CN209923155U - 污泥深度脱水常温常压氧化破壁一体化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了污泥深度脱水常温常压氧化破壁一体化装置，包括用于盛放污泥的反应器，所述反应器内部设置有叶片式搅拌桨，所述搅拌桨的每个叶片上都均匀开设有锯齿形漏孔，所述反应器底部设置有污泥射流器，所述反应器内部还设置有用于均匀通入臭氧的臭氧布气器，所述臭氧布气器设置于所述污泥射流器上方；所述装置还包括与所述反应器内部连通的臭氧发生器、还原性盐投料罐、絮凝剂投料罐，所述臭氧发生器与所述反应器内部的臭氧布气器连通。本实用新型可在常温常压下对污泥进行脱水处理，脱水率高。

Description

污泥深度脱水常温常压氧化破壁一体化装置

技术领域

本实用新型涉及一种污泥处理装置，具体涉及污泥深度脱水常温常压氧化破壁一体化装置。

背景技术

近年来不断有污泥偷排或因处置不当造成的污染问题被曝光。从行业现状来看，被曝光的只是污泥处理处置问题现状的“冰山一角”。绝大多数污水处理厂对大量的污泥如何安全处理、处置束手无策，由于污水处理后产生大量的污泥无处堆放，很多污水处理厂已经面临“泥”满为患的窘境。由污水处理厂产生的污泥问题也日益突出，已经引起了社会各界的高度关注。由于技术瓶颈的存在及过高的运行成本，污泥的规范化处理处置已经成为当前各级政府和多数污水处理厂亟待解决的难题之一。污水处理厂所产生的剩余污泥如何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。

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；细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处理污泥。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。

因此，目前污泥深度脱水面临的难题在于，现有的污泥处理装置存在成本高、用量大、调理工艺复杂，设备投资、运行成本过高或者未实现污泥减量化的问题，这也影响污泥的再生或后续利用，环境效益差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供污泥深度脱水常温常压氧化破壁一体化装置，通过臭氧催化结合机械剪切原理，实现污泥菌胶团结构和菌胞壁的氧化破解，经改善污泥的絮凝性后降低污泥的含水率。

本实用新型的污泥深度脱水常温常压氧化破壁一体化装置，包括用于盛放污泥的反应器，所述反应器内部设置有叶片式搅拌桨，所述搅拌桨的每个叶片上都均匀开设有锯齿形漏孔，所述反应器底部设置有污泥射流器，所述反应器内部还设置有用于均匀通入臭氧的臭氧布气器，所述臭氧布气器设置于所述污泥射流器上方；

所述装置还包括与所述反应器内部连通的臭氧发生器、还原性盐投料罐、絮凝剂投料罐，所述臭氧发生器与所述反应器内部的臭氧布气器连通。

本实用新型将污泥经由污泥射流器高压从下而上的释放，与污泥本身、投放的还原性盐等填料达到重力平衡，形成一个稳定的污泥床，使污泥、还原性盐等悬浮在反应器中部，在反应器内通入臭氧，采用具有锯齿形漏孔的搅拌桨叶片可在搅拌过程中对污泥进行机械剪切，使污泥、臭氧、还原性盐等充分接触，实现污泥中菌胶团结构与菌胞壁的氧化破解，使污泥中大量的结构水、吸包水和晶胞水变成间隙水，然后将在反应器中反应完成的污泥输送至絮凝沉淀池进行沉淀，絮凝剂投料罐往絮凝沉淀池中投加絮凝剂，改善污泥的絮凝性，形成不可逆转的凝结硬化壳，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、静置沉淀。待污泥沉淀后再经压滤机压滤后，可有效降低污泥含水率。其中，还原性盐可采用二价铁盐，絮凝剂可采用三价铁盐或者聚合氯化铝(英文缩写为PAC)，三价铁盐可以是由作还原性盐的二价铁盐与臭氧反应，使二价铁盐氧化制得。

本实用新型的所述反应器外部设置有污泥循环泵，所述污泥射流器连接所述污泥循环泵，污泥循环泵循环抽取反应器内的污泥，通过污泥射流器喷射形成稳定的污泥床，污泥床的高度由污泥循环泵的扬程决定。

本实用新型所述反应器中上部分开设有金属氧化催化体填料口。采用三氧化铁、氧化铝、铜氧化物、锰氧化物、銥氧化物、铂氧化物、钯氧化物、铑氧化物等的任意一种或多种混合的金属氧化物作催化体，催化体载体为炭基，采用活性炭与上述催化体在高温下煅烧后作为催化体填料投放至反应器中，催化体填料同还原性盐一样可与污泥床悬浮在反应器中部，经机械搅拌后与污泥充分接触，起到反应催化作用。

本实用新型所述还原性盐投料罐、所述絮凝剂投料罐通过管道连通所述反应器内部，所述管道上设置有计量泵，通过计量泵计量后投放所需量的还原性盐或者絮凝剂。

为使污泥与臭氧、还原性盐、絮凝剂、催化体接触更加充分，所述搅拌桨的每个叶片轮廓外缘均设置有锯齿结构。

本实用新型所述臭氧布气器为圆盘状，所述臭氧布气器的上表面和/或下表面均匀开设有出气孔。

本实用新型所述污泥射流器具有多个开口向上的喷嘴，所述喷嘴均匀分布。

本实用新型为便于污泥的输入输出，所述反应器设置有浓缩污泥输入管和沉淀污泥输出管，浓缩污泥输入管可连接至污水处理厂的污泥浓缩液池，沉淀污泥输出管可连接至絮凝沉淀池或中间池等，再由中间池或絮凝沉淀池连接至压滤机。

本实用新型将所述反应器、所述还原性盐投料罐、所述絮凝剂投料罐、所述臭氧发生器集成设置于一个箱体内。所述箱体内部具有风循环机构，所述风循环机构包括进风风机和排风风机。并在箱体内设置有紫外线除臭氧装置，防止臭氧尾气的二次污染。

本实用新型具有以下显著效果：

1.本实用新型在常温常压下可将污泥中的结合水、胞内水有效脱出，可将含水率90～99％的污泥一次性脱水至含水率40％以下，实现污水处理厂污泥的就地深度脱水处理；

2.本实用新型在常温常压下进行脱水处理，无需加热，也无需投加大量的化学药剂，处理每吨污泥的能耗低于25kw.h；药耗低于25kg；

3.本实用新型脱水后的污泥干基热值达到1800-3600大卡，脱水后的污泥添加农作物的秸秆、餐厨垃圾、高燃烧值的工业废物(适合燃烧)，能制作成热值高达4000-6000大卡的燃料棒，取代燃煤，如果全国的市政污泥的热能利用起来，相当于国家每年少挖240万吨的燃煤(按污泥的平均干基热值2000大卡、标准燃煤6000大卡计算)，每年减少二氧化碳排放也以百万吨计；泥饼有机质营养物不会降低，利于堆肥、土壤改良；更有利于污泥资源化利用；

4.采用本实用新型进行污泥处理，病毒体及菌落可快速消亡，砷、汞、镉、铜、锌、镍、铬、铅等有毒重金属离子固化，在酸性、碱性、中性条件下作浸出实验，固化率均高达99％以上；污泥臭度下降到1°以下(消臭时间在10min以内)，使污泥处理处置更加安全、环保；

5.本装置占地少，污水厂都可以摆放，工程改造投资少，低至10-15万元/吨泥(折算成成含水率80％的污泥计算)，也易于实现远程智能化控制。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。

图1为一种采用本实用新型污泥深度脱水常温常压氧化破壁一体化装置的污泥处理流程图；

图2为本实用新型污泥深度脱水常温常压氧化破壁一体化装置平面布置原理示意图；

图3为本实用新型采用的一种反应器的半剖视结构示意图；

图4为本实用新型采用的污泥射流器的喷嘴半剖结构示意图；

图5为本实用新型采用的一种反应器的俯视图；

图6为本实用新型的反应器的搅拌桨部分叶片上锯齿形漏孔的剖视图；

图7为本用新型搅拌桨叶片上的一种锯齿形漏孔的结构示意图。

附图标记说明：

1－污泥浓缩液池；2－氧化破壁一体化装置；3－絮凝沉淀池；4－中间池；5－压滤机；6－输送泵；20－反应器；21－搅拌桨；22－叶片；23－臭氧布气器；24－污泥射流器；25－喷嘴；26－出气孔；27－还原性盐投料罐；28－絮凝剂投料罐；29－计量泵；30－污泥循环泵；31－臭氧发生器；32－进风风机；33－排风风机；34－浓缩污泥输入管；35－絮凝沉淀污泥输出管；36－沉淀污泥中间池输出管道；37－絮凝剂投料管。

具体实施方式

如图2－7所示为污泥深度脱水常温常压氧化破壁一体化装置的示意图，包括用于盛放污泥的反应器20，反应器20内部设置有叶片式搅拌桨21，搅拌桨21的每个叶片22上都均匀开设有锯齿形漏孔221，作为优选锯齿形漏孔221具有5个齿，呈中心对称的五角星状，锯齿形漏孔上宽下窄具有一定的锥度，如图6和7所示。反应器20底部设置有污泥射流器24，污泥射流器24设置有开口向上的多个喷嘴25，本实施例中，喷嘴为圆锥体结构，顶部直径65mm，底部直径为25mm，高度为40cm，每个喷嘴可在1m²内的区域内有效布泥，喷嘴在一个圆盘形的平面上均匀布置，喷嘴将污泥喷出后可以形成一个稳定的污泥床。污泥射流器24的动力由反应器20外部设置的两个污泥循环泵30提供，污泥射流器24连接污泥循环泵30，污泥循环泵循环抽取反应器20内的污泥，通过污泥射流器24喷射形成稳定的污泥床，污泥床的高度由污泥循环泵的扬程决定。反应器20内部还设置有用于均匀通入臭氧的臭氧布气器23，臭氧布气器23设置于污泥射流器24上方。

本装置还包括与反应器20内部连通的臭氧发生器31、还原性盐投料罐27、絮凝剂投料罐28，污泥经由污泥射流器高压从下而上的释放，与污泥本身、投放的还原性盐等填料达到重力平衡，使污泥、还原性盐等悬浮在反应器中部。臭氧发生器31与反应器20内部的臭氧布气器23连通，臭氧布气器23为圆盘状，可在臭氧布气器23的上表面和/或下表面均匀开设有出气孔26，使臭氧通入反应器内后可快速与污泥均匀接触。

本装置反应器20中上部分开设有金属氧化催化体填料口。采用三氧化铁、氧化铝、铜氧化物、锰氧化物、銥氧化物、铂氧化物、钯氧化物、铑氧化物等的任意一种或多种混合的金属氧化物作催化体，催化体载体为炭基，采用活性炭与上述催化体在高温下煅烧后作为催化体填料投放至反应器中，催化体填料同还原性盐一样可与污泥床悬浮在反应器中部，经机械搅拌后还原性盐、金属氧化催化体与污泥充分接触。为使污泥与臭氧、还原性盐、催化体接触更加充分，还可在搅拌桨的每个叶片轮廓外缘均设置有锯齿结构，使机械剪切覆盖区域更广。

如图2所示，还原性盐投料罐27、通过管道连通反应器20内部，絮凝剂投料罐28通过絮凝剂投料管37连接至絮凝沉淀池，管道上设置有计量泵29，通过计量泵29计量后投放所需量的还原性盐或者絮凝剂。

反应器20、还原性盐投料罐27、絮凝剂投料罐28、臭氧发生器31集成设置于一个箱体内。反应器的启停、还原性盐投料、絮凝剂投料可通过PLC等微控制器控制，易于实现自动控制。箱体内部具有风循环机构，风循环机构包括进风风机32和排风风机33。并在箱体内设置有紫外线除臭氧装置，防止臭氧尾气的二次污染。

如图1所示，为采用本装置的污泥处理的工作流程图，污泥处理厂的污泥浓缩液池1通过输送泵6将含水率高的污泥浓缩液泵至氧化破壁一体化装置2中，氧化破壁一体化装置2的反应器20设置有浓缩污泥输入管34和沉淀污泥输出管，浓缩污泥输入管34连接至污泥浓缩液池1，沉淀污泥输出管包括连接至絮凝沉淀池3的絮凝沉淀污泥输出管35和连接至中间池4的沉淀污泥中间池输出管道36，絮凝沉淀池3的污泥沉淀完成后也输送至中间池4中，污泥从中间池4再由另一台输送泵6传送至压滤机5中进行高压压滤，得到污泥饼。

工作原理：浓缩污泥被抽入反应器20后，在反应器20内加入还原性盐、金属氧化催化体、臭氧，通过机械剪切搅拌进行充分反应。反应完成后将反应器20内的污泥输送至絮凝沉淀池3，通过絮凝剂投料罐往絮凝沉淀池3中加入絮凝剂，使污泥在絮凝沉淀池3内进行絮凝反应，反应完成后静置沉淀，沉淀完成的污泥可送入压滤机5进行高压压滤形成泥饼。在实施时，絮凝沉淀池3与压滤机5之间设置中间池4。从中间池4内输送至压滤机5后统一压滤。

具体实施过程中，臭氧布气器以及搅拌桨上叶片层数可根据反应器高度进行设计选择，本实施例中，臭氧布气器分三层布气，搅拌桨的叶片共有三层，如图3所示。臭氧布气器及搅拌桨的叶片也可为单层或多层，其层数根据设计要求而定。

下文为采用本装置进行污泥处理的几个案例的简单介绍：

案例一：

阳江市阳东区鑫泰源污水处理有限公司含水率99％的剩余污泥处理：

在氧化破壁一体化装置2的还原性盐投料罐27内注满浓度为30％的FeSO₄、絮凝剂投料罐28内注满浓度为30％的Fe₂(SO4)₃，通过金属氧化催化体填料口往搅拦器20内填料口充填0.4m³的炭基氧化铁催化剂。从污泥浓缩液池里抽取1.5t含水率约为97％的剩余污泥至反应器内；开启反应器、污泥循环泵进行充分搅拌；开启还原性盐投料罐以及计量泵，往反应器内投加浓度为30％的FeSO₄溶液1.5kg；同时开启纯氧气源型臭氧发生器，往反应器内投加O₃溶液3g；搅拌反应10分钟。

从反应器内通过输送泵将反应完成的污泥抽入絮凝沉淀池，同时开启氧化破壁一体化装置内絮凝剂投料罐的计量泵，往絮凝沉淀池投加浓度为30％的Fe₂(SO₄)₃溶液1.5kg；搅拌反应10分钟。然后静置30分钟，让之沉淀浓缩。

沉淀完成后从絮凝沉淀池底部抽出浓缩污泥，直接或经中间池引入压滤机进行压滤脱水，在2.0-2.5MPa的压力下保持180分钟，压滤完成后卸压放料。可得含水率为38.74％的泥饼。

案例二

深圳市南山污水处理厂含水率99％的剩余污泥：

往氧化破壁一体化装置的还原性盐投料罐内注满浓度为30％的Na₂SO₃、絮凝剂投料罐内注满浓度为30％的FeCl₃，往反应器内充填0.4m³的炭基氧化铁催化剂。

从污泥浓缩液池里抽取1.5t含水率约为98％的剩余污泥至反应器内；开启反应器、污泥循环泵进行充分搅拌；开启还原性盐投料罐计量泵，往反应器内投加浓度为30％的Na₂SO₃溶液1.5kg；同时开启纯氧气源型臭氧发生器，往反应器内投加O₃溶液1.5g；搅拌反应10分钟。

从反应器内通过输送泵将反应完成的污泥抽入絮凝沉淀池，同时开启氧化破壁一体化装置内絮凝剂投料罐的计量泵，往絮凝沉淀池投加浓度为30％的FeCl₃溶液1.5kg；搅拌反应10分钟。然后静置30分钟，让之沉淀浓缩。

沉淀完成后从絮凝沉淀池底部抽出浓缩污泥，直接或经中间池引入压滤机进行压滤脱水，在2.0-2.5MPa的压力下保持180分钟，压滤完成后卸压放料。可得含水率为39.47％的泥饼。

案例三

深圳市横岭水质净化厂含水率99％的剩余污泥：

往氧化破壁一体化装置内还原性盐投料罐注满浓度为30％的FeCl₂、絮凝剂投料罐内注满浓度为30％的FeCl₃，往反应器内充填0.4m³的炭基氧化铁催化剂。

从污泥浓缩液池里抽取1.5t含水率约为98％的剩余污泥至反应器内；开启反应器、污泥循环泵进行充分搅拌；开启还原性盐投料罐计量泵，往反应器内投加浓度为30％的FeCl₂溶液1.5kg；同时开启纯氧气源型臭氧发生器，往反应器内投加O₃溶液1.5g；搅拌反应10分钟。

从反应器内通过输送泵将反应完成的污泥抽入絮凝沉淀池，同时开启氧化破壁一体化装置内絮凝剂投料罐的计量泵，往絮凝沉淀池投加浓度为30％的FeCl₃溶液1.5kg；搅拌反应10分钟。然后静置30分钟，让之沉淀浓缩。

沉淀完成后从絮凝沉淀池底部抽出浓缩污泥，直接或经中间池引入压滤机进行压滤脱水，在2.0-2.5MPa的压力下保持180分钟，压滤完成后卸压放料。可得含水率为37.48％的泥饼。

案例四

深圳市佳力得五金制品有限公司含水率99％的污泥：

往氧化破壁一体化装置内还原性盐投料罐注满浓度为30％的NaNO₂、絮凝剂投料罐内注满浓度为30％的FeCl₃，往反应器内充填0.4m³的炭基氧化铁催化剂。

从污泥浓缩液池里抽取1.5t含水率约为98％的剩余污泥至反应器内；开启反应器、污泥循环泵进行充分搅拌；开启还原性盐投料罐计量泵，往反应器内投加浓度为30％的NaNO₂溶液1.5kg；同时开启纯氧气源型臭氧发生器，往反应器内投加O₃溶液1.5g；搅拌反应10分钟。

从反应器内通过输送泵将反应完成的污泥抽入絮凝沉淀池，同时开启氧化破壁一体化装置内絮凝剂投料罐的计量泵，往絮凝沉淀池投加浓度为30％的FeCl₃溶液1.5kg；搅拌反应10分钟。然后静置30分钟，让之沉淀浓缩。

沉淀完成后从絮凝沉淀池底部抽出浓缩污泥，直接或经中间池引入压滤机进行压滤脱水，在2.0-2.5MPa的压力下保持180分钟，压滤完成后卸压放料。可得含水率为36.27％的泥饼。

案例一至四中絮凝沉淀池中投加的絮凝剂要与待沉淀污泥充分接触，将待沉淀污泥与絮凝剂搅拌均匀。搅拌方式可以是机械搅拌，也可以是通入气体的方式进行搅拌。

本实用新型的上述实施例并不是对本实用新型保护范围的限定，本实用新型的实施方式不限于此，凡此种种根据本实用新型的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，对本实用新型上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.污泥深度脱水常温常压氧化破壁一体化装置，包括用于盛放污泥的反应器，所述反应器内部设置有叶片式搅拌桨，其特征在于，所述搅拌桨的每个叶片上都均匀开设有锯齿形漏孔，所述反应器底部设置有污泥射流器，所述反应器内部还设置有用于均匀通入臭氧的臭氧布气器，所述臭氧布气器设置于所述污泥射流器上方；

所述装置还包括与所述反应器内部连通的臭氧发生器、还原性盐投料罐、絮凝剂投料罐，所述臭氧发生器与所述反应器内部的臭氧布气器连通。

2.根据权利要求1所述的污泥深度脱水常温常压氧化破壁一体化装置，其特征在于，所述反应器外部设置有污泥循环泵，所述污泥射流器连接所述污泥循环泵。

3.根据权利要求1所述的污泥深度脱水常温常压氧化破壁一体化装置，其特征在于，所述反应器中上部分开设有金属氧化催化体填料口。

4.根据权利要求1所述的污泥深度脱水常温常压氧化破壁一体化装置，其特征在于，所述还原性盐投料罐、所述絮凝剂投料罐通过管道连通所述反应器内部，所述管道上设置有计量泵。

5.根据权利要求1所述的污泥深度脱水常温常压氧化破壁一体化装置，其特征在于，所述搅拌桨的每个叶片轮廓外缘均设置有锯齿结构。

6.根据权利要求1所述的污泥深度脱水常温常压氧化破壁一体化装置，其特征在于，所述臭氧布气器为圆盘状，所述臭氧布气器的上表面和/或下表面均匀开设有出气孔。

7.根据权利要求1所述的污泥深度脱水常温常压氧化破壁一体化装置，其特征在于，所述污泥射流器具有多个开口向上的喷嘴，所述喷嘴均匀分布。

8.根据权利要求1－7任一所述的污泥深度脱水常温常压氧化破壁一体化装置，其特征在于，所述反应器设置有浓缩污泥输入管和沉淀污泥输出管。

9.根据权利要求8所述的污泥深度脱水常温常压氧化破壁一体化装置，其特征在于，所述反应器、所述还原性盐投料罐、所述絮凝剂投料罐、所述臭氧发生器集成设置于一个箱体内。

10.根据权利要求9所述的污泥深度脱水常温常压氧化破壁一体化装置，其特征在于，所述箱体内部具有风循环机构，所述风循环机构包括进风风机和排风风机。

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