申请日2016.12.13
公开(公告)日2017.04.26
IPC分类号C02F11/00; C02F11/04
摘要
本发明公开了一种箱式超声波耦合碱解污泥预处理装置，由原泥储池系统、加碱搅拌系统、超声反应器系统、处理后污泥储池系统和连接管路组成;超声反应器包括污泥反应箱体，污泥反应箱体内包括上下布置的两个破解槽，下破解槽的底部设有进泥管，进泥管与进泥螺杆泵的出口相连，上破解槽内设有液位计;破解污泥时，污泥在污泥反应箱体上下布置的两个破解槽内塞流回转式反应，污泥经原泥储池系统输送至加碱搅拌系统，加碱后进入超声反应器系统进行超声破解，破解时间为5～30min，破解后污泥进入处理后污泥储池完成预处理反应。本发明具有低功率密度、处理量较大、处理效果较好、污泥处理均匀、连续式运行和功率可调的特点。
权利要求书
1.一种箱式超声波耦合碱解污泥预处理装置，包括原泥储池系统(10)、加碱搅拌系统(20)和处理后污泥储池系统(40);所述原泥储池系统(10)包括一个储泥池(11)，所述储泥池(11)内设有的一套底部加热盘管、一套搅拌设施和一台输泥螺杆泵;所述加碱搅拌系统(20)包括一个污泥罐(21)、一台罐内搅拌机和一套液位自动监测控制装置;所述处理后污泥储池系统(40)与所述原泥储池系统(10)的结构相同;所述原泥储池系统(10)的输泥螺杆泵通过管路连接至所述污泥罐(21)的进口，所述处理后污泥储池系统(40)的输泥螺杆泵通过管路连接至后续的厌氧消化工艺系统;其特征在于：
所述加碱搅拌系统(20)和处理后污泥储池系统(40)之间设有超声反应器系统(30);所述超声反应器系统(30)包括一台超声反应器(31)和设置在所述超声反应器(31)进泥端的一台进泥螺杆泵(32)，所述进泥螺杆泵(32)位于所述污泥罐(21)的下方，所述进泥螺杆泵(32)的进口通过管路连接至所述污泥罐(21)的出口，在该管路上设有电磁流量计(33);
所述超声反应器(31)包括污泥反应箱体(1)，所述污泥反应箱体(1)的顶部设有盖体，所述盖体上设有可卸法兰口，所述污泥反应箱体(1)内包括上下布置的两个破解槽，下破解槽(2)的底部设有进泥管(3)，所述进泥管(3)与所述进泥螺杆泵(32)的出口相连，上破解槽(4)的上部设有排气口(5)，所述上破解槽(4)的顶部、其与所述进泥管(3)的同侧位置处设有出泥管(6)，所述上破解槽(4)设有取样口(9)，所述上破解槽(4)内设有液位计;
所述下破解槽(2)与所述上破解槽(4)之间通过连接管(7)连接，所述连接管(7)位于远离进泥管(3)的一端;
所述下破解槽(2)和上破解槽(4)的两侧壁外设有多个超声波换能器(8)，所述超声波换能器(8)的探头频率为20kHz，最大功率为100W;多个超声波换能器(8)的布置方式为两侧及上下错位、均布;超声波换能器的运行方式为对侧分组独立控制，同一侧壁上的所有超声波换能器(8)共用一个旋钮式开关，所述旋钮式开关控制的功率范围为0-100%，单侧的最大功率为5kW，双侧最大功率10kW。
2.根据权利要求1所述箱式超声波耦合碱解污泥预处理装置，其特征在于，相邻两个超声波换能器(8)的中心距等于两倍的超声波换能器直径。
3.根据权利要求1所述箱式超声波耦合碱解污泥预处理装置，其特征在于，所述进泥螺杆泵(32)位于所述污泥罐(21)下方1米处。
4.根据权利要求1所述箱式超声波耦合碱解污泥预处理装置，其特征在于，所述上破解槽(4)与所述下破解槽(2)之间设有结构支撑(42)。
5.根据权利要求1所述箱式超声波耦合碱解污泥预处理装置，其特征在于，所述出泥管(6)上设有反冲口(61)。
6.一种超声波耦合碱解污泥预处理工艺，其特征在于：利用如权利要求1所述箱式超声波耦合碱解污泥预处理装置，其中，原泥储池系统(10)中的输泥螺杆泵为输泥螺杆泵A，处理后污泥储池系统(40)中的输泥螺杆泵为输泥螺杆泵B，并包括：
进泥过程：打开输泥螺杆泵A的手动开关，由输泥螺杆泵A向所述污泥罐(21)内输送污泥，当污泥罐(21)内液位达到液位自动监测最低液位时，所述加碱搅拌系统(20)的液位自动监测控制装置控制输泥螺杆泵A由手动切为自动;开启加碱搅拌系统(20)中的罐内搅拌机，开启电磁流量计(33)，开启位于所述超声反应器(31)进泥端的进泥螺杆泵(32)，经过进泥管(3)向污泥反应箱体(1)的下破解槽(2)中注泥，
反应过程：污泥在污泥反应箱体(1)上下布置的两个破解槽内塞流回转式反应;当污泥达到上破解槽(4)中液位计的标准液位线时，开启超声反应器(31)电源，调整两个旋钮式开关控制两侧的超声波换能器的功率均为50%，污泥自下破解槽(2)的进泥口(3)流动至连接管(7)进入上破解槽(4)流动至出泥管(6)，控制污泥在反应箱体(1)内的停留时间为5～30min，停留期间受超声辐射作用进行破解反应，待污泥达到停留时间后即待污泥液位达到出泥液位时，破解后污泥自动从上破解槽(4)的出泥管(6)流出进入所述处理后污泥储池系统(40)的储泥池;
在上述反应过程中，通过取样口取样，分析样品的溶解性COD、蛋白质和多糖，根据分析结果，调整进泥螺杆泵(32)的流量和/或超声波换能器的功率。
7.根据权利要求6所述超声波耦合碱解污泥预处理工艺，其特征在于：控制污泥在反应箱体(1)内的停留时间为10～15min。
8.根据权利要求7所述超声波耦合碱解污泥预处理工艺，其特征在于：控制污泥在反应箱体(1)内的停留时间为15min。
9.根据权利要求6所述超声波耦合碱解污泥预处理工艺，其特征在于：反应过程完成后，开启输泥螺杆泵B将进入所述处理后污泥储池系统(40)储泥池内的污泥输送至后续的厌氧消化工艺。
说明书
一种箱式超声波耦合碱解污泥预处理装置与工艺
技术领域
本发明涉及一种污泥处理系统，尤其涉及一种超声波耦合碱解污泥预处理装置与工艺。
背景技术
目前，市政污水处理厂多数采用活性污泥法处理污水，该工艺产出污泥量很大，污泥中含有大量微生物、有机残骸、无机粒子等复杂物质，如果处理不当会对环境带来严重的污染。污泥处理方法有厌氧消化、好氧消化和污泥堆肥等，其中最常用的是厌氧消化，但是由于污泥中存在难降解物质，因此消化停留时间较长。
超声耦合碱解预处理污泥技术可破解污泥中难降解、结构稳定的微生物细胞壁，使微生物细胞内有机物质溢出到污泥中，该预处理技术可缩短后续厌氧消化停留时间，增加生物产气量，是一种高效的污泥消化预处理技术。
传统的超声波破解污泥预处理装置主要有探头式和槽式两种，探头式反应器换能器探头没于液面下，该装置声强大，处理效果好，但处理量有限，探头易腐蚀，而传统的槽式反应器将换能器探头置于反应器底部，该种装置能耗较小，处理量较大，且应用简单方便。
目前，传统的超声耦合碱解预处理污泥技术仅限于实验室，不能适应于工业规模的生产应用。
发明内容
本发明的目的是解决传统超声破解污泥设备处理量小、声波辐射均匀度低、不能连续处理、高能耗且预处理工艺流程不成熟，不能适应于工业规模的生产应用的问题。提供一种低功率密度、处理量较大、处理效果较好、污泥处理均匀、连续式运行和功率可调的一种箱式超声波耦合碱解污泥预处理装置与工艺，从而提高污泥消化效率，降低处理成本。
为了解决上述技术问题，本发明提出的一种箱式超声波耦合碱解污泥预处理装置，包括原泥储池系统、加碱搅拌系统和处理后污泥储池系统;所述原泥储池系统包括一个储泥池，所述储泥池内设有的一套底部加热盘管、一套搅拌设施和一台输泥螺杆泵;所述加碱搅拌系统包括一个污泥罐、一台罐内搅拌机和一套液位自动监测控制装置;所述处理后污泥储池系统与所述原泥储池系统的结构相同;所述原泥储池系统的输泥螺杆泵通过管路连接至所述污泥罐的进口，所述处理后污泥储池系统的输泥螺杆泵通过管路连接至后续的厌氧消化工艺系统;所述加碱搅拌系统和处理后污泥储池系统之间设有超声反应器系统;所述超声反应器系统包括一台超声反应器和设置在所述超声反应器进泥端的一台进泥螺杆泵，所述进泥螺杆泵位于所述污泥罐的下方，所述进泥螺杆泵的进口通过管路连接至所述污泥罐的出口，在该管路上设有电磁流量计;所述超声反应器包括污泥反应箱体，所述污泥反应箱体的顶部设有盖体，所述盖体上设有可卸法兰口，所述污泥反应箱体内包括上下布置的两个破解槽，下破解槽的底部设有进泥管，所述进泥管与所述进泥螺杆泵的出口相连，上破解槽的上部设有排气口，所述上破解槽的顶部、其与所述进泥管的同侧位置处设有出泥管，所述上破解槽设有取样口，所述上破解槽内设有液位计;所述下破解槽与所述上破解槽之间通过连接管连接，所述连接管位于远离进泥管的一端;所述下破解槽和上破解槽的两侧壁外设有多个超声波换能器，所述超声波换能器的探头频率为20kHz，最大功率为100W;多个超声波换能器的布置方式为两侧及上下错位、均布;超声波换能器的运行方式为对侧分组独立控制，同一侧壁上的所有超声波换能器共用一个旋钮式开关，所述旋钮式开关控制的功率范围为0-100%，单侧的最大功率为5kW，双侧最大功率10kW。
进一步讲，相邻两个超声波换能器的中心距等于两倍的超声波换能器直径。所述进泥螺杆泵位于所述污泥罐下方1米处。所述上破解槽与所述下破解槽之间设有结构支撑。所述出泥管上设有反冲口。
本发明提出的一种超声波耦合碱解污泥预处理工艺，利用上述箱式超声波耦合碱解污泥预处理装置，其中，原泥储池系统中的输泥螺杆泵为输泥螺杆泵A，处理后污泥储池系统中的输泥螺杆泵为输泥螺杆泵B，并包括：
进泥过程：打开输泥螺杆泵A的手动开关，由输泥螺杆泵A向所述污泥罐内输送污泥，当污泥罐内液位达到液位自动监测最低液位时，所述加碱搅拌系统的液位自动监测控制装置控制输泥螺杆泵A由手动切为自动;开启加碱搅拌系统中的罐内搅拌机，开启电磁流量计，开启位于所述超声反应器进泥端的进泥螺杆泵，经过进泥管向污泥反应箱体的下破解槽中注泥;
反应过程：污泥在污泥反应箱体上下布置的两个破解槽内塞流回转式反应;当污泥达到上破解槽中液位计的标准液位线时，开启超声反应器电源，调整两个旋钮式开关控制两侧的超声波换能器的功率均为50%，污泥自下破解槽的进泥口流动至连接管进入上破解槽流动至出泥管，控制污泥在反应箱体内的停留时间为5～30min，停留期间受超声辐射作用进行破解反应，待污泥达到停留时间后即待污泥液位达到出泥液位时，破解后污泥自动从上破解槽的出泥管流出进入所述处理后污泥储池系统的储泥池;
在上述反应过程中，通过取样口取样，分析样品的溶解性COD、蛋白质和多糖，根据分析结果，调整进泥螺杆泵的流量和/或超声波换能器的功率。
进一步讲，控制污泥在反应箱体内的停留时间优选为10～15min;更优选为15min。
反应过程完成后，根据需要开启输泥螺杆泵B将进入所述处理后污泥储池系统储泥池内的污泥输送至后续的厌氧消化工艺。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明适用于大规模生产，处理能力可达0.5-5吨/h，提高了污泥消化效率;声波辐射均匀度高，污泥处理均匀，并可连续式运行，其功率可调，功率密度低仅为0-0.04kW/L，电能消耗1kWh-10kWh每吨污泥，运行成本较低。