公布日：2023.12.29
申请日：2023.11.07
分类号：C02F11/04(2006.01)I;C02F11/00(2006.01)I;C02F9/00(2023.01)I;B01D53/86(2006.01)I;B01D5/00(2006.01)I;F25D1/02(2006.01)I;C02F1/66(2023.01)N;C02F1/
70(2023.01)N;C02F3/28(2023.01)N;C02F3/34(2023.01)N;C02F101/30(2006.01)N;C02F101/20(2006.01)N
摘要
本发明涉及一种节能型废水污泥协同生物处理系统和方法，该系统包括用于对污泥进行发酵并获取污泥发酵液的污泥发酵模块，用于混合污泥发酵液和污水的预处理罐，生物反应器、换热器和用于获取硫单质的硫制备模块；所述污泥发酵模块的出水口连接预处理罐的入口，所述预处理罐的入口还连接污水管道，所述预处理罐的出口连接生物反应器的入口，所述生物反应器的出水口连接有出水管道，所述生物反应器的出气口连接硫制备模块，所述换热器连接污泥发酵模块硫制备模块。与现有技术相比，本发明具有节约资源、成本低等优点。
权利要求书
1.一种节能型废水污泥协同生物处理系统，其特征在于，包括用于对污泥进行发酵并获取污泥发酵液的污泥发酵模块，用于混合污泥发酵液和污水的预处理罐(4)，生物反应器(5)、换热器(9)和用于获取硫单质的硫制备模块；所述污泥发酵模块的出水口连接预处理罐(4)的入口，所述预处理罐(4)的入口还连接污水管道，所述预处理罐(4)的出口连接生物反应器(5)的入口，所述生物反应器(5)的出水口连接有出水管道，所述生物反应器(5)的出气口连接硫制备模块，所述换热器(9)连接污泥发酵模块硫制备模块。
2.根据权利要求1所述的一种节能型废水污泥协同生物处理系统，其特征在于，所述硫制备模块包括催化氧化单元(6)、硫冷凝单元(7)与硫分离单元(8)；所述催化氧化单元(6)的入口连接生物反应器(5)的出气口，所述催化氧化单元(6)的出口连接硫冷凝单元(7)，所述硫冷凝单元(7)的出口连接硫分离单元(8)的入口，所述换热器(9)分别连接催化氧化单元(6)与硫冷凝单元(7)。
3.根据权利要求1所述的一种节能型废水污泥协同生物处理系统，其特征在于，所述污泥发酵模块包括污泥发酵罐(1)、污泥发酵液离心机(2)和发酵液储存罐(3)；所述污泥发酵罐(1)的入口连接污泥输送管道，所述污泥发酵罐(1)的出料口连接污泥发酵液离心机(2)的入口，所述发酵液储存罐(3)污泥发酵液离心机(2)的出口连接发酵液储存罐(3)的入口，所述换热器(9)连接污泥发酵罐(1)。
4.根据权利要求3所述的一种节能型废水污泥协同生物处理系统，其特征在于，所述污泥发酵罐(1)上设有第一搅拌结构，所述第一搅拌结构包括依次连接的驱动电机、搅拌转轴和搅拌桨，所述驱动电机固定在污泥发酵罐(1)上，所述搅拌桨位于污泥发酵罐(1)内部。
5.根据权利要求3所述的一种节能型废水污泥协同生物处理系统，其特征在于，所述污泥发酵罐(1)内部还设有用于监测污泥发酵罐(1)内部污泥温度的温度传感器以及用于监测污泥酸碱度的第一酸碱度检测计，所述污泥发酵罐(1)的发酵温度的范围为28℃-32℃。
6.根据权利要求3所述的一种节能型废水污泥协同生物处理系统，其特征在于，所述污泥发酵罐(1)在无氧条件下进行发酵，所述污泥发酵罐(1)内加入污泥后，向污泥发酵罐(1)内通入氮气用于排出污泥发酵罐(1)内的氧气，所述氮气的通入时间大于等于一分钟。
7.根据权利要求1所述的一种节能型废水污泥协同生物处理系统，其特征在于，所述预处理罐(4)上设有用于使污泥发酵液和污水混合均匀的第二搅拌结构以及用于监测预处理罐(4)内酸碱度的第二酸碱度检测计。
8.根据权利要求1所述的一种节能型废水污泥协同生物处理系统，其特征在于，所述预处理罐(4)内的污泥发酵液和废水以一定比例混合，所述污泥发酵液的化学需氧量和废水中硫酸根的比值范围为1.5-2.5。
9.根据权利要求1所述的一种节能型废水污泥协同生物处理系统，其特征在于，所述生物反应器(5)为厌氧膨胀颗粒污泥床反应器或上流式厌氧污泥床反应器。
10.一种基于权利要求1-9任一所述的一种节能型废水污泥协同生物处理系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：通过污泥发酵罐(1)对污泥进行发酵；通过发酵液分离机(2)对发酵后的污泥进行离心处理，获取的污泥发酵液通过发酵液储存罐(3)进行临时储存；通过预处理罐(4)对一定比例的污泥发酵液和废水进行混合，并调节混合液的酸碱度；通过生物处理器(5)对混合液进行生物处理，去除混合液中的重金属，并将生成的硫化氢气体输送至催化氧化单元(6)；通过催化氧化单元对硫化氢气体和空气的混合物进行氧化反应，得到含有硫的产品；依次通过硫冷凝单元(7)与硫分离单元(8)对含有硫的产品进行处理，得到硫单质。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在为还原菌提供常规碳源的成本高，导致AMD处理成本较高的缺陷而提供一种节能型废水污泥协同生物处理系统和方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本方案提供了一种节能型废水污泥协同生物处理系统，包括用于对污泥进行发酵并获取污泥发酵液的污泥发酵模块，用于混合污泥发酵液和污水的预处理罐，生物反应器、换热器和用于获取硫单质的硫制备模块；
所述污泥发酵模块的出水口连接预处理罐的入口，所述预处理罐的入口还连接污水管道，所述预处理罐的出口连接生物反应器的入口，所述生物反应器的出水口连接有出水管道，所述生物反应器的出气口连接硫制备模块，所述换热器连接污泥发酵模块硫制备模块。
优选地，所述硫制备模块包括催化氧化单元、硫冷凝单元与硫分离单元；
所述催化氧化单元的入口连接生物反应器的出气口，所述催化氧化单元的出口连接硫冷凝单元，所述硫冷凝单元的出口连接硫分离单元的入口，所述换热器分别连接催化氧化单元与硫冷凝单元。
优选地，所述污泥发酵模块包括污泥发酵罐、污泥发酵液离心机和发酵液储存罐；
所述污泥发酵罐的入口连接污泥输送管道，所述污泥发酵罐的出料口连接污泥发酵液离心机的入口，所述发酵液储存罐污泥发酵液离心机的出口连接发酵液储存罐的入口，所述换热器连接污泥发酵罐。
优选地，所述污泥发酵罐上设有第一搅拌结构，所述第一搅拌结构包括依次连接的驱动电机、搅拌转轴和搅拌桨，所述驱动电机固定在污泥发酵罐上，所述搅拌桨位于污泥发酵罐内部。
优选地，所述污泥发酵罐内部还设有用于监测污泥发酵罐内部污泥温度的温度传感器以及用于监测污泥酸碱度的第一酸碱度检测计，所述污泥发酵罐的发酵温度的范围为28℃-32℃。
优选地，所述污泥发酵罐在无氧条件下进行发酵，所述污泥发酵罐内加入污泥后，向污泥发酵罐内通入氮气用于排出污泥发酵罐内的氧气，所述氮气的通入时间大于等于一分钟。
优选地，所述预处理罐上设有用于使污泥发酵液和污水混合均匀的第二搅拌结构以及用于监测预处理罐内酸碱度的第二酸碱度检测计。
优选地，所述预处理罐内的污泥发酵液和废水以一定比例混合，所述污泥发酵液的化学需氧量和废水中硫酸根的比值范围为1.5-2.5。
优选地，所述生物反应器为厌氧膨胀颗粒污泥床反应器或上流式厌氧污泥床反应器。
本方案还提供了一种节能型废水污泥协同生物处理方法，包括以下步骤：
通过污泥发酵罐对污泥进行发酵；
通过发酵液分离机对发酵后的污泥进行离心处理，获取的污泥发酵液通过发酵液储存罐进行临时储存；
通过预处理罐对一定比例的污泥发酵液和废水进行混合，并调节混合液的酸碱度；
通过生物处理器对混合液进行生物处理，去除混合液中的重金属，并将生成的硫化氢气体输送至催化氧化单元；
通过催化氧化单元对硫化氢气体和空气的混合物进行氧化反应，得到含有硫的产品；
依次通过硫冷凝单元与硫分离单元对含有硫的产品进行处理，得到硫单质。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本方案通过污泥发酵模块对污泥发酵以获取作为碳源的发酵液，通过生物反应器对污泥发酵液和污水混合液进行生物处理，去除污水中的重金属，去除率达到了95％以上，重金属去除效果良好，以污泥发酵液作为碳源，降低了成本，且能够调节酸性矿山废水的酸碱度，减少了酸碱度调节药剂的使用，进一步降低了废水处理的成本。
(2)本方案通过催化氧化单元对生物反应器产生的硫化氢气体进行氧化处理，并通过硫冷凝单元与硫分离单元对还原产物进行冷凝分离，得到硫单质，系统的适用范围更广功能更强；整个过程换热器为催化氧化单元与硫冷凝单元提供冷却水，并利用硫制备模块产生的热量对生物反应器和污泥发酵模块加热，实现资源的循环利用，节约能源，进一步降低处理成本。
（发明人：沈平;章璆帝）