申请日2017.08.04
公开(公告)日2017.11.24
IPC分类号C02F11/04; C02F11/12
摘要
本发明公开了一种城市污泥 处理装置及方法，包括预热器(1)、高温水解酸化反应器(2)、冷却器(3)、中温产甲烷消化反应器(4)、脱硫塔(5)和脱水装置(6)，所述预热器(1)的输入端与城市污泥输送管道连通，预热器(1)的输出端与所述高温水解酸化反应器(2)的输入端相连接，高温水解酸化反应器(2)的输出端连接至所述冷却器(3)的输入端，冷却器(3)的输出端连接至所述中温产甲烷消化反应器(4)的输入端，中温产甲烷消化反应器(4)的沼气输出管道连接至所述脱硫塔(5)的输入端，中温产甲烷消化反应器(4)的污泥排出管道连接至所述脱水装置(6)的输入端。该污泥处理装置处理效率高、效果好、能源利用率高。
权利要求书
1.一种城市污泥处理装置，其特征在于：包括预热器(1)、高温水解酸化反应器(2)、冷却器(3)、中温产甲烷消化反应器(4)、脱硫塔(5)和脱水装置(6)，所述预热器(1)的输入端与城市污泥输送管道连通，预热器(1)的输出端与所述高温水解酸化反应器(2)的输入端相连接，高温水解酸化反应器(2)的输出端连接至所述冷却器(3)的输入端，冷却器(3)的输出端连接至所述中温产甲烷消化反应器(4)的输入端，中温产甲烷消化反应器(4)的沼气输出管道连接至所述脱硫塔(5)的输入端，中温产甲烷消化反应器(4)的污泥排出管道连接至所述脱水装置(6)的输入端。
2.根据权利要求1所述的城市污泥处理装置，其特征在于：所述高温水解酸化反应器(2)上设有第一热电偶(21)，高温水解酸化反应器(2)的器体上设有第一水夹套(22)，所述第一水夹套(22)的上下两端通过管道与一第一加热器(23)连接，第一水夹套(22)与第一加热器(23)连接的管道上安装一第一循环水泵(24)。
3.根据权利要求2所述的城市污泥处理装置，其特征在于：所述高温水解酸化反应器(2)上安装有pH监测仪(25)，高温水解酸化反应器(2)通过碱液进料管与一碱液储罐(26)相连接，所述碱液进料管上设有碱液进料泵(27)。
4.根据权利要求3所述的城市污泥处理装置，其特征在于：所述高温水解酸化反应器(2)上安装有搅拌装置，所述搅拌装置包括安装于高温水解酸化反应器(2)顶部的搅拌电机(28)，所述搅拌电机(28)的转轴伸入高温水解酸化反应器(2)内，所述转轴伸入高温水解酸化反应器(2)内的一端安装有多片搅拌叶片(29)，多片所述搅拌叶片(29)沿转轴的轴向等间距设置。
5.根据权利要求1所述的城市污泥处理装置，其特征在于：所述中温产甲烷消化反应器(4)上设有第二热电偶(41)，中温产甲烷消化反应器(4)的器体上设有第二水夹套(42)，所述第二水夹套(42)的上下两端通过管道与一第二加热器(43)连接，第二水夹套(42)与第二加热器(43)连接的管道上安装一第二循环水泵(44)。
6.根据权利要求1所述的城市污泥处理装置，其特征在于：所述脱水装置(6)包括离心机(61)和压滤机(62)，所述离心机(61)的输入端与所述中温产甲烷消化反应器(4)的污泥排出管道连接，离心机(61)的输出端与所述压滤机(62)的输入端连接。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的城市污泥处理装置，其特征在于：所述预热器(1)为循环水预热器;所述冷却器(3)为循环水冷却器;所述脱硫塔(5)为生物脱硫塔。
8.一种城市污泥处理方法，其特征在于，采用如权利要求1~7中任一项所述的市污泥处理装置对城市污泥进行处理，具体包括以下步骤：
S1、将待处理的城市污泥通过城市污泥输送管道输送至预热器(1)中进行预热，然后送入高温水解酸化反应器(2)内进行水解酸化反应，得水解酸化产物;
S2、将步骤S1所得水解酸化产物送入冷却器(3)中进行冷却，然后送入中温产甲烷消化反应器(4)内进行厌氧消化反应，得沼气和消化污泥;
S3、将步骤S2所得沼气通过沼气输出管道输送至脱硫塔(5)中进行脱硫，将所得消化污泥通过污泥排出管道输送至离心机(61)中进行离心脱水，然后再将离心脱水后的消化污泥送入压滤机(62)中进行压力处理。
9.根据权利要求8所述的城市污泥处理方法，其特征在于：所述步骤S1中，将待处理的城市污泥预热至56℃~60℃，水解酸化反应温度控制在58℃~60℃，反应pH控制在6.2~6.4，反应时间控制在24h~36h。
10.根据权利要求8或9所述的城市污泥处理方法，其特征在于：所述步骤S2中，将水解酸化产物冷却至30℃~33℃，厌氧消化反应的温度控制在30℃~33℃，反应时间为8天~9天。
说明书
一种城市污泥处理装置及方法
技术领域
本发明涉及污泥处理技术领域，具体涉及一种城市污泥处理装置及方法。
背景技术
随着我国城市污水处理厂建设力度加大，城市污水处理率快速提高，城市污泥的产生量激增，污泥的处理、处置问题日益突出。目前我国多数城市污水处理厂对污泥的处理采用浓缩、脱水后外运填埋或用作农肥。城市污泥中的生物质能没得到充分利用，造成了对资源、能源的浪费。相比较其他污泥处理技术，采用厌氧消化技术不但可以实现污泥的减量化、稳定化，而且产生的沼气通过发电、带动鼓风机等途径还可以用于补偿污水厂的能耗。
污泥的厌氧消化工艺是目前最可行的污泥处理工艺之一，污泥经厌氧消化后，体积大幅度减小，脱水性能大大提高，可实现污泥的减量化和稳定化。欧洲的城市污水处理厂80%以上均采用厌氧消化工艺处理污泥，产生的沼气全部用于发电，一般可以满足污水处理厂 50%以上的自用电量需求，有的可以达到完全的能源自给。
我国目前仅有不到 5%的城市污水厂采用了污泥厌氧消化工艺，而在这为数不多的采用污泥厌氧消化工艺的污水厂中又存在技术水平低，污泥处理效果差，处理效能低下，沼气利用率低等一系列问题。
因此，改善污泥的厌氧消化潜能，开发新型高效的厌氧消化工艺及设备，提高污泥处理效率及处理效果，是我国城市污泥污水处理领域面临的急迫问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种污泥处理效率高、效果好、能源利用率高的城市污泥处理装置及方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种城市污泥处理装置，包括预热器、高温水解酸化反应器、冷却器、中温产甲烷消化反应器、脱硫塔和脱水装置，所述预热器的输入端与城市污泥输送管道连通，预热器的输出端与所述高温水解酸化反应器的输入端相连接，高温水解酸化反应器的输出端连接至所述冷却器的输入端，冷却器的输出端连接至所述中温产甲烷消化反应器的输入端，中温产甲烷消化反应器的沼气输出管道连接至所述脱硫塔的输入端，中温产甲烷消化反应器的污泥排出管道连接至所述脱水装置的输入端。
作为对上述技术方案的进一步改进：
优选的，所述高温水解酸化反应器上设有第一热电偶，高温水解酸化反应器的器体上设有第一水夹套，所述第一水夹套的上下两端通过管道与一第一加热器连接，第一水夹套与第一加热器连接的管道上安装一第一循环水泵。
更优选的，所述高温水解酸化反应器上安装有pH监测仪，高温水解酸化反应器通过碱液进料管与一碱液储罐相连接，所述碱液进料管上设有碱液进料泵。
更优选的，所述高温水解酸化反应器上安装有搅拌装置，所述搅拌装置包括安装于高温水解酸化反应器顶部的搅拌电机，所述搅拌电机的转轴伸入高温水解酸化反应器内，所述转轴伸入高温水解酸化反应器内的一端安装有多片搅拌叶片，多片所述搅拌叶片沿转轴的轴向等间距设置。
优选的，所述中温产甲烷消化反应器上设有第二热电偶，中温产甲烷消化反应器的器体上设有第二水夹套，所述第二水夹套的上下两端通过管道与一第二加热器连接，第二水夹套与第二加热器连接的管道上安装一第二循环水泵。
优选的，所述脱水装置包括离心机和压滤机，所述离心机的输入端与所述中温产甲烷消化反应器的污泥排出管道连接，离心机的输出端与所述压滤机的输入端连接。
优选的，所述预热器为循环水预热器;所述冷却器为循环水冷却器;所述脱硫塔为生物脱硫塔。
作为一个总的技术构思，本发明另一方面提供了一种城市污泥处理方法，采用上述的市污泥处理装置对城市污泥进行处理，其具体包括以下步骤：
S1、将待处理的城市污泥通过城市污泥输送管道输送至预热器中进行预热，然后送入高温水解酸化反应器内进行水解酸化反应，得水解酸化产物;
S2、将步骤S1所得水解酸化产物送入冷却器中进行冷却，然后送入中温产甲烷消化反应器内进行厌氧消化反应，得沼气和消化污泥;
S3、将步骤S2所得沼气通过沼气输出管道输送至脱硫塔中进行脱硫，将所得消化污泥通过污泥排出管道输送至离心机中进行离心脱水，然后再将离心脱水后的消化污泥送入压滤机中进行压力处理。
上述的城市污泥处理方法，优选的，所述步骤S1中，将待处理的城市污泥预热至56℃~60℃，水解酸化反应温度控制在58℃~60℃，反应pH控制在6.2~6.4，反应时间控制在24h~36h。
上述的城市污泥处理方法，更优选的，所述步骤S2中，将水解酸化产物冷却至30℃~33℃，厌氧消化反应的温度控制在30℃~33℃，反应时间为8天~9天。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明采用串联的高温水解酸化反应器和中温产甲烷消化反应器对城市污泥进行消化反应，在实现温度分级的同时，优化了不同微生物的代谢条件，实现了生物分相;经高温水解酸化后，污泥中微生物细胞壁的破壁率大为提高，细胞内的有机物被充分释放出来，有利于接下来的中温产甲烷消化反应，从而大幅度提高了浓缩污泥中有机物的降解率和甲烷的产量，经实验验证有机物降解率大于 60%，沼气产率提高 50%，提高了污泥的能源利用率。本发明的污泥处理方法中，在 58℃~ 60℃下，pH6.2~6.4下进行高温水解厌氧消化反应，可杀灭致病菌，保证泥饼达到土地利用的卫生无害化要求;同时可缩短消化时间，经实验验证，相比于传统的处理方法，本发明的方法消化时间缩短 25%以上。