專利名稱：一種適用于市政生物污泥脫水的細胞破壁的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種細胞破壁的裝置方法，具體是用于市政生物污泥脫水的細胞破壁的裝置及方法。主要應(yīng)用于市政污水處理廠污泥預(yù)處理。
背景技術(shù)：
當前，污水處理廠的副產(chǎn)物——生物污泥成為關(guān)注的熱點。究其原因，主要是生物污泥本身含有大量致病菌、有機質(zhì)，如果得不到有效處理，將會對環(huán)境造成惡劣影響，產(chǎn)生臭氣蔓延、蚊蠅滋生、污染地下水等環(huán)境問題。目前污泥的廠內(nèi)處理主要是首先采用“濃縮 +機械脫水”的方式進行初步處理，按照國標要求出廠泥餅含水率要達到80%以下，后續(xù)處置方式以衛(wèi)生填埋為主。隨著污泥量的增加和人們環(huán)保意識的增強，衛(wèi)生填埋越來越不能滿足無害化處置的需要。因此又產(chǎn)生了許多后續(xù)污泥處置技術(shù)，如熱干化、堆肥、焚燒等。但這些技術(shù)的正常進行都依賴于污泥的脫水預(yù)處理及脫水的效果。目前，污泥脫水技術(shù)存在的主要問題是，泥餅含水率不達標，有毒有害氣體蔓延， 這既不符合國標要求，又對后續(xù)處理處置產(chǎn)生巨大影響。以“污泥濃縮+機械脫水+熱干化”為例，一個日產(chǎn)200噸含水率80%污泥的污水廠，如污泥含水率由80%升高到86%，將年增運費150萬元，年增熱干化處置費用1100萬元，經(jīng)濟費用增加的同時，影響熱干化工藝的穩(wěn)定運行。因此，如何降低脫水泥餅含水率是一個關(guān)乎經(jīng)濟和環(huán)境的重要問題。污泥中的水主要有毛細水、間隙水、吸附水和內(nèi)部水，普通的機械脫水能夠去除毛細水、間隙水和吸附水，難以去除內(nèi)部水，脫水后內(nèi)部水占比例在80%以上?？梢娒摮齼?nèi)部水是降低泥餅含水率的關(guān)鍵，而對污泥中的細胞進行破壁預(yù)處理是脫除污泥內(nèi)部水，從而降低泥餅含水率的一項重要技術(shù)。此外，細胞破壁還有利于污泥消化，提高產(chǎn)氣率。對采用 “濃縮+消化+機械脫水”的工藝同樣具有深遠的意義。因此，需要提出一種污泥細胞破壁的方法。目前，污泥細胞破壁的方法主要有高壓噴射法、珠磨法、超聲波法、微波法、加熱法、冷凍法、鹽法、臭氧氧化法、氯氣氧化法、濕式氧化法、堿解法、酸法和生物破解法即酶法等。方法眾多，各有特點，分別適用于不同的細胞破壁。但復(fù)雜的設(shè)備要求、操作和安全隱患的增加使得很多技術(shù)難以大規(guī)模的工程應(yīng)用。高壓噴射法、珠磨法、超聲波法、微波法、冷凍法等都需要一套特殊處理設(shè)備，且處理過程需較高能量的輸入；運行成本相對低的氯氣能與污泥中有機物反應(yīng)生成三氯甲烷等二次污染物；應(yīng)用鹽法時，需投加較大量的食鹽以提供細胞內(nèi)外的高滲透壓；而酸法會腐蝕現(xiàn)有金屬設(shè)備且污泥細胞破壁率效果不如堿法明顯。在細胞破壁技術(shù)里，有些破壁技術(shù)運行和投資費均非?？捎^，如臭氧具有超強氧化性， 可使污泥礦化、破解，但臭氧氧化法運行成本較高；濕式氧化法在高溫高壓下進行，對設(shè)備質(zhì)量要求高；污泥的酶法破解雖效果好，但其運行成本極高。污泥細胞破壁的“堿+熱”組合破解法相類似的方法也有應(yīng)用，但此法仍需要進一步降低堿投加量和供熱量。因此，需要提出一種更適用于污泥細胞破壁，特別是適用于城市生物污泥破壁的裝置及方法，以滿足污泥脫水工藝的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提出一種適用于市政生物污泥脫水的細胞破壁的裝置及方法。該裝置及方法是一種適合污泥細胞破壁的裝置及方法，也叫“堿+ 熱”組合破解法。類似的方法也有應(yīng)用，但本方法可將堿投加量降到最低，熱量提供降至最低，可以滿足脫水泥餅含水率降到75%以下的污泥破壁需求，能有效解決泥餅含水率高的問題，同時還能降低破壁預(yù)處理的費用，降低綜合處置成本。本裝置和方法從實際工程的經(jīng)濟可行來考慮，采用合理的PH值、加熱溫度以及加熱時間，以達到預(yù)期的效果。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種適用于市政生物污泥脫水的細胞破壁的裝置，其特征是設(shè)有用于加熱和加入堿液后的污泥進行混合攪拌和破壁反應(yīng)的調(diào)節(jié)池，在該調(diào)節(jié)池中設(shè)有攪拌器；設(shè)有熱水箱，該熱水箱設(shè)有帶熱水泵和閥門的熱水管， 該熱水管經(jīng)一個換熱器通入所述調(diào)節(jié)池；設(shè)有帶有泥泵和閥門的進泥管，該進泥管通入所述換熱器并從換熱器通入所述調(diào)節(jié)池；設(shè)有堿液池，該堿液池設(shè)有帶堿液泵和閥門的堿液管，該堿液管從堿液池通入所述調(diào)節(jié)池；該調(diào)節(jié)池連通用于排放破壁后應(yīng)后的污泥并進行脫水的排泥管、排泥泵、閥門和脫水機；所述脫水機與帶有濾液泵和閥門的用于將脫水機排放的濾液排出的濾液排放管，該濾液排放管通過所述換熱器；另外在所述調(diào)節(jié)池中設(shè)有堿濃度傳感器和溫度的溫度傳感器，兩傳感器與一個控制器信號連接，該控制器并與所述泥泵及其閥門、熱水泵及其閥門、堿液泵及其閥門、攪拌機電機、脫水機及其閥門進行控制連接。一種適用于市政生物污泥脫水的細胞破壁方法，其特征是包括以下步驟(1)進行預(yù)測試，取當下要進行破壁處理的污泥，進行加熱和加堿液，進行混合破壁反應(yīng)，初步確定污泥加熱的溫度、加堿濃度即加堿比例和混合反應(yīng)時間，并將該溫度、堿濃度值和反應(yīng)時間設(shè)置在控制器上；(2)堿液制備將NaOH片劑與自來水按照重量比8 100進行溶解，并用攪拌槳攪拌，攪拌30min左右固體完全溶解，調(diào)配濃度到2mol/L則制備完畢，放入堿液池；(3)向調(diào)節(jié)池排入污泥進行加熱預(yù)處理濃縮污泥在進入調(diào)節(jié)污泥PH值的調(diào)節(jié)池前進行加熱，加熱方式采用熱水循環(huán)管路的熱交換，啟動熱水箱加熱并進行熱水循環(huán)，并且在設(shè)備運行中，啟動脫水濾液管路回到水處理系統(tǒng)，在回途中流經(jīng)所述熱交換器，與濃縮污泥進行熱交換，溫度傳感器將熱交換后在調(diào)節(jié)池中的濃縮污泥溫度反映到控制器，控制器根據(jù)設(shè)置溫度調(diào)節(jié)熱水管路的循環(huán)熱水量；(4)加堿調(diào)節(jié)污泥PH值進行混合反應(yīng)將污泥導(dǎo)入調(diào)節(jié)池，加注第(2)步中制成的堿液，在調(diào)節(jié)池內(nèi)與濃縮污泥一同投加，堿液投加量以事先進行的小試結(jié)果為依據(jù)確定 PH值和混合污泥破壁反應(yīng)時間，預(yù)先設(shè)置在控制器上，調(diào)節(jié)池中混合污泥的PH經(jīng)堿濃度傳感器傳給所述控制器，根據(jù)實際PH值和設(shè)定PH值來自動調(diào)整堿液堿液的投放量；(5)啟動脫水機和濾液回流裝置在混合反應(yīng)時間達到設(shè)定時間后，控制器自動控制開啟排泥閥門和脫水機，進行污泥脫水程序，并啟動濾液排放閥門和濾液泵進行排放濾液程序；(6)定時檢測污泥混合反應(yīng)結(jié)果，調(diào)整污泥加熱溫度、加堿量和反應(yīng)時間，并對控制器的設(shè)定值進行調(diào)整，以達到最佳污泥破壁脫水效果。
(7)重復(fù)第(3)-(6)步。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的效果1.方法簡單易行。本方法采用添加堿及加熱的方式，兼顧污泥細胞破壁效果的同時，實現(xiàn)簡單易行的操作，熱交換和堿液添加都有成熟的技術(shù)應(yīng)用，控制指標簡單實用。2.費用低廉。相對于現(xiàn)有技術(shù)，堿投加設(shè)備簡單，熱交換技術(shù)也很成熟，增加的設(shè)備價格低廉；在運行費上，堿液比酶法、鹽法等價格低，熱交換用的熱水僅作為補充，主要熱源利用脫水后濾液，成本也很低。因此，本方案綜合考慮各項費用，實現(xiàn)經(jīng)濟運行。3.破壁效果明顯，且可一舉多得。經(jīng)試驗研究，本法的污泥細胞破壁明顯，能夠滿足市政污泥脫水的需要，處理后污泥脫水，泥餅含水率達到75%以下；降低泥餅含水率的同時，還能夠降低有機質(zhì)含量，減少臭氣產(chǎn)生；如果采用“濃縮+消化+機械脫水”的工藝路線，對濃縮污泥的破壁預(yù)處理可以增加消化的產(chǎn)氣率，提高消化水平。說明書附1是本發(fā)明的細胞破壁裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明，參見附圖
實施例本發(fā)明的市政生物污泥脫水的細胞破壁的裝置及方法在某污水處理廠進行具體實施，其裝置的設(shè)置是設(shè)有用于加熱和加入堿液后的污泥進行混合攪拌和破壁反應(yīng)的調(diào)節(jié)池4，在該調(diào)節(jié)池中設(shè)有攪拌器41 ；設(shè)有熱水箱1，該熱水箱設(shè)有帶熱水泵11和閥門12的熱水管13，該熱水管經(jīng)一個換熱器7通入所述調(diào)節(jié)池；設(shè)有帶有泥泵31和閥門32的進泥管3，該進泥管通入所述換熱器并從換熱器通入所述調(diào)節(jié)池；設(shè)有堿液池5，該堿液池設(shè)有帶堿液泵51和閥門52的堿液管53，該堿液管從堿液池通入所述調(diào)節(jié)池；該調(diào)節(jié)池連通用于排放破壁反應(yīng)后的污泥并進行脫水的排泥管、排泥泵、閥門和脫水機6 ；所述脫水機與帶有濾液泵61和閥門 62的用于將脫水機排放的濾液排出的濾液排放管63，該濾液排放管通過所述換熱器；另外在所述調(diào)節(jié)池中設(shè)有堿濃度傳感器和溫度的溫度傳感器，該兩傳感器與一個控制器信號連接，該控制器并與所述泥泵及其閥門、熱水泵及其閥門、堿液泵及其閥門、攪拌機電機、脫水機及其閥門進行控制連接。運用上述進行運行的方法是(1)進行預(yù)測試，取當下要進行破壁處理的污泥，進行加熱和加堿液，進行混合破壁反應(yīng)測試，確定污泥加熱的溫度為40°、加堿濃度即加堿比例為PH值為10，混合反應(yīng)時間為30min，并將該溫度、堿濃度值和反應(yīng)時間設(shè)置在控制器上；(2)堿液制備將NaOH片劑與自來水按照重量比8 100進行溶解，并用攪拌槳攪拌，攪拌30min左右固體完全溶解，調(diào)配濃度到2mol/L則制備完畢，放入堿液池；(3)向調(diào)節(jié)池排入污泥進行加熱預(yù)處理濃縮污泥在進入調(diào)節(jié)污泥PH值的調(diào)節(jié)池前進行加熱，加熱方式采用熱水循環(huán)管路的熱交換，啟動熱水箱加熱并進行熱水循環(huán)，并且在設(shè)備運行中，啟動脫水濾液管路回到水處理系統(tǒng)，在回途中流經(jīng)所述熱交換器，與濃縮污泥進行熱交換，溫度傳感器將熱交換后在調(diào)節(jié)池中的濃縮污泥溫度反映到控制器，控制器根據(jù)設(shè)置溫度調(diào)節(jié)熱水管路的循環(huán)熱水量；濃縮污泥溫度控制在40攝氏度左右；(4)加堿調(diào)節(jié)污泥PH值進行混合反應(yīng)將污泥導(dǎo)入調(diào)節(jié)池，加注第(2)步中制成的堿液，在調(diào)節(jié)池內(nèi)與濃縮污泥一同投加，堿液投加量以事先進行的小試結(jié)果為依據(jù)確定 PH值和混合污泥破壁反應(yīng)時間，預(yù)先設(shè)置在控制器上，調(diào)節(jié)池中混合污泥的PH經(jīng)堿濃度傳感器傳給所述控制器，根據(jù)實際PH值和設(shè)定PH值來自動調(diào)整堿液堿液的投放量；加熱后的濃縮污泥和堿液在調(diào)節(jié)池內(nèi)進行反應(yīng)的時間控制在35min，調(diào)節(jié)污泥PH值到10 ；(5)啟動脫水機和濾液回流裝置在混合反應(yīng)時間達到設(shè)定時間后，控制器自動控制開啟排泥閥門和脫水機，進行污泥脫水程序，并啟動濾液排放閥門和濾液泵進行排放濾液程序；(6)定時檢測污泥混合反應(yīng)結(jié)果，調(diào)整污泥加熱溫度、加堿量和反應(yīng)時間，并對控制器的設(shè)定值進行調(diào)整，以達到最佳污泥破壁脫水效果。(7)重復(fù)第(3)-(6)步。本實施例的效果大優(yōu)于傳統(tǒng)的濃縮方法，脫水泥餅含水率僅為72%，比常規(guī)方法脫水泥餅的含水率降低了 15個百分點，百噸泥餅的處理費用降低了 40%，而且大提高了處理效率，減少了對環(huán)境的污染。
權(quán)利要求
1.一種適用于市政生物污泥脫水的細胞破壁的裝置，其特征是設(shè)有用于加熱和加入堿液后的污泥進行混合攪拌和破壁反應(yīng)的調(diào)節(jié)池G)，在該調(diào)節(jié)池中設(shè)有攪拌器Gl)；設(shè)有熱水箱(1)，該熱水箱設(shè)有帶熱水泵(11)和閥門(1 的熱水管(13)，該熱水管經(jīng)一個換熱器(7)通入所述調(diào)節(jié)池；設(shè)有帶有泥泵(31)和閥門(3 的進泥管(3)，該進泥管通入所述換熱器并從換熱器通入所述調(diào)節(jié)池；設(shè)有堿液池(5)，該堿液池設(shè)有帶堿液泵(51)和閥門(5 的堿液管(53)，該堿液管從堿液池通入所述調(diào)節(jié)池；該調(diào)節(jié)池連通用于排放破壁反應(yīng)后的污泥并進行脫水的排泥管、排泥泵、閥門和脫水機(6)；所述脫水機與帶有濾液泵(61)和閥門(6 的用于將脫水機排放的濾液排出的濾液排放管(63)，該濾液排放管通過所述換熱器；另外在所述調(diào)節(jié)池中設(shè)有堿濃度傳感器和溫度的溫度傳感器，該兩傳感器與一個控制器信號連接，該控制器并與所述泥泵及其閥門、熱水泵及其閥門、堿液泵及其閥門、攪拌機電機、脫水機及其閥門進行控制連接。
2.利用權(quán)利要求1所述裝置的一種適用于市政生物污泥脫水的細胞破壁方法，其特征是包括以下步驟(1)進行預(yù)測試，取當下要進行破壁處理的污泥，進行加熱和加堿液，進行混合破壁反應(yīng)，初步確定污泥加熱的溫度、加堿濃度即加堿比例和混合反應(yīng)時間，并將該溫度、堿濃度值和反應(yīng)時間設(shè)置在控制器上；(2)堿液制備將NaOH片劑與自來水按照重量比8 100進行溶解，并用攪拌槳攪拌， 攪拌30min左右固體完全溶解，調(diào)配濃度到2mol/L則制備完畢，放入堿液池；(3)向調(diào)節(jié)池排入污泥進行加熱預(yù)處理濃縮污泥在進入調(diào)節(jié)污泥PH值的調(diào)節(jié)池前進行加熱，加熱方式采用熱水循環(huán)管路的熱交換，啟動熱水箱加熱并進行熱水循環(huán)，并且在設(shè)備運行中，啟動脫水濾液管路回到水處理系統(tǒng)，在回途中流經(jīng)所述熱交換器，與濃縮污泥進行熱交換，溫度傳感器將熱交換后在調(diào)節(jié)池中的濃縮污泥溫度反映到控制器，控制器根據(jù)設(shè)置溫度調(diào)節(jié)熱水管路的循環(huán)熱水量；(4)加堿調(diào)節(jié)污泥PH值進行混合反應(yīng)將污泥導(dǎo)入調(diào)節(jié)池，加注第(2)步中制成的堿液，在調(diào)節(jié)池內(nèi)與濃縮污泥一同投加，堿液投加量以事先進行的小試結(jié)果為依據(jù)確定PH值和混合污泥破壁反應(yīng)時間，預(yù)先設(shè)置在控制器上，調(diào)節(jié)池中混合污泥的PH經(jīng)堿濃度傳感器傳給所述控制器，根據(jù)實際PH值和設(shè)定PH值來自動調(diào)整堿液堿液的投放量；(5)啟動脫水機和濾液回流裝置在混合反應(yīng)時間達到設(shè)定時間后，控制器自動控制開啟排泥閥門和脫水機，進行污泥脫水程序，并啟動濾液排放閥門和濾液泵進行排放濾液程序；(6)定時檢測污泥混合反應(yīng)結(jié)果，調(diào)整污泥加熱溫度、加堿量和反應(yīng)時間，并對控制器的設(shè)定值進行調(diào)整，以達到最佳污泥破壁脫水效果；(7)重復(fù)第(3)-(6)步。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于市政生物污泥脫水的細胞破壁的裝置和方法，設(shè)有調(diào)節(jié)池、攪拌器；設(shè)有熱水箱、熱水泵、熱水管，該熱水管經(jīng)換熱器通入調(diào)節(jié)池；設(shè)有泥泵、閥門和進泥管，該進泥管經(jīng)換熱器通入所述調(diào)節(jié)池；設(shè)有堿液池、堿液泵、堿液管，通入所述調(diào)節(jié)池；調(diào)節(jié)池連通脫水機，脫水機排放的濾液通過換熱器排放；調(diào)節(jié)池有堿濃度、溫度傳感器和控制器并與泥泵及、水泵、堿液泵、攪拌機電機、脫水機及其閥門控制連接。破壁方法1.進行預(yù)測試，2.堿液制備；3.向調(diào)節(jié)池排入污泥進行加熱預(yù)處理；4.加堿調(diào)節(jié)污泥pH值進行混合反應(yīng)；5.啟動脫水機和濾液回流裝置；6.定時檢測污泥混合反應(yīng)結(jié)果，達到最佳污泥破壁脫水效果；7.重復(fù)第3-6步。本發(fā)明適用于污泥脫水前的破壁，結(jié)構(gòu)完善，操作簡單，效果非常好。
文檔編號C02F11/14GK102173556SQ20111002258
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月20日
發(fā)明者盧長松, 張輝, 梁遠, 甘一萍, 胡俊 申請人:北京城市排水集團有限責(zé)任公司