申请日2018.01.03
公开(公告)日2018.05.29
IPC分类号C02F11/00; C02F11/08; C02F11/12; C05F7/00; C10L1/32; C04B33/132; C02F101/20; C02F101/30; C02F101/10
摘要
城市污泥无害化、资源化预处理装置，包括臭氧发生器、文丘里泵、污泥输送管道和旋流离心器。污泥输送管道上等距离装设有多个超声波发生器。文丘里泵的出口与污泥输送管道的污泥进口连接。臭氧发生器的出气孔与文丘里泵的污泥液出口连接。高压风机出为臭氧发生器提供高压气体。旋流离心器壳体上均布有多个微波磁控管。本发明投资规模小、功耗低，而且是一种简单化、集成化、实用化的适于推广应用的产品，能一次性进行综合预处理污泥，进行污泥深度脱水和分离有机物和无机物。使污泥成为农业有机肥、污泥产甲烷气、污泥混合制水煤气和水煤浆、污泥烧制建筑材料成为可产业化的再生资源。
权利要求书
1.一种城市污泥无害化、资源化预处理装置，包括电源箱(1)、文丘里泵(2)、臭氧发生机构(3)、管道式超声波反应机构(4)和旋流分离器离机构(5),其特征在于：
所述管道式超声波反应机构(4)，包括污泥输送管道(6)，所述的污泥输送管道(6)上等距离装设有多个超声波发生器)7;文丘里泵(2)的出口与污泥输送管道(6)的污泥进口通过法兰连接;污泥输送管道(6)的污泥进口通过管路与外设的污泥池连接;
所述臭氧发生机构(3)，包括臭氧发生器(8)、第一除湿器(9)、止回阀(10)、第二除湿器(11)和高压风机(12);臭氧发生器(3)的出气孔与第一除湿器(9)的进气孔连接，第一除湿器(9)的第一输气管(13)与文丘里泵(2)的污泥液出口连接;第一输气管(13)上装设有止回阀(10);高压风机(12)通过管路与第二除湿器(11)的进气孔连接，第二除湿器(11)的出气孔通过管路与臭氧发生器(3)下部的进气孔连接;
所述旋流分离器离机构(5)，包括旋流离心器(15)、锥形重质液流箱体(16)和起泡浮选管(17);污泥输送管道(6)的污泥液的出口与旋流离心器(15)的污泥液入口通过法兰连接;旋流离心器(15)的起泡浮选管17的上端通过法兰与轻质液输出管(19)通过法兰连接;轻质液输出管(19)通过管路与第一螺旋式固液分离器(20)的进料口连接;锥锥形重质液流箱体(16)的上端通过法兰与旋流离心器(15)的壳体下端连接。
2.根据权利要求1所述的一种城市污泥无害化、资源化预处理装置，其特征在于：
所述的旋流离心器(15)的壳体上均布有多个微波磁控(18)。
3.根据权利要求1或2所述的一种城市污泥无害化、资源化预处理装置，其特征在于：
所述的锥形重质液流箱体(16)的下端重质液出口(21)处装设有超声波除垢器(22)。
4.一种采用本发明的城市污泥无害化、资源化预处理装置处理城市污泥的方法，包括下述步骤：
(1)启动臭氧发生器、第一除湿器、第二除湿器、高压风机和超声波发生器、旋流分离器、微波磁控管;
(2)高压风机将高压空气经第二除湿器送入臭氧发生器，臭氧发生器产生的臭氧进入第一除湿器，经除湿后的臭氧进入污泥输送管道，同时污泥池里的城市污泥通过文丘里泵泵入污泥输送管道与1500g/hr 臭氧的≥300KPa、≥300m3/hr空气混合，进入20～40KHz,均布功率1000W的管道式超声波扫频反应区，进行超声波空化;
(3)经过管道式超声波扫频反应区，进行超声波空化后的污泥液在搅拌后进入旋液离心分离器，在气液混合旋转下降过程中，经过均布6KW、2450MHz带有反射的微波磁控管的微波处理区域，对污泥大分子团进行高频电磁场辐射，进一步促进臭氧深度氧化还原反应进程;气混的污泥、污水在含有胶质态和有机絮状物条件下，形成泡沫状，在旋液离心分离器的轴心低压区开始气浮泡沫分离，随轻质液体上浮经轻质液输出管再通过管道进入第一螺旋式固液分离器;第一螺旋式固液分离器的搅龙将有机干污泥从出料口推出备用，过滤液排放;重质混合物在旋流分离器离心力作用下，在中心区外围沉降进入锥形重质液流箱体，为避免分离出的细小泥沙附着和堵塞重质流体通道，在下降区域设置超声波除垢器;在超声波、微波与臭氧对胶质态的有机分子团的解聚和降解，快速的臭氧的化学反应和重金属离子深度氧化还原反应后，可以有效将轻质污泥和重质污泥进行分离，使污泥可以深度脱水，完成污泥的预处理并进入第二螺旋式固液分离器，第二螺旋式固液分离器的铰龙将无机干污泥挤压从出料口排出，进行后续的资源化利用处理，滤液回流到泥浆池。
说明书
城市污泥无害化、资源化预处理装置及污泥综合预处法
技术领域
本发明属于环境保护、垃圾可再生资源领域，具体涉及一种城市污泥无害化、减量化、资源化综合预处理装置。本发明采用臭氧氧化还原、超声波空化搅拌、微波对有机物解聚和降解、气泡对憎水有机物浮选分离、旋液分离沉降等绿色环保型的综合技术对目前城市污泥的胶质态含水减量化、去除有毒害的病原菌和微生物、降低重金属离子残留、降解污泥、污水各种有毒有害的有机物，使污泥可以深度脱水，可以进行有机物和无机物的分离。使污泥资源可以燃料能源化、可以有机肥化、可以成为建筑材料的污泥预处理装置。
背景技术
目前各城市污水处理厂排放的污泥含有大量的胶质态有机物(蛋白质和氨基酸、脂肪和脂肪酸、高分子聚合物)、无机盐、有毒化合物和重金属离子。污泥采用压滤和离心固液分离后，含胶质态水量在80%以上。污泥中的有机碳成分和氮、磷、钾及微量元素、腐殖酸等成份没有资源化利用，没有消除污泥的有害成份和氨氮产生的异味，各污水处理厂排放的污泥并没有效的资源化利用。目前国内、国外极少量的城市是单独采用臭氧、超声波、微波、和旋液气泡浮选和加化学药剂等技术去处理城市的污泥、污水。仍存在污泥深度脱水和分离有机物和无机物的难题，城市污泥资源化成本居高，污泥资源化、产业化技术并未普及。
发明内容
本发明的目的是提供一种城市污泥无害化、资源化预处理装置。
本发明的另一目的是采用所述装置提供一种城市污泥处理方法。
本发明的方法采用已经成熟的臭氧对污水污泥处理技术，超声波对污水污泥处理技术，微波对污水污泥处理技术，高效旋液固液分离技术，泡沫气浮憎水有机物分离技术的基础之上，开发出一台简约化的城市污泥预处理装置。该设备投资规模小、功耗低，而且是一种简单化、集成化、实用化的适于推广应用的产品，能一次性进行综合预处理污泥，进行污泥深度脱水和分离有机物和无机物。使污泥成为农业有机肥、污泥产甲烷气、污泥混合制水煤气和水煤浆、污泥烧制建筑材料成为可产业化的再生资源。
采用的技术方案是：
城市污泥无害化、资源化预处理装置，包括电源箱、文丘里泵、臭氧发生机构、管道式超声波反应机构和旋流分离器离机构，其特征在于：
所述管道式超声波反应机构，包括污泥输送管道，污泥输送管道上等距离装设有多个超声波发生器，形成管道式超声波扫频反应区，对进入污泥输送管道内的污泥进行超声波空化和搅拌后进入旋液分离。文丘里泵的出口与污泥输送管道的污泥进口通过法兰连接。污泥输送管道的污泥进口通过管路与污泥池连接。
臭氧发生机构，包括臭氧发生器、第一除湿器、止回阀、第二除湿器和高压风机。臭氧发生器的出气孔与第一除湿器的进气孔连接，第一除湿器的第一输气管与文丘里泵的污泥液出口连接。第一输气管上装设有止回阀。高压风机出气孔通过管路与第二除湿器的进气孔连接，第二除湿器的出气孔通过管路与臭氧发生器下部的进气孔连接。
所述旋流分离器机构，包括旋流离心器、锥形重质液流沉降区箱体和泡沫浮选、轻质液流管。污泥输送管道的污泥出口与旋流离心器的污泥入口通过法兰连接。旋流离心器的壳体上均布有多个微波磁控管。旋流离心器的起泡浮选出口管的上端通过法兰与轻质液输出管通过法兰连接。轻质液输出管通过管路与第一螺旋式固液分离器的进料口连接。锥形重质液流箱体的上端通过法兰与旋流离心器的壳体下端连接。锥形重质液流箱体的下端重质液出口处装设有超声波除垢器。锥形重质液流箱体的下端重质液出口通过管路与第二螺旋式固液分离器的进料口连接。电源箱为系统供电。
在用本装置处理城市污泥时，污泥经过带有反射的微波区域，对污泥大分子团进行高频电磁场辐射，进一步促进臭氧深度氧化还原反应进程。气混的污泥、污水在含有胶质态和有机絮状物条件下，形成泡沫状，在旋液设备轴心低压区开始气浮泡沫分离，并随轻质液体上浮经旋流离心器的起泡浮选管上端连接的轻质液输出管流出。重质混合物在旋流分离器离心力作用下，在中心区外围沉降。为避免分离出的细小泥沙附着和堵塞重质流体通道，在锥形重质液流箱体上设置超声波除垢器。在超声波、微波与臭氧对胶质态的有机分子团的解聚和降解，快速的臭氧的化学反应和重金属离子深度氧化还原反应后流出。
一种采用本发明的城市污泥无害化、资源化预处理装置处理城市污泥的方法，包括下述步骤：
启动臭氧发生器、第一除湿器、第二除湿器、高压风机和超声波发生器、旋流分离器、微波磁控管;
高压风机将高压空气经第二除湿器送入臭氧发生器，臭氧发生器产生的臭氧进入第一除湿器，经除湿后的臭氧进入污泥输送管道，同时污泥池里的城市污泥通过文丘里泵泵入污泥输送管道与1500g/hr 臭氧的≥300KPa、≥300m3/hr空气混合，进入20～40KHz,均布功率1000W的管道式超声波扫频反应区，进行超声波空化;
经过管道式超声波扫频反应区，进行超声波空化后的污泥液在搅拌后进入旋液离心分离器，在气液混合旋转下降过程中，经过均布6KW、2450MHz带有反射的微波磁控管的微波处理区域，对污泥大分子团进行高频电磁场辐射，进一步促进臭氧深度氧化还原反应进程。气混的污泥、污水在含有胶质态和有机絮状物条件下，形成泡沫状，在旋液离心分离器的轴心低压区开始气浮泡沫分离，随轻质液体上浮经轻质液输出管再通过管道进入第一螺旋式固液分离器。第一螺旋式固液分离器的搅龙将有机干污泥从出料口推出备用，过滤液排放。重质混合物在旋流分离器离心力作用下，在中心区外围沉降进入锥形重质液流箱体，为避免分离出的细小泥沙附着和堵塞重质流体通道，在下降区域设置超声波除垢器。在超声波、微波与臭氧对胶质态的有机分子团的解聚和降解，快速的臭氧的化学反应和重金属离子深度氧化还原反应后，可以有效将轻质污泥和重质污泥进行分离，使污泥可以深度脱水，完成污泥的预处理并进入第二螺旋式固液分离器，第二螺旋式固液分离器的搅龙将无机干污泥挤压从出料口排出，进行后续的资源化利用处理，滤液回流到泥浆池。
本发明的特点：
本发明用现有成熟技术的特点，完全采用物理方法和超声波、微波、气浮泡沫分离、旋液离心沉降等综合技术措施，实现污泥资源化和减量化。去除污泥胶质态和污泥深度脱水，分离有机物和无机物，去除重金属成分，实现了污泥可资源化的预处理方法。