申请日2018.02.27
公开(公告)日2018.10.09
IPC分类号C02F11/10; C02F11/06
摘要
本发明公开了一种大吨位污泥脱水处理装置及污泥处理方法，包括污泥储存运输区和污泥处理区，污泥储存运输区通过一位六通落料管将待处理的污泥输送至污泥处理区，污泥处理区由四个热解室组成，二级热解室设有两根互不相通的水平热解管，三级热解室与一级热解室平行，设有六根互不相通的水平热解管，四级热解室与二级热解室平行;各热解管内均设有空心螺旋叶轮。本发明的大吨位污泥脱水处理装置采用四级热解室分级对污泥进行热解处理，六管热解室与双管热解室交替设置，管外加热管内过滤，通过电催化氧化法实现对污泥结合水的快速高效解离，解离成本低使用寿命长，设备日处理量大、处理效率高，日处理量可达150吨，干燥度10～15%。适合大规模推广使用。
权利要求书
1.一种大吨位污泥脱水处理装置，其特征在于：所述大吨位污泥脱水处理装置包括污泥储存运输区和污泥处理区(3)，污泥储存运输区通过一位六通落料管(24)将待处理的污泥输送至污泥处理区(3)，污泥处理区(3)电催化氧化待处理的污泥，释放污泥中的结合水，污泥处理区(3)由四级热解室组成，一位六通落料管(24)将待处理的污泥分散传送至热解室内。
2.根据权利要求1所述的大吨位污泥脱水处理装置，其特征在于：四级热解室中一级热解室(31)设有六根互不相通的水平热解管(36)，热解管(36)之间平行设置，二级热解室(32)与一级热解室(31)垂直设置，二级热解室(32)设有两根互不相通的水平热解管(36)，三级热解室(33)与一级热解室(31)平行，设有六根互不相通的水平热解管(36)，四级热解室(34)与二级热解室(32)平行，设有两根互不相通的水平热解管(36)，一位六通落料管(24)将待处理的污泥分散传送至一级热解室(31)的各热解管(36)内。
3.根据权利要求2所述的大吨位污泥脱水处理装置，其特征在于：各热解管(36)内均设有空心螺旋叶轮(361)。
4.根据权利要求1所述的大吨位污泥脱水处理装置，其特征在于：所述四级加热室的加热管(36)内空心螺旋叶轮(361)的螺距不同。
5.根据权利要求4所述的大吨位污泥脱水处理装置，其特征在于，由一级到四级空心螺旋叶轮(361)的螺距逐渐减小。
6.根据权利要求1所述的大吨位污泥脱水处理装置，其特征在于：各热解管(36)外均包裹有电炉(35)。
7.根据权利要求1所述的大吨位污泥脱水处理装置，其特征在于：二级热解室(32)的热解管(36)外包裹有电炉(35)和陶瓷纤维模块(368)，陶瓷纤维模块(368)夹设与电炉(35)的两侧。
8.根据权利要求1所述的大吨位污泥脱水处理装置，其特征在于：热解管(36)内壁包裹有固液分离膜，固液分离膜将裂解产生的自由水过滤后排出。
9.根据权利要求1所述的大吨位污泥脱水处理装置，其特征在于：一位六通落料管(24)的六个落料通道(241)分为两列平行设置，每列三个落料通道(241)。
10.一种采用如权利要求1～9任一项所述的大吨位污泥脱水处理装置的污泥处理方法，其特征在于：所述处理方法采用电催化氧化法加热释放污泥中的结合水。
说明书
大吨位污泥脱水处理装置及污泥处理方法
技术领域
本发明涉及一种大吨位污泥脱水处理装置及污泥处理方法，属于污水处理领域。
背景技术
当前由于城镇污水处理厂增多，目前大部分的城市污水处理厂采用生化工艺处理污水，处理过程中会产生大量的生化污泥。生化污泥含水率高，水的存在形式可以分为毛细水、间隙水、表面吸附水、内部水等结合水和游离水(自由水)2大类。通过过滤、重力浓缩等手段，污泥中部分自由水和间隙水可以去除，但由于生化污泥是以有机微粒为主体的悬浮液，颗粒细且具有胶体特性，与水有很大的亲和力，在微粒的布朗运动、胶体颗粒间的静电斥力和胶体颗粒表面的水化膜作用下，大部分的污泥颗粒不易聚结而分散悬浮于水中难以沉降且脱水困难，浓缩后的生化污泥含水率任然高达85%左右，已逐渐成为难以处置的重大污染源。现在国内基本上采用填埋或者采用板块压缩进行处理，处理后的含水率都在40～50%，处理效率低并且有二次污染的问题。据不完全统计，全国城镇污水处理厂每年产生干污泥约为180万吨，但含水80%的湿污泥每年约为900万吨，处理难度大导致大量的污泥直接排放，不仅污染环境，且造成了大量的养料富集和资源浪费，因此，设计一款有效处理污泥的装置及方法成为了目前急需解决的问题。
污泥由于含量复杂、高COD、高氨氮、高悬浮物、高色度、焦油含量高，因此需要设计一套联合处理设备。针对污泥中的不同成分，进行针对性的处理。污泥处理时目前的一个研究热点，除现有设备外，已有中国专利申请，申请号201510860921.x公开了一种新型污泥热解处理设备，主要包括安装于机架上的污泥自动进料装置、四级污泥螺旋热解管、泥渣自动出料装置和水气油分离装置，利用污泥螺旋热解管对污泥进行裂解脱水，能使湿污泥的含水量减少至10～15%。但该套污泥热解处理设备具有一定的局限性，首先是该设备的四级污泥螺旋热解管是为单管设计的，四级热解管的处理能力有限，导致整套设备的处理效率较低，处理能力较小，且整个设备占地面积大，采用皮带轮与定量斗的结合作为自动进料装置，进料为间断不连续的，这进一步限制了整个处理装置的处理能力。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是获得一种大吨位污泥脱水处理装置及污泥处理方法。
为实现上述发明目的，本发明采用的大吨位污泥脱水处理装置的技术方案如下：
本发明的第一个目的在于提供一种大吨位污泥脱水处理装置，包括污泥储存运输区和污泥处理区，污泥储存运输区通过一位六通落料管将待处理的污泥输送至污泥处理区，污泥处理区由四个热解室组成，一位六通落料管将待处理的污泥分散传送至一级热解室的各热解管内。
优选的，一级热解室设有六根互不相通的水平热解管，热解管之间平行设置，二级热解室与一级热解室垂直设置，二级热解室设有两根互不相通的水平热解管，三级热解室与一级热解室平行，设有六根互不相通的水平热解管，四级热解室与二级热解室平行，设有两根互不相通的水平热解管。
优选的，各热解管内均设有空心螺旋叶轮。
由于生化污泥粘度大，实心叶轮在搅拌过程中会经常造成堵料问题的发生，影响正常处理速度，还需要耗费大量的人力物力维护热解管。本发明创造性地将各热解管中的实心叶轮替换为空心螺旋叶轮，不仅不会堵料，减少接触面积后反而提高了热解效率，加之四级热解室中两级增加为六根热解管，因此处理效率大大提高，本发明的装置日处理量可达150吨，干燥度10～15%。
优选的，四级加热室的加热管内空心螺旋叶轮的螺距不同。
更优选的，由一级到四级空心螺旋叶轮的螺距逐渐减小。
优选的，热解管外包裹有电炉，电炉加热使热解管达到预设温度。各电炉独立地加热各热解管，加热温度设置灵活且保温效果好，包裹式电炉将热损失减少到最小。
优选的，二级热解室的热解管外包裹有电炉和陶瓷纤维模块，陶瓷纤维模块夹设与电炉的两侧。二级热解室的一根热解管对应一级和三级热解室的三根热解管，因此二级热解室的热解管各具有三个入料口和三个出料口，分别对应一级热解室和三级热解室。
优选的，热解管内壁包裹有固液分离膜，固液分离膜将裂解产生的自由水过滤后排出，提高污泥停留时间，热解分离出的自由水有加热管端部的排水管排出。
优选的，热解管一端向上开口形成入料口，一端向下开口形成出料口，热解管两端的设有法兰。空心螺旋叶轮沿轴向两端设有凸起，凸起与热解管端部法兰固定连接。
热解管在入料口处设有应急开口，本发明中的热解方式为电催化氧化，因此管内无预埋药品或催化剂，但如果待处理的污泥种类特殊或有加药需要，可以从应急开口加药。
优选的，一位六通落料管的六个落料通道分为两列平行设置，每列三个通道，两列通道之间夹角为60°。
优选的，污泥存储区包括料仓和输料管路，料仓顶部开设料仓入口，底部开设料仓出口，待处理的污泥由料仓入口进入料仓暂存，在料仓出口处加压进入输料管路。
更优选的，输料管路包括干泥螺杆泵、变频电机、输送管和一位六通落料管，输料管路与料仓连接处设有干泥螺杆泵和变频电机，污泥加压进入输送管，输送管将污泥传送至一位六通落料管分散后进入一级热解室。
优选的，处理装置还包括支架，支架支撑料仓、料仓底部的干泥螺杆泵和变频电机。支架为料仓底部的干泥螺杆泵和变频电机提供了空间，便于垂直设置，以达到最好的传送效果，污泥处理区由于管路众多且重量较大，一般采取落地放置。
本发明所述的大吨位污泥脱水处理装置接收已经经过固体悬浮物处理和悬浮油处理的生化污泥，以最大程度的降低生化污泥中的悬浮物颗粒和油污对装置的损害。处理装置采用电催化氧化法，电流密度为6～12mA/cm2，电压为0～50V。在一定温度下快速彻底的降解水中的杂质，热解管的管壁上的固液分离膜，及时将管内降解产生的水通过分离膜分离后排出，分离管内的污泥停留时间和水力停留时间，变相增大了污泥停留时间，并且增加了提高了电催化氧化的反应效率。
本发明的第二个目的在于提供一种采用上述大吨位污泥脱水处理装置的污泥处理方法，所述方法采用电催化氧化法加热释放污泥中的结合水。在电催化氧化的同时，所述方法将释放出的结合水通过固液分离膜排出。
所述处理方法包括如下步骤：
a)一级热解：未经处理的污泥进入一级热解室中进行热解处理;
b)二级热解：经过步骤a)热解的污泥进入二级热解室过渡;
c)三级热解：经过步骤b)热解的污泥进入三级热解室热解，热解后污泥含水率降低至20～25%;
d)四级热解：经过步骤c)热解的污泥进入四级热解室热烘干，处理后的污泥含水率为10～18%。
优选的，一级热解室为初级热解管，初级热解管预热待处理的污泥并进行初步热解，热解强度低，因此六根一级热解管管内加热温度为180～220℃，管内污泥停留时间为15～18min，热解管内电流密度为7～9mA/cm2。
优选的，二级热解室为过渡传送管，一根二级热解管接收三根一级热解管热解后的污泥，二级热解管与一级热解管的热解环境类似，二级热解管管内加热温度为180～220℃，管内污泥停留时间为8～10min，管内电流密度为7～9mA/cm2。
优选的，三级热解室内为深度传送管，为了增强热解效率，三级热解室设有六根热解管，三级热解管管内加热温度为240～280℃，管内污泥停留时间为18～23min，管内电流密度为10～12mA/cm2。
优选的，四级热解室内高温烘干未及时分离排出的自由水，并进行最后一步的热解，加固热解效率，为了便于下一步传送工作，四级热解室内设有两根热解管，四级热解室管内加热温度为320～370℃，管内污泥停留时间为7～9min，管内电流密度为7～9mA/cm2。
污泥在进入处理装置后，经过加压分流输送至一级热解室内，电炉加热至管内温度为180～220℃，污泥在管内的停留时间为15～18min，电催化氧化的电流密度为7～9mA/cm2，变频电机带动齿轮驱动空心螺旋叶轮以一定转速转动，保证污泥停留时间在要求时间范围内，经搅拌反应后，裂解出的水分通过分离膜及时排出，污泥继续加热裂解。经过一级处理的污泥通过管道输送至二级热解室内，二级热解室为两根互不连接的单管组成，每根单管连接一级热解室内的三根热解管，二级热解室的预设温度为180～220℃，污泥停留时间为8～10min，电催化氧化的电流密度为7～9mA/cm2。经过二级热解室过渡后的水由分离膜过滤后排出，每根管道内的污泥通过三个出料口分别进入三个三级热解室的热解管内，三级热解室的预设温度为240～280℃，污泥停留时间为18～23min，电催化氧化的电流密度为10～12mA/cm2，三级热解室为深度热解室，温度增高，停留时间延长，并且可以添加催化剂或氧化剂等加速裂解的药物，空心螺旋叶轮的旋转增大了接触面积，并且加速离子与污泥中活性成分的结合，提高裂解效率，通过第三热解室裂解后的污泥含水率降低至20～25%。裂解后的污泥通过管道进入第四热解室，第四热解室的预设温度为320～370℃，污泥停留时间为7～9min，电催化氧化的电流密度为7～9mA/cm2，第四热解室高温加速裂解效果，夯实第三热解室的裂解效率，并起到高温烘干的作用，达到处理干燥的效果，此时的污泥含水率约为15%左右。
与现有技术相比，本发明的大吨位污泥脱水处理装置采用四级热解室分级对污泥进行热解处理，六管热解室与双管热解室交替设置，管外加热管内过滤，通过电催化氧化法实现对污泥结合水的快速高效解离，解离成本低使用寿命长，设备日处理量大、处理效率高，日处理量可达150吨，干燥度10～15%。适合大规模推广使用。