CN218879685U - 一种污泥资源化处理及可溶性蛋白提取装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种污泥资源化处理及可溶性蛋白提取装置，其解决了现有污泥的处理及处置成本高，污泥没有得到合理资源化利用的技术问题，其依次设有污泥浓缩装置、固液秒分离机、臭氧共混反应装置、酶解反应池、高效沉淀池和分子筛浓缩装置，所述分子筛浓缩装置分别连接雾化干燥装置和碳源投加储存装置。本实用新型可广泛应用于污水处理领域。

Description

一种污泥资源化处理及可溶性蛋白提取装置

技术领域

本实用新型涉及环保领域，特别是涉及一种污泥资源化处理及可溶性蛋白提取装置。

背景技术

活性污泥法是一种污水的好氧生物处理法，活性污泥法及其衍生改良工艺是污水处理中被使用最广泛的方法。但是伴随着污水的净化,污水处理厂产生的污泥处理及处置问题也日趋突显,很多污水处理厂已经面临污泥难于处置的窘境,污泥成了多数污水处理厂亟待解决的问题。

剩余污泥主要是由具有活性的微生物、微生物自身氧化残余物、附在活性污泥表面上尚未降解或难以降解的有机物和无机物四部分组成。其中以活体微生物为最主要的组成部分，它包括细菌、真菌、原生动物和后生动物等各种微生物。

污水处理厂的污泥处置成本很高，不完全统计传统污泥处理及处置方法所产生的费用占到整个污水处理厂运行费用的25％-65％。所以降低污泥处理成本，并使污泥得到资源化利用是当前解决剩余污泥的最好途径。

发明内容

本实用新型为了解决现有污泥的处理及处置成本高，污泥没有得到合理资源化利用的技术问题，提供一种低成本的污泥资源化处理及可溶性蛋白提取装置。

本实用新型提供一种污泥资源化处理及可溶性蛋白提取装置，设有污泥浓缩装置、固液秒分离机、臭氧共混反应装置、酶解反应池、高效沉淀池和分子筛浓缩装置，所述分子筛浓缩装置分别连接雾化干燥装置和碳源投加储存装置；所述污泥浓缩装置储存污水处理厂的污泥，然后将浓缩后的污泥输送至所述固液秒分离机，所述固液秒分离机将污泥进行过滤处理，过滤掉污泥中难降解的杂质、颗粒；过滤后的污泥泵入所述臭氧共混反应器内，利用臭氧产生的羟基自由基破环污泥中微生物的细胞壁，释放胞内物质，同时氧化去除金属离子，降低污泥重金属毒性；所述酶解反应池内的酶解剂水溶液水解强氧化后的污泥中大分子链及有机难溶物质变为水溶性碳水化合物；所述高效沉淀池用于将所述酶解反应池的酶解液进行固液分离，沉淀不溶性无机物质或颗粒，分离出上清液；上清液泵入所述分子筛浓缩装置；所述分子筛浓缩装置将上清液浓缩并定向分离，得到浓缩液及滤液；所述雾化干燥装置用雾化干燥机将所述浓缩液干燥制粉，并密封储存；所述碳源储存投加装置将所述滤液作为碳源，向污水处理单元投加。

优选地，所述臭氧共混反应装置设有臭氧发生器和高效气液共混反应器，所述臭氧发生器产生臭氧，所述高效共混反应器用于将所述臭氧与污泥充分接触反应，所述臭氧的羟基自由基氧化解体破坏污泥中的微生物，释放胞内物质，同时去除金属离子。

优选地，所述高效共混反应器设有外腔、内腔和锥腔；所述锥腔由两个锥形壳体底面连接形成，设有锥腔上体和锥腔下体；所述锥腔上体底部侧面设有锥腔出水口，顶部设有锥腔进水口；所述内腔由内腔壳体套装在所述锥腔上体形成，所述锥腔与所述内腔通过锥腔上体底部侧面锥腔出水孔连通；所述外腔由外腔壳体套装在所述内腔和锥腔外形成，所述外腔与所述内腔之间通过管路连通。

优选地，所述外腔顶部设有排气口，所述排气口上装有排气阀。

优选地，所述酶解反应池设有酶解剂投加装置和均质搅拌装置，所述酶解剂投加装置布置在所述酶解反应池进水位置，具有自动调配、搅拌和投加功能；所述均质搅拌装置采用桨叶搅拌器、涡轮搅拌器或框式搅拌器中的一种或多种组合，安装于所述酶解反应池中。

优选地，所述高效沉淀池设有排泥口，所述排泥口设有离心脱水机，所述离心脱水机将排泥口排出的沉淀物脱水处理。

优选地，所述离心脱水机还与冻干机连接，所述冻干机将所述离心脱水机脱水后的沉淀物进行干燥处理，并进行回收利用。

优选地，所述分子筛浓缩装置设有粗筛层、浓缩层和滤液层三个层位；所述粗筛层和浓缩层中间设置有粗分子筛或粗分子膜，浓缩层与滤液层设置有细分子筛或细分子膜。

优选地，所述雾化干燥装置为离心式雾化器、压力式雾化器、气流式雾化器中的一种或多种组合。

本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型在污泥酶解前增加了固液分离设备，过滤掉了污泥中的杂质颗粒等，提高了活性污泥的纯度，减少了酶解过程中的有害物质，提高了酶解的效率。

2.本实用新型使用的共混反应器，通过强氧化性的羟基自由基与污泥发生反应，能破环污泥胶质团，破坏菌群的细胞壁，能够有效降解现有技术中无法分解的分子量大、结构复杂、难生化降解的有机物，并且能够氧化污泥中的氰化物，硫化物和重金属等有毒有害物质。经过破坏的污泥胶团，更容易被酶解，破环了细胞壁的菌群，更容易释放胞内物质，从而提高了下一道工艺污泥酶解的效率，增加了可溶性蛋白的提取量。

3.本实用新型通过臭氧强氧化及酶解剂酶解，将活性污泥中微生物所含有的有益物质成分充分释放，解决了污泥中有价值成分难以提取的难题，提高了水溶性蛋白的提取效率和质量，从而增加了污泥的利用价值，实现了污泥的资源化利用。

4.本实用新型提供一种污泥资源化处理及可溶性蛋白提取装置可以解决目前现有技术方法污泥处理处置成本高的问题，通过污水厂自给自足，将污泥合理资源化利用，污泥减量化同时解决污水处理厂碳源不足的问题，减少了碳源采购、运输、储存等成本的增加，有效的降低了污水处理厂的运行成本。

附图说明

图1是本实用新型工艺流程图；

图2是本实用新型臭氧共混反应装置结构示意图；

图3是本实用新型高效共混反应器结构示意图。

附图符号说明：

1.供气气源；2.第一止回阀；3.电磁阀；4.第一气体流量计；5.臭氧发生器；6.第二止回阀；7.球阀；8.射流器；9.高压水泵；10.电动阀；11.压力传感器；12.锥腔；13.内腔；14.外腔；15.压力表；16.背压阀；17.排气阀；18.汽水分离器；19.气体干燥器；20.第三止回阀；21.第二气体流量计；22.外腔出水口；23.排气口；24.锥腔出水口；25.锥腔进水口；26.内腔出水口；27.外腔进水口；28.催化反应器箱体；29.超声波发射器；30.催化剂载体；31.催化反应器进水口；32.催化反应器出水口；33.催化反应器出水管路；34.COD在线检测设备；41.污泥浓缩装置；42.固液秒分离机；43.臭氧共混反应装置；44.酶解剂投加装置；45.酶解反应池；46.高效沉淀池；47.分子筛浓缩装置；48.雾化干燥装置；49.碳源投加储存装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明，以使本实用新型所属技术领域的技术人员能够容易实施本实用新型。

实施例：

如图1所示，本实用新型提供一种污泥资源化处理及可溶性蛋白提取装置，其设有污泥浓缩装置41、固液秒分离机42、臭氧共混反应装置43、酶解反应池45、高效沉淀池46、分子筛浓缩装置47、雾化干燥装置48和碳源投加储存装置49；污泥浓缩装置41与固液秒分离机42相连；高效沉淀池46与分子筛浓缩装置47相连；臭氧共混反应装置43用于产生羟基自由基与污泥发生反应；酶解反应池45用于将污泥酶解为水溶性碳水化合物；高效沉淀池46用于进行固液分离，不溶性无机物质或泥沙颗粒沉淀，分离出上清液；分子筛浓缩装置47用于将上清液进一步筛分浓缩得到碳源和浓缩液，雾化干燥装置48将浓缩液雾化干燥制粉并保存，碳源投加储存装置49将碳源储存并按照比例投入污水处理厂工艺单元，补充污水碳源。

污泥浓缩装置41作用是储存污水处理厂的污泥，并浓缩，使污泥含水率达到约90％，然后利用污泥螺杆泵将浓缩后的污泥输送至固液秒分离机42的进料口，固液秒分离机42将污泥浓缩装置41提供的污泥进行过滤处理，将污泥中难降解的杂质、颗粒等物质过滤掉；过滤后的污泥通过高压泵，泵入臭氧共混反应器43内，臭氧共混反应装置43利用臭氧产生的羟基自由基，羟基自由基的强氧化性能够破环污泥中微生物的细胞壁，释放胞内物质，同时氧化去除金属离子，降低污泥重金属毒性；通过臭氧共混反应装置43强氧化后的污泥水溶液输送至酶解反应池45，酶解反应池45内的酶解剂水解大分子链及部分有机难溶物质如纤维质絮状物、动物残体、植物残渣等，变为水溶性碳水化合物；高效沉淀池46用于将酶解反应池45的酶解液(即水溶性碳水化合物)进行固液分离，沉淀不溶性无机物质或颗粒，分离出上清液；上清液泵入分子筛浓缩装置47；分子筛浓缩装置47将上清液浓缩并定向分离，得到浓缩液及滤液；雾化干燥装置48用雾化干燥机将浓缩液干燥制粉，并密封储存；碳源储存投加装置49将滤液作为碳源，向污水处理单元投加。

臭氧共混反应装置43包括臭氧发生器和高效气液共混反应器；污泥在高效共混反应器内被羟基自由基氧化解体破坏。

酶解反应池45设有进水口、出水口、酶解剂投加装置44和均质搅拌装置，酶解反应池45进水口与臭氧共混反应装置43出水口连接。酶解剂投加装置44为污水处理厂药剂投加装置改制，如多腔加药装置或一体化加药设备等加药设备中的一种或多种组合，具有自动调配、搅拌、投加功能，投加点为所述酶解反应池进水位置；所述均质搅拌装置采用桨叶搅拌器、涡轮搅拌器或框式搅拌器中的一种或多种组合，安装于所述酶解反应池中。

高效沉淀池46设有进水口、出水口以及排泥口；高效沉淀池46进水口与酶解反应池45出水口连接；排泥口连接有污泥脱水装置，将排泥口排出的沉淀物脱水处理。

分子筛浓缩装置47设有三个层位，分别为粗筛层、浓缩层和滤液层，由高效沉淀池46分离出的上清液首相进入粗筛层，经过粗筛层过滤后，进入浓缩层，混合液在浓缩层进行浓缩，较小离子和水透过分子筛或分子膜进入滤液层。粗筛层和滤液层混合液作为碳源使用，而浓缩层混合液成为提取物浓缩液。

雾化干燥装置48为离心式雾化器、压力式雾化器、气流式雾化器等雾化干燥器中的一种或多种组合使用，雾化干燥装置48将分子筛浓缩装置47浓缩层的浓缩液进行雾化干燥，制成粉末状，并密封保存。

碳源投加储存装置49将分子筛浓缩装置47粗筛层和滤液层的混合液分别储存，经过化验检测后，作为碳源供给污水厂使用。

如图2、3所示，本实用新型中的臭氧共混反应装置43设有供气气源1与臭氧发生器5通过管路连接，连接管路上依次装有第一止回阀2，电磁阀3和第一气体流量计4；臭氧发生器5出气口与射流器8进气口连通，连接管路上依次装有第二止回阀6和球阀7；污水管路接入高压水泵9进水口；高压水泵9出水口与射流器8进水口连通，连接管路上依次装有电动阀10和压力传感器11；射流器8出水口与锥腔12的锥腔进水口25连通；锥腔12出水口24与内腔13连通；内腔出水口26与外腔进水口27通过管路连通，连接管路上依次装有压力表15和背压阀16；外腔14底部设有外腔出水口22；外腔14顶部设有排气口23，排气口23上装有排气阀17；排气阀17与臭氧发生器5进气管路接通，连接管路上依次装有汽水分离器18、气体干燥器19、第三止回阀20、第二气体流量计21，管路末端连接位置位于第一气体流量计4之后；外腔出水口22与催化反应器进水口31连接；催化反应器箱体28底部安装有超声波发射器29，内部填充有催化剂载体30；催化反应器出水口32与催化反应器出水管路33连通，催化反应器出水管路33安装有COD在线检测设备34。

如图3所示，本实用新型中的高效共混反应器，其设有锥腔12、内腔13和外腔14；锥腔12由两个锥形壳体底面连接形成，其包括锥腔上体和锥腔下体；锥腔上体底部侧面设有锥腔出水口24，顶部设有锥腔进水口25；内腔13由内腔壳体套装在锥腔上体形成，锥腔12与内腔13通过锥腔上体底部侧面锥腔出水口24连通；外腔14由外腔壳体套装在内腔13和锥腔12外形成，外腔14与内腔13之间通过管路连通；外腔14顶部设有排气口23，排气口23上装有排气阀。

本实用新型同时提供一种污泥资源化处理及可溶性蛋白提取工艺，其包括如下步骤：

(1)将污泥浓缩装置的污泥泵入固液秒分离机，去除污泥中的细小毛发、纤维及小颗粒的泥渣砂等难降解物质，固液秒分离机的过滤精度根据污泥成分在20微米至200微米范围内选择；固液秒分离机滤渣采用所述超细螺旋压榨机进行进一步脱水处理，经过过滤后的污泥混合液泵入共混反应器，在共混反应器中臭氧产生羟基自由基；通过强氧化性的羟基自由基与污泥发生反应，使得大量的微生物絮体的胞外聚合物被破坏，污泥的絮体结构被破坏，污泥分散解体，释放出原絮体内部的有机物质；在通过氧化使释放出的有机物质细胞壁破碎并进一步分散溶解，使得污泥中更多的絮体胶质团变成易被分解的自由体，同时污泥絮体内及细胞内的重金属离子也随之溶出到水中，被羟基自由基氧化处理；

(2)共混反应后的污泥进入酶解反应池，通过酶解剂投加装置在酶解反应池进水口处投加酶解剂，并对酶解反应池进行搅拌均质，分散解体的污泥在再酶解剂的酶解作用下，有机物质被酶解为水溶性碳水化合物，少量污泥为不溶性无机物质或泥砂颗粒；

(3)酶解后的混合液通入高效沉淀池，在高效沉淀池内水溶性碳水化合物与不溶无机物和泥沙颗粒分层沉淀，不溶性无机物质或泥沙颗粒成为沉淀物，沉淀物排出后脱水处理，水溶性碳水化合物为上清液；

(4)上清液通过分子筛浓缩装置进行筛分，将水溶性蛋白混合液进行浓缩分离形成浓缩液，其他滤液作为碳源被碳源投加储存装置收集利用，而浓缩液作为目标提取液通过雾化干燥装置进行雾化干燥成粉，得到水溶性蛋白粉末。

以上所述仅对本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡是在本实用新型的权利要求限定范围内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种污泥资源化处理及可溶性蛋白提取装置，其特征是，设有污泥浓缩装置、固液秒分离机、臭氧共混反应装置、酶解反应池、高效沉淀池和分子筛浓缩装置，所述分子筛浓缩装置分别连接雾化干燥装置和碳源投加储存装置；所述污泥浓缩装置储存污水处理厂的污泥，然后将浓缩后的污泥输送至所述固液秒分离机，所述固液秒分离机将污泥进行过滤处理，过滤掉污泥中难降解的杂质、颗粒；过滤后的污泥泵入所述臭氧共混反应器内，利用臭氧产生的羟基自由基破环污泥中微生物的细胞壁，释放胞内物质，同时氧化去除金属离子，降低污泥重金属毒性；所述酶解反应池内的酶解剂水溶液水解强氧化后的污泥中大分子链及有机难溶物质变为水溶性碳水化合物；所述高效沉淀池用于将所述酶解反应池的酶解液进行固液分离，沉淀不溶性无机物质或颗粒，分离出上清液；上清液泵入所述分子筛浓缩装置；所述分子筛浓缩装置将上清液浓缩并定向分离，得到浓缩液及滤液；所述雾化干燥装置用雾化干燥机将所述浓缩液干燥制粉，并密封储存；所述碳源储存投加装置将所述滤液作为碳源，向污水处理单元投加。

2.根据权利要求1所述污泥资源化处理及可溶性蛋白提取装置，其特征在于，所述臭氧共混反应装置设有臭氧发生器和高效气液共混反应器，所述臭氧发生器产生臭氧，所述高效共混反应器用于将所述臭氧与污泥充分接触反应，所述臭氧的羟基自由基氧化解体破坏污泥中的微生物，释放胞内物质，同时去除金属离子。

3.根据权利要求2所述污泥资源化处理及可溶性蛋白提取装置，其特征在于，所述高效共混反应器设有外腔、内腔和锥腔；所述锥腔由两个锥形壳体底面连接形成，设有锥腔上体和锥腔下体；所述锥腔上体底部侧面设有锥腔出水口，顶部设有锥腔进水口；所述内腔由内腔壳体套装在所述锥腔上体形成，所述锥腔与所述内腔通过锥腔上体底部侧面锥腔出水孔连通；所述外腔由外腔壳体套装在所述内腔和锥腔外形成，所述外腔与所述内腔之间通过管路连通。

4.根据权利要求3所述污泥资源化处理及可溶性蛋白提取装置，其特征在于，所述外腔顶部设有排气口，所述排气口上装有排气阀。

5.根据权利要求1所述污泥资源化处理及可溶性蛋白提取装置，其特征在于，所述酶解反应池设有酶解剂投加装置和均质搅拌装置，所述酶解剂投加装置布置在所述酶解反应池进水位置，具有自动调配、搅拌和投加功能；所述均质搅拌装置采用桨叶搅拌器、涡轮搅拌器或框式搅拌器中的一种或多种组合，安装于所述酶解反应池中。

6.根据权利要求1所述污泥资源化处理及可溶性蛋白提取装置，其特征在于，所述高效沉淀池设有排泥口，所述排泥口设有离心脱水机，所述离心脱水机将排泥口排出的沉淀物脱水处理。

7.根据权利要求6所述污泥资源化处理及可溶性蛋白提取装置，其特征在于，所述离心脱水机还与冻干机连接，所述冻干机将所述离心脱水机脱水后的沉淀物进行干燥处理，并进行回收利用。

8.根据权利要求1所述污泥资源化处理及可溶性蛋白提取装置，其特征在于，所述分子筛浓缩装置设有粗筛层、浓缩层和滤液层三个层位；所述粗筛层和浓缩层中间设置有粗分子筛或粗分子膜，浓缩层与滤液层设置有细分子筛或细分子膜。

9.根据权利要求1所述污泥资源化处理及可溶性蛋白提取装置，其特征在于，所述雾化干燥装置为离心式雾化器、压力式雾化器、气流式雾化器中的一种或多种组合。

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