水的方法是（如图1中所示）：在含水污泥氧化破膜反应池（池内分两格）中分别加入一定量的废弃硫酸（pH控制在6~6.5）、O3、FeCl3，经搅拌反应10~20分钟后，实现污泥菌胶团结构和菌胞膜的氧化破解，使污泥中大量结构水、吸包水和晶胞水变成间隙水，有利于后续工序的泥水分离；再进入混凝聚沉反应池（即图1中的絮凝反应池），加入Fe2(SO4)3和PAM，再搅拌反应10~20分钟，具有胶凝性质的水化产物在淤泥颗粒间形成网状结构，即构成了污泥的骨架，结晶类的水化产物则填充网状结构的孔隙，使淤泥内部变得致密，大大提高淤泥的水稳定性和强度稳定性；然后进入沉淀池中静置沉淀20~30分钟；从沉淀池底部抽出浓缩污泥，引入板框压滤机进行高压压滤脱水，在1.2~1.6MPa的压力下保持20~40分钟，保压完成后卸压放料，污泥含水率可降至50%以下。
采用本实用新型中的上述发生装置制成的复合型污泥深度脱水氧化破膜剂及调理剂，能够使污泥絮体内部的结合水被释放出来，能够改变污泥的表面电荷，促进胞外聚合物（EPS）水解，降低了对水的亲和力。此外，还可诱导污泥毛细水向污泥间隙游离水转化，降低污泥的粘性，从而实现常规板框压滤机对污泥进行深度脱水。
利用本实用新型中的上述污泥深度脱水氧化破膜剂及调理剂发生装置，制备污泥深度脱水氧化破膜剂及调理剂的反应原理是：以空气、铁屑最好是废弃铁屑、不同浓度的硫酸最好是废弃硫酸、盐酸最好是废弃盐酸等通过本实用新型中的污泥深度脱水氧化破膜剂及调理剂发生装置，即可现场制备出不同浓度的O3、FeCl3、Fe2(SO4)3，其中将空气或氧气，利用臭氧发生器制备出臭氧，部分臭氧通入铁屑（废弃铁屑）储备容器中，在硫酸或盐酸的作用下，分别制成氯化铁和硫酸铁，部分臭氧通入氧化反应池中，作为氧化破膜剂，FeCl3作为絮凝剂通入氧化反应池中，作为絮凝剂，Fe2(SO4)3则通入絮凝反应池中作为絮凝剂。
采用本实用新型中的上述污泥深度脱水氧化破膜剂及调理剂发生装置制备污泥深度脱水氧化破膜剂及调理剂，可以大大降低处理运行成本。
作为实用新型的一种改进：剩余部分臭氧通过管道输出至氧化破膜反应池，在所述的硫酸储备容器的底部设有用于将硫酸输出至氧化破膜反应池的硫酸输出口，在第一铁屑储备容器的底部设有用于将硫酸铁输出至絮凝反应池的硫酸铁输出口，在第二铁屑储备容器的底部设有用于将氯化铁输出至氧化破膜反应池的氯化铁输出口，在PAM储备容器的底部设有用于将PAM输出至絮凝反应池的PAM输出口。
本实用新型中的发生装置中还包括备用储备容器。备用容器用于替换可能发生故障的硫酸储备容器、第一铁屑储备容器、第二铁屑储备容器、盐酸储备容器或PAM储备容器。
所述的硫酸储备容器与所述的第一铁屑储备容器相连通的管道上设有阀门，所述的盐酸储备容器与所述的第二铁屑储备容器相连通的管道上设有阀门。
当需要制备污泥深度脱水氧化破膜剂及调理剂时，在各储备容器中加入原料，注入压缩空气或氧气，制备臭氧，打开各控制阀门，使各原料进行一系列化学反应，制备出O3、FeCl3和Fe2(SO4)3。
该装置还具有外壳。将上述的臭氧发生单元、硫酸储备容器、铁屑储备容器、盐酸储备容器、PAM储备容器和备用容器，设置在外壳内部，可以将整个发生装置更简洁，节约空间，便于安装和使用。
所述的臭氧发生单元包括臭氧发生器，所述的臭氧发生器包括壳体和设于壳体内的与电源相连接的一对放电管。
所述的臭氧发生器一端设有压缩空气输入管道，另一端设有臭氧输出管道。
所述的臭氧发生单元还包括空气压缩机，所述的空气压缩机设置在所述的压缩空气输入管道的入口处，空气压缩机的作用是为臭氧发生器提供氧气源，使之在放电管的作用下，生成臭氧。
所述的臭氧发生单元还包括散热机构，所述的散热机构设置在所述的臭氧发生器的下方。
所述的散热机构为散热风扇。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
（1）污水厂剩余污泥在常态下深度脱水，实现污泥深度处理减量化：实现污水处理厂污泥就地深度处理，在常态条件下将含水率90%～99.5%的剩余污泥一步深度脱水至含水率50%以下，达到直接卫生填埋的国家环保标准，符合环保部办公厅2010年发布的《关于加强城镇污水处理厂污泥污染防治工作的通知》（环办【2010】157号）中的规定；
（2）实现污泥处理处置无害化：应用本实用新型中的发生装置产生的氧化破膜剂及调理剂深度处理后的污水厂污泥，病毒体及菌落消亡，重金属离子固化，污泥臭度下降到1°以下，达到污泥安全处理处置环保标准；
（3）污泥性质稳定，便于资源利用：氧化脱水后污泥化学性质发生变化，颗粒聚结增大，稳定性提高，不返溶，不吸水膨胀，各项指标均合乎GB/T23485-2009，可作垃圾填埋场覆盖土泥质；应用本实用新型中的发生装置产生的氧化破膜剂及调理剂深度处理后的污泥含水率50%以下，不添加CaO等影响污泥热值的添加剂，国内污泥干基中有机质均在35%~65%，对应的燃烧值在1800大卡~3600大卡，因此干化污泥作为火电厂或水泥厂、砖厂燃料替代物，具有广泛的应用前景；
（4）经济效益明显：由于所用原材料为压缩空气、铁屑尤其是废弃铁屑、硫酸尤其是废弃硫酸、盐酸尤其是废弃盐酸等，故运行成本低，按阳江市现行含水率80%的污泥处理处置费用计，每吨绝对干污泥处理处置费用约为2300元/吨，采用本实用新型中的发生装置制备的氧化破膜剂及调理剂处理费用约为550元/吨，折算含水80%湿污泥每吨110元；
（5）投资小，见效快：应用本实用新型中的发生装置制备的氧化破膜剂及调理剂处理剩余污泥深度脱水，在原有的污水处理厂（按5万吨/日污水处理能力计）增加投资约400万元（中挡配置，含备用），其中压滤操作简单，滤布使用寿命长，成本低，每套2000元（200m2过滤系统），便于清洗，污泥深度处理系统从开工建设到投产只需三个月完工，见效快；
（6）构建新型环保产业：以本实用新型中的发生装置制备的氧化破膜剂及调理剂污泥处理为核心竞争力，建设废弃铁屑、废弃硫酸、废弃盐酸回收基地，建设污泥深度脱水氧化破膜剂及调理剂发生装置的设备制造基地，可提升我国的环保装备制造业水平，打造上千亿的环保产业。
附图说明
图1为利用本实用新型中的污泥深度脱水氧化破膜剂及调理剂发生装置制成的氧化破膜剂及调理剂进行污泥深度脱水方法的流程图；
图2为图1中的污泥深度脱水氧化破膜剂及调理剂发生装置；
图3是图1中的污泥深度脱水氧化破膜剂及调理剂发生装置与污泥深度脱水工艺中的氧化破膜反应池和絮凝反应池的连接关系图。
具体实施方式
如图2中所示，一种污泥深度脱水氧化破膜剂及调理剂发生装置，包括臭氧发生单元5、硫酸储备容器1、第一铁屑储备容器21、第二铁屑储备容器22、盐酸储备容器3和PAM储备容器4，硫酸储备容器1通过管道与第一铁屑储备容器21相连通，盐酸储备容器3通过管道与第二铁屑储备容器22相连通，臭氧发生单元5产生的臭氧一部分通过管道分别通入第一铁屑储备容器21和第二铁屑储备容器22，剩余部分臭氧通过管道输出备用。
在污泥深度脱水中实际使用时，按照图3中所示，剩余部分臭氧通过管道输出至氧化破膜反应池7，在硫酸储备容器1的底部设有用于将硫酸输出至氧化破膜反应池7的硫酸输出口10，在第一铁屑储备容器21的底部设有用于将硫酸铁输出至絮凝反应池8的硫酸铁输出口210，在第二铁屑储备容器22的底部设有用于将氯化铁输出至氧化破膜反应池7的氯化铁输出口220，在PAM储备容器4的底部设有用于将PAM输出至絮凝反应池8的PAM输出口40。
还包括备用储备容器6。用于替换可能发生故障的硫酸储备容器1、第一铁屑储备容器21、第二铁屑储备容器22、盐酸储备容器3或PAM储备容器4。
硫酸储备容器1与第一铁屑储备容器21相连通的管道上设有阀门9，盐酸储备容器3与第二铁屑储备容器22相连通的管道上设有阀门9，当需要制备污泥深度脱水氧化破膜剂及调理剂时，在各储备容器中加入原料，注入压缩空气或氧气，制备臭氧，打开各控制阀门，使各原料进行一系列化学反应，制备出O3、FeCl3和Fe2(SO4)3。
该装置还具有外壳11，臭氧发生单元5、硫酸储备容器1、铁屑储备容器21、铁屑储备容器22、盐酸储备容器3、PAM储备容器4和备用容器6，可以都整合在外壳11内部，可以将整个发生装置更简洁，节约空间，便于安装和使用。
臭氧发生单元5包括臭氧发生器，臭氧发生器包括壳体51和设于壳体51内的与电源相连接的一对放电管52。
臭氧发生器一端设有压缩空气输入管道53，另一端设有臭氧输出管道54。
臭氧发生单元5还包括空气压缩机55，空气压缩机55设置在压缩空气输入管道53的入口处。空气压缩机55的作用是为臭氧发生器提供氧气源，使之在放电管的作用下，生成臭氧。
臭氧发生单元5还包括散热机构56，散热机构56设置在臭氧发生器的下方。散热机构56可以为散热风扇。
臭氧发生单元（或臭氧发生器）优选具有上述结构，实际上，除了本实施例中列举的臭氧发生单元（或臭氧发生器）之外，工业上常用的臭氧发生单元（或臭氧发生器）也是可以的，只要能制备出臭氧即可，对臭氧发生单元（或臭氧发生器）的具体结构，本实用新型并不作具体的限定。
采用本实施例的污泥深度脱水氧化破膜剂及调理剂发生装置制成的氧化破膜剂及调理剂，用于污泥深度脱水时，以阳东经济开发区污水处理含水率99.7%的剩余污泥为例，具体过程如下：
往发明人研发的污泥深度脱水氧化破膜剂及调理剂发生装置各进料口按标识分别填充满废弃硫酸、废弃盐酸、废弃铁屑，注入压缩空气，打开各控制阀门，让之反应1h，制备出O3、FeCl3、Fe2(SO4)3。
抽取1t含水率为99.7%的剩余污泥至氧化破膜反应池（为两个1000L的塑料桶）中，通过发明人研发的污泥深度脱水氧化破膜剂及调理剂发生装置分别投加废弃硫酸30g（pH控制在6.5）和2gO3，搅拌反应10分钟。污泥混合液进入另外一个1000L的塑料桶，通过污泥深度脱水氧化破膜剂及调理剂发生装置投加50gFeCl3溶液，搅拌反应10分钟。
污泥混合液进入絮凝反应沉淀池，通过污泥深度脱水氧化破膜剂及调理剂发生装置投加50g Fe2(SO4)3溶液，及投加2gPAM，搅拌反应20分钟。然后静置30分钟，让之沉淀浓缩。
从反应沉淀池底部抽出浓缩污泥，引入压滤机进行压滤脱水，在1.2-1.6MPa的压力下保持40分钟，保压完成后卸压放料。可得含水率为49.8%的干泥饼。运行成本如下表1中所示。
注：湿泥含水率为99.7%。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的部分种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种污泥深度脱水氧化破膜剂及调理剂发生装置，其特征是：包括臭氧发生单元（5）、硫酸储备容器（1）、第一铁屑储备容器（21）、第二铁屑储备容器（22）、盐酸储备容器（3）和PAM储备容器（4），所述的硫酸储备容器（1）通过管道与第一铁屑储备容器（21）相连通，所述的盐酸储备容器（3）通过管道与第二铁屑储备容器（22）相连通，所述的臭氧发生单元（5）产生的臭氧一部分通过管道分别通入第一铁屑储备容器（21）和第二铁屑储备容器（22），剩余部分臭氧通过管道输出备用。
2.根据权利要求1所述的污泥深度脱水氧化破膜剂及调理剂发生装置，其特征是：剩余部分臭氧通过管道输出至氧化破膜反应池（7），在所述的硫酸储备容器（1）的底部设有用于将硫酸输出至氧化破膜反应池（7）的硫酸输出口（10），在第一铁屑储备容器（21）的底部设有用于将硫酸铁输出至絮凝反应池（8）的硫酸铁输出口（210），在第二铁屑储备容器（22）的底部设有用于将氯化铁输出至氧化破膜反应池（7）的氯化铁输出口（220），在PAM储备容器（4）的底部设有用于将PAM输出至絮凝反应池（8）的PAM输出口（40）。
3.根据权利要求1所述的污泥深度脱水氧化破膜剂及调理剂发生装置，其特征是：还包括用于替换硫酸储备容器（1）、第一铁屑储备容器（21）、第二铁屑储备容器（22）、盐酸储备容器（3）或PAM储备容器（4）的备用储备容器（6）。
4.根据权利要求1-3任一项所述的污泥深度脱水氧化破膜剂及调理剂发生装置，其特征是：所述的硫酸储备容器（1）与所述的第一铁屑储备容器（21）相连通的管道上设有阀门（9），所述的盐酸储备容器（3）与所述的第二铁屑储备容器（22）相连通的管道上设有阀门（9）。
5.根据权利要求4所述的污泥深度脱水氧化破膜剂及调理剂发生装置，其特征是：该装置还具有外壳（11）。
6.根据权利要求5所述的污泥深度脱水氧化破膜剂及调理剂发生装置，其特征是：所述的臭氧发生单元（5）包括臭氧发生器，所述的臭氧发生器包括壳体（51）和设于壳体（51）内的与电源相连接的一对放电管（52）。
7.根据权利要求6所述的污泥深度脱水氧化破膜剂及调理剂发生装置，其特征是：所述的臭氧发生器一端设有压缩空气输入管道（53），另一端设有臭氧输出管道（54）。
8.根据权利要求7所述的污泥深度脱水氧化破膜剂及调理剂发生装置，其特征是：所述的臭氧发生单元（5）还包括空气压缩机（55），所述的空气压缩机（55）设置在所述的压缩空气输入管道（53）的入口处。
9.根据权利要求8所述的污泥深度脱水氧化破膜剂及调理剂发生装置，其特征是：所述的臭氧发生单元（5）还包括散热机构（56），所述的散热机构（56）设置在所述的臭氧发生器的下方。
10.根据权利要求9所述的污泥深度脱水氧化破膜剂及调理剂发生装置，其特征是：所述的散热机构（56）为散热风扇。
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| WO2016058437A1 (zh) * | 2014-10-14 | 2016-04-21 | 谭忠冠 | 一种污泥深度脱水的处理方法 |
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