CN214167740U - 一种超声损蚀微絮凝调理联合高压隔膜板框的污泥脱水装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种超声损蚀微絮凝调理联合高压隔膜板框的污泥脱水装置。该装置包括依次连接的污泥浓缩单元，超声损蚀预处理单元，污泥的调理单元以及高压板框机械脱水单元；污泥浓缩单元包括机械搅拌浓缩反应器，超声损蚀预处理单元包括超声波发生器及超声反应器，污泥调理单元包括加药系统及污泥机械搅拌调理反应装置，高压机械脱水单元包含高压隔膜板框压滤机、污泥进料系统、二次压榨系统、卸泥系统；高压隔膜板框压滤机的进料系统及二次压榨系统均安装有压力仪表、流量计，污泥的机械搅拌浓缩反应器、污泥机械搅拌调理反应装置均安装有液位计。本装置可有效降低调理药剂使用量，富集至上清液中的有机物为生化系统提供了作为碳源利用的便利。
Description
技术领域
本实用新型涉及污泥处理技术领域，具体涉及一种超声损蚀微絮凝调理联合高压隔膜板框的污泥脱水装置。
背景技术
目前常规的污泥处置方式包括填埋、焚烧、土地利用、建材使用等，随着国家对污泥处置的重视程度日益提高，相应处置方式都会对污泥处置前的含水率有严格的规定和限制。往往要求含水率小于60％，甚至有些处置方式要求小于40％。
污泥中的水分和污泥结合的方式主要分为4种，分别为自由水、毛细水、表面水、内部水。与污泥的结合强度由低到高，其中自由水由于不与污泥直接结合，较易进行分离；毛细水的分离需要较高的机械力的作用；表面水，属于污泥表面张力作用吸附的水分，较难脱除；内部水，存在于污泥内或菌种细胞内，要去除率这部分水需要破坏细胞结构。
污泥中自由水、毛细水、表面水、内部水的占比分别为70-80％，10-20％，5-6％，2-3％。因此，仅仅通过机械作用如普通板框、带式脱水机、离心脱水机等只能将污泥含水率减少至80％。
若需进一步降低含水率，可以通过向污泥中添加适当的化学药剂，通过中和污泥絮体表面电荷等方式降低污泥絮体间的斥力，压缩双电层从而提升污泥絮体的团聚、沉降作用。同时，大分子无机物的加入可起到给污泥絮体架桥连接作用，降低污泥絮体的比表面积，减少了表面水的含量，从而提升污泥的脱水性能，使用高压隔膜板框联合化学调理可以将污泥含水率缩减至60％，常用的化学调理药剂包括阳离子型聚丙烯酰胺、无机阳离子盐、石灰等。
阳离子型聚丙烯酰胺(PAM)可以促进污泥的团聚、沉降作用。其主要作用机理为中和污泥表面电荷的负电性，压缩双电层，减小污泥絮体间的空间尺寸。同时，其分予链较长，能起到给污泥絮体架桥的作用。
二价和三价的阳离子可以提升胶体的稳定性，减少胶体间的斥力，压缩双电层。促使污泥絮体结团沉降。因此加入能释放二价和三价阳离子的无机盐能提高污泥的脱水性能。常见的如Fe3+、Ca2+的加入能在污泥絮体的表面形成紧密的外壳，通过降低污泥絮体的可压缩性，这层外売可在机械脱水的过程将外部的作用为传递至污泥絮体，同时，还能放置污泥絮体在外部高压的条件下解体。
目前采用较多的调理药剂，不仅会增加脱水后污泥的绝干重量，而且药剂费用较高，甚至，部分采用石灰调理后的污泥，会影响处置方式的选择，往往只能采用焚烧。
实用新型内容
为解决前述问题，本实用新型提供了一种超声损蚀微絮凝调理联合高压隔膜板框的污泥脱水装置，针对高压隔膜板框处理后，含水率低于60％的污泥，采用本装置可有效降低调理药剂的使用量，部分污水混合物经过超声损蚀及空化作用后减少了污泥质量，同时富集至上清液中的有机物为生化系统提供了作为碳源利用的便利。
为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种超声损蚀微絮凝调理联合高压隔膜板框的污泥脱水装置，其特征在于：污泥脱水联合装置包括依次连接的污泥浓缩单元，超声损蚀预处理单元，污泥的调理单元以及高压板框机械脱水单元；污泥浓缩单元包括机械搅拌浓缩反应器，超声损蚀预处理单元包括超声波发生器及超声反应器，污泥调理单元包括加药系统及污泥机械搅拌调理反应装置，高压机械脱水单元包含高压隔膜板框压滤机、污泥进料系统、二次压榨系统、卸泥系统。所述高压隔膜板框压滤机的进料系统及二次压榨系统均安装有压力仪表、流量计，所述污泥的机械搅拌浓缩反应器、污泥机械搅拌调理反应装置均安装有液位计。
本实用新型中，所述加药系统包括FeCl3加药系统和阳离子PAM加药系统。
本实用新型中，机械搅拌浓缩反应器1与超声反应器3之间安装有污泥进料泵13，机械搅拌浓缩反应器1与超声反应器3通过泵送管道相连通，在泵送管道上安装有电磁流量计15、压力表17。
本实用新型中，污泥机械搅拌调理反应装置5与超声反应器3、FeCl3加药系统6、阳离子PAM加药系统7通过管道连接；污泥机械搅拌调理反应装置5、FeCl3加药系统6、阳离子PAM加药系统7内都设置有双层高效双曲面搅拌机16，FeCl3加药系统6、阳离子PAM加药系统7都包含计量泵、流量计、液位计。
本实用新型中，在隔膜板框压滤机9上安装有压榨水箱8、电气控制柜10、液压站11、卸泥小车12、压榨水泵14；压榨水箱8与隔膜板框压滤机9通过高压泵送管道相连通，管道上设置压力表17，压榨水泵14安装在高压泵送管道上。
作为优选，所诉污泥的浓缩为重力沉降12h的生化污泥，污泥含水率为95-97％，搅拌机转速为80-120r/min。
作为优选，所诉超声波发生器采用200-400W功率，频率20Hz，作用时间10-20S，超声波反应器为连续运行反应器，可通过水泵变频调节流量大小，控制超声作用时间，作用功率密度为0.25-0.50w/ml。
作为优选，所诉调理药剂采用FeCl3和阳离子PAM，使用量分别为25-30kg/t(绝干泥量)、1.5-2.0kg/t(绝干泥量)，搅拌机转速为40-60r/min，调理后的污泥毛细吸水时间为15-20s，污泥比阻为2.68-3.14×1011s2/g。。
作为优选，所诉高压隔膜板框压滤机，采用清水二次压榨，进料端压力范围为0.6-0.8Mpa，二次压榨端压力范围为1.2-1.6Mpa。
作为优选，所述机械搅拌浓缩反应器、污泥机械搅拌调理反应装置、加药系统均设有双层高效双曲面搅拌系统，其立体螺旋式的搅拌流态具有均匀、高效、低能耗等优越性，降低经济成本等优点。
采用上述技术方案后，本实用新型具有如下优点：
1、针对含水率95-97％的生化污泥，污泥脱水联合装置根据污泥泥质特点，设置的超声损蚀预处理单元，主要通过短时间、低功率的作用，形成低强度的瞬时冲击，使污泥絮体更密实，自由水和吸附水都下降，改善了污泥的脱水性能。同时超声波产生的空化气泡会迅速破灭产生强大的水合剪切力和瞬间的高温，这能破碎部分污泥絮体和微生物细胞的结构，将微生物细胞中的内部水和污泥絮体间的表面水和毛细水释放出来成为自由水，改善脱水性能的同时，也可以起到污泥减容的效果。
2、针对含水率95-97％的生化污泥，污泥脱水联合装置根据污泥泥质特点，设置微量FeCl3和阳离子PAM的化学药剂调理反应装置，少量Fe3+加入可以提高胶体的稳定性，同时在污泥絮体表面形成紧密的外壳，为后续高压板框脱水提供较大的支持；少量PAM加入起到中和污泥表面电荷的负电性以及架桥作用；两种药剂的结合都具有压缩双电层，减少污泥絮体间的距离，可以改善脱水性能，这一点与超声损蚀预处理单元一起具体协同作用。
3、针对预处理及调理后污泥，采用高压隔膜板框压滤机，并通过清水泵的二次压榨功能，以高强度的机械力，将脱水性能改善后的污泥，完成进一步的脱水要求，最终含水可以达到55-58％。
4、污泥脱水联合装置，自动化程度高、耐污泥含固率变化的冲击、操作维护少、可长期连续自动运行、能耗低等优点，投资费用低。
本实用新型的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式以及附图中进行详细的揭露。本实用新型最佳的实施方式或手段将结合附图来详尽表现，但并非是对本实用新型技术方案的限制。另外，在每个下文和附图中出现的这些特征、要素和组件是具有多个，并且为了表示方便而标记了不同的符号或数字，但均表示相同或相似构造或功能的部件。
附图说明
图1是本实用新型示意图；
附图1中：
1-机械搅拌浓缩反应器，2-超声波发生器，3-超声反应器，4-可调节支架，5-污泥机械搅拌调理反应装置，6-FeCl3加药系统，-7阳离子PAM加药系统，8-压榨水箱，9-隔膜板框压滤机，10-电气控制柜，11-液压站，12-卸泥小车，13-污泥进料泵，14-压榨水泵，15-电磁流量计，16-高效双曲面搅拌机，17-压力表。
具体实施方式
下面结合本实用新型实施例的附图对本实用新型实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
在本说明书中引用的“一个实施例”或“实例”或“例子”意指结合实施例本身描述的特定特征、结构或特性可被包括在本专利公开的至少一个实施例中。短语“在一个实施例中”在说明书中的各位置的出现不必都是指同一个实施例。
在本实用新型实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“横向”、“纵向”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
实施例一
本实施例提供一种超声损蚀微絮凝调理联合高压隔膜板框的污泥脱水装置，如图1所示，包括机械搅拌浓缩反应器1、超声波发生器2、超声反应器3、可调节支架4、污泥机械搅拌调理反应装置5、FeCl3加药系统6、阳离子PAM加药系统7、压榨水箱8、隔膜板框压滤机9、电气控制柜10、液压站11、卸泥小车12、污泥进料泵13、压榨水泵14、电磁流量计15、双层高效双曲面搅拌机16、压力表17。
在机械搅拌浓缩反应器1中，设有污泥浓度计以及双层高效双曲面搅拌机16，双高效双曲面搅拌机16通过反应器顶槽钢支架支撑，双层高效双曲面搅拌机16其立体螺旋式的搅拌流态具有均匀、高效、低能耗等优越性，降低经济成本等优点，其特殊结构和双层的安装位置决定了它的防沉降作用及大面积的泥水接触，能有效地消除搅拌死角，并可设置搅拌机转速。机械搅拌浓缩反应器1与超声反应器3之间安装有污泥进料泵13，污泥进料泵13安装于机械搅拌浓缩反应器1底部，可通过变频调节污泥进料泵13的流量，浓缩后污泥通过污泥进料泵13保证后续处理工艺的连续进料。机械搅拌浓缩反应器1与超声反应器3通过泵送管道相连通，在泵送管道上安装有电磁流量计15、压力表17。
在超声反应器3上部设置有超声波发生器2，在超声反应器3下部安装可调节支架4，其中超声波发生器2由超声波换能器、变幅杆、工具头三部分组成，超声波频率为20Hz，超声波功率可在100-500W范围内调节，超声波作用时间范围为6-60s，可通过变频调节13污泥进料泵的流量，以改变超声波的作用时间。通过可调节支架4可以改变超声反应器3的高度，使超声预处理后的污泥从较高位置流出。
污泥机械搅拌调理反应装置5与超声反应器3、FeCl3加药系统6、阳离子PAM加药系统7通过管道连接。污泥机械搅拌调理反应装置5、FeCl3加药系统6、阳离子PAM加药系统7内都设置有双层高效双曲面搅拌机16，双层高效双曲面搅拌机16药剂与水或污泥均匀接触的作用，并可设置搅拌机转速。FeCl3加药系统6、阳离子PAM加药系统7都包含计量泵、流量计、液位计，可以便于记录药剂的使用量。
污泥机械搅拌调理反应装置5与隔膜板框压滤机9之间安装有污泥进料泵13，污泥进料泵13安装于污泥机械搅拌调理反应装置5底部，可通过变频调节污泥进料泵13的流量，药剂调理后污泥通过污泥进料泵13保证后续处理工艺的连续性。污泥机械搅拌调理反应装置5与隔膜板框压滤机9通过泵送管道相连通，在泵送管道上安装有电磁流量计15、压力表17。
在隔膜板框压滤机9上安装有压榨水箱8、电气控制柜10、液压站11、卸泥小车12、压榨水泵14。电气控制柜10包含控制所有电气设备启停及与仪表的连锁控制功能，液压站11起到隔膜板框压滤机9自动压紧及保压的功能，卸泥小车12用于装隔膜板框压滤机9上掉落的脱水后污泥，并配套高压冲洗水枪用于滤布清洗，配套万向轮便于移动，压榨水箱8与隔膜板框压滤机9通过高压泵送管道相连通，管道上设置压力表17，压榨水泵14安装在高压泵送管道上，其扬程为160m。隔膜板框压滤机9由主机机架、隔膜膜板、隔膜配板、滤布、水嘴、水槽等组成。
实施例二：
本实施例提供一种超声损蚀微絮凝调理联合高压隔膜板框的污泥脱水处理方法，，采用实施例一所提供的污泥脱水联合装置用于处理黄岩江口污水处理厂的生化污泥，包括如下步骤：
步骤一：将99％生化污泥送入机械搅拌浓缩反应器进行浓缩，搅拌机转速设置为80-120r/min，停留时间设置为12h，机械搅拌浓缩反应器设置液位计，通过液位计联控污泥进料泵，99％生化污泥充足时机械搅拌浓缩反应器的污泥进料泵连续运行，99％生化污泥不足时，通过设计液位的停泵液位，一旦机械搅拌浓缩反应器内液位低于停泵液位，污泥进料泵停泵，系统实现间歇运行；
步骤二：经过步骤一处理后的浓缩污泥进入超声反应器。通过发生器向超声反应器充入超声波，与浓缩后的污泥进行充分损蚀空化作用，超声波发生器采用200-400W功率，频率20Hz，作用时间10-20S。
步骤三：经过步骤二超声预处理的污泥进入污泥机械搅拌调理反应装置，通过在污泥机械搅拌调理反应装置内投加浓度分别为25-30kg/t(绝干泥量)、1.5-2.0kg/t(绝干泥量)的FeCl3和阳离子PAM药剂，并在双层高效双曲面搅拌机的均匀、高效的搅拌作用下，将超声预处理后的污泥与FeCl3和阳离子PAM充分混合反应。在污泥机械搅拌调理反应装置中，污泥调理时间约为20-30min，双层高效双曲面搅拌机转速40～60r/min，调理后的污泥毛细吸水时间为15-20s，污泥比阻为2.68-3.14×1011s2/g。
步骤四：经过步骤三处理后的调理污泥，使得污泥脱水性能增强，通过隔膜板框压滤机以及二次压榨的作用，使污泥的含水率在55-58％，隔膜板框压滤机压滤后的滤液，经过收集后，检测其COD明显高于未超声预处理同等条件下的滤液，约为2-3倍。高压隔膜板框压滤机，采用清水二次压榨，进料端压力范围为0.6-0.8Mpa，二次压榨端压力范围为1.2-1.6Mpa。。
以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本实用新型包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本实用新型的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。
Claims (6)
1.一种超声损蚀微絮凝调理联合高压隔膜板框的污泥脱水装置，其特征在于：该装置包括依次连接的污泥浓缩单元，超声损蚀预处理单元，污泥的调理单元以及高压板框机械脱水单元；污泥浓缩单元包括机械搅拌浓缩反应器，超声损蚀预处理单元包括超声波发生器及超声反应器，污泥调理单元包括加药系统及污泥机械搅拌调理反应装置，高压机械脱水单元包含高压隔膜板框压滤机、污泥进料系统、二次压榨系统、卸泥系统；所述高压隔膜板框压滤机的进料系统及二次压榨系统均安装有压力仪表、流量计，所述污泥的机械搅拌浓缩反应器、污泥机械搅拌调理反应装置均安装有液位计。
2.根据权利要求1所述的超声损蚀微絮凝调理联合高压隔膜板框的污泥脱水装置，其特征在于，加药系统是FeCl3加药系统和阳离子PAM加药系统。
3.根据权利要求1所述的超声损蚀微絮凝调理联合高压隔膜板框的污泥脱水装置，其特征在于，所述机械搅拌浓缩反应器、污泥机械搅拌调理反应装置、加药系统均设有双层高效双曲面搅拌系统。
4.根据权利要求1所述的超声损蚀微絮凝调理联合高压隔膜板框的污泥脱水装置，其特征在于，机械搅拌浓缩反应器(1)与超声反应器(3)之间安装有污泥进料泵(13)，机械搅拌浓缩反应器(1)与超声反应器(3)通过泵送管道相连通，在泵送管道上安装有电磁流量计(15)、压力表(17)。
5.根据权利要求2所述的超声损蚀微絮凝调理联合高压隔膜板框的污泥脱水装置，其特征在于，污泥机械搅拌调理反应装置(5)与超声反应器(3)、FeCl3加药系统(6)、阳离子PAM加药系统(7)通过管道连接；污泥机械搅拌调理反应装置(5)、FeCl3加药系统(6)、阳离子PAM加药系统(7)内都设置有双层高效双曲面搅拌机(16)，FeCl3加药系统(6)、阳离子PAM加药系统(7)都包含计量泵、流量计、液位计。
6.根据权利要求1所述的超声损蚀微絮凝调理联合高压隔膜板框的污泥脱水装置，其特征在于，在隔膜板框压滤机(9)上安装有压榨水箱(8)、电气控制柜(10)、液压站(11)、卸泥小车(12)、压榨水泵(14)；压榨水箱(8)与隔膜板框压滤机(9)通过高压泵送管道相连通，管道上设置压力表(17)，压榨水泵(14)安装在高压泵送管道上。
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