專利名稱：厭氧消化污泥熱水解和超聲波聯(lián)合預(yù)處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種對厭氧消化污泥進(jìn)行預(yù)處理的系統(tǒng)，屬于厭氧消化污泥預(yù)處理技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景對城市污水處理廠產(chǎn)生污泥的處理處置，目前主要的方法可以分為好氧消化、厭氧消化、污泥干化、化學(xué)穩(wěn)定、堆肥、焚燒以及填埋等34種工藝技術(shù)。對比厭氧消化工藝，其它的污泥處理處置方法存在著污泥穩(wěn)定性差、工藝耗能高、污泥脫水性能差、對病源微生物的滅活作用弱等問題。通過對各種工藝的成熟性、技術(shù)優(yōu)越性和經(jīng)濟(jì)性的全面評估，發(fā)現(xiàn)無論從經(jīng)濟(jì)、資源回收和可持續(xù)發(fā)展的各個角度來看，厭氧消化都是一項優(yōu)勢技術(shù)。厭氧消化的優(yōu)點是有機(jī)質(zhì)經(jīng)消化產(chǎn)生了能源，殘余物可作肥料。目前厭氧消化已應(yīng)用于多個領(lǐng)域，如工業(yè)廢水處理、城市垃圾的處理及潛在能源的開發(fā)。厭氧消化是在無氧條件下有機(jī)物質(zhì)被厭氧菌分解產(chǎn)生甲烷和二氧化碳的過程，污泥厭氧消化一般分為三個階段水解階段、產(chǎn)酸階段、產(chǎn)甲烷階段，其中水解階段被認(rèn)為是污泥厭氧消化的限速步驟，主要原因是污泥中大多數(shù)有機(jī)物存在于微生物細(xì)胞內(nèi)，微生物細(xì)胞的細(xì)胞壁是一個穩(wěn)定的半剛性結(jié)構(gòu)，起著保護(hù)細(xì)胞的作用。細(xì)胞壁屬于生物難降解惰性物質(zhì)，細(xì)胞壁水解較為困難，導(dǎo)致污泥厭氧消化過程需要較長的時間。在實際運用中，傳統(tǒng)的污泥厭氧消化技術(shù)卻也存在著反應(yīng)速度慢、污泥停留時間長、池體龐大、操作管理復(fù)雜、發(fā)酵周期長(20 30天)等問題。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有的傳統(tǒng)的污泥厭氧消化技術(shù)存在的反應(yīng)速度慢、耗能高、處理周期過長、池體體積龐大、操作管理復(fù)雜、產(chǎn)氣中甲烷含量低等缺點，本實用新型提供一種過程簡單、能耗低、厭氧消化效率高的厭氧消化污泥熱水解和超聲波聯(lián)合預(yù)處理的系統(tǒng)。本實用新型的厭氧消化污泥熱水解和超聲波聯(lián)合預(yù)處理系統(tǒng)，采用以下技術(shù)方案該系統(tǒng)，包括儲泥罐、污泥預(yù)熱裝置、熱水解反應(yīng)罐、蒸汽發(fā)生裝置和超聲波反應(yīng)器，儲泥罐和污泥預(yù)熱裝置之間以及污泥預(yù)熱裝置與熱水解反應(yīng)罐之間均連接有污泥泵，熱水解反應(yīng)罐與超聲波反應(yīng)器之間連接有熱交換裝置和污泥泵，污泥預(yù)熱裝置與熱交換裝置之間設(shè)有回?zé)峁?，蒸汽發(fā)生裝置通過設(shè)有閥門的管道與熱水解反應(yīng)罐連接。上述系統(tǒng)對厭氧消化污泥預(yù)處理時，先利用熱水解反應(yīng)罐進(jìn)行熱水解，再通過超聲波反應(yīng)器進(jìn)行超聲波處理，利用熱水解和超聲波的組合方式對污泥的破解效果會明顯優(yōu)于超聲波或熱水解的單獨處理方法，經(jīng)過熱和超聲波聯(lián)合預(yù)處理，可以很好的改變污泥各項理化性質(zhì)，減少了污泥體積，大幅增強(qiáng)了污泥的脫水性能，提高了消化污泥的緩沖能力，使污泥更為穩(wěn)定，臭味減少，并減少污泥水解時間，縮短厭氧消化周期，提高污泥產(chǎn)氣量，使厭氧消化效率得到很大提高。[0008]本實用新型采用熱水解和超聲波對厭氧消化污泥聯(lián)合預(yù)處理，不但可以提高污泥的水解速率，而且可以短超聲破解的時間，降低預(yù)處理的能耗，可以使污泥更好的做到無害化、減量化、穩(wěn)定化，并達(dá)到資源化。

附圖是本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意框圖。其中1、儲泥罐，2、污泥預(yù)熱裝置，3、熱水解反應(yīng)罐，4、蒸汽發(fā)生裝置，5、閥門，6、管道，7、熱交換裝置，8、超聲波反應(yīng)器，9、污泥泵，10、污泥泵，11、回?zé)峁埽?2、污泥泵。
具體實施方式
如附圖所示，本實用新型的厭氧消化污泥熱水解和超聲波聯(lián)合預(yù)處理系統(tǒng)包括儲泥罐I、污泥預(yù)熱裝置2、熱水解反應(yīng)罐3、蒸汽發(fā)生裝置4和超聲波反應(yīng)器8，儲泥罐I、污 泥預(yù)熱裝置2、熱水解反應(yīng)罐3和超聲波反應(yīng)器8均為現(xiàn)有通用設(shè)備，蒸汽發(fā)生裝置4采用現(xiàn)有蒸汽鍋爐。熱水解反應(yīng)罐3的罐體頂部設(shè)有泄壓閥，上部設(shè)有進(jìn)料口，進(jìn)料口處設(shè)進(jìn)料閥，底部設(shè)有卸料斗，卸料斗的底部設(shè)有卸料閥。儲泥罐I和污泥預(yù)熱裝置2之間連接有污泥泵9，污泥預(yù)熱裝置2與熱水解反應(yīng)罐3之間連接有污泥泵10，熱水解反應(yīng)罐3與超聲波反應(yīng)器8之間連接有熱交換裝置7和污泥泵12。熱交換裝置7采用現(xiàn)有通用熱交換設(shè)備。同時污泥預(yù)熱裝置2與熱交換裝置7之間設(shè)有回?zé)峁?1。蒸汽發(fā)生裝置4通過管道6與熱水解反應(yīng)罐3連接，管道6上設(shè)有閥門5。上述系統(tǒng)對厭氧消化污泥進(jìn)行預(yù)處理的具體過程如下所述污泥在儲泥罐I中濃縮后通過污泥泵9泵入污泥預(yù)熱裝置2，同時通過回?zé)峁?1將熱交換裝置7中的蒸汽回用于污泥預(yù)熱裝置2中，利用熱交換裝置7中的蒸汽余熱與污泥進(jìn)行混合，使污泥的溫度升高到50°C -60°C。然后將經(jīng)預(yù)熱后的污泥通過污泥泵10泵入熱水解反應(yīng)罐3內(nèi)，泵入的污泥體積不超過罐體內(nèi)部體積的二分之一，打開管道6上的閥門5，使熱蒸汽持續(xù)進(jìn)入熱水解反應(yīng)罐3內(nèi)，將熱水解反應(yīng)罐3內(nèi)溫度控制在118°C _122°C，壓力達(dá)到3個大氣壓，并在該溫度和壓力下下保持30分鐘。污泥在熱水解反應(yīng)罐內(nèi)經(jīng)過高溫，可以使微生物絮體解體，細(xì)胞部分破裂，污泥中有機(jī)物質(zhì)及細(xì)胞內(nèi)結(jié)合水被釋放。在熱水解反應(yīng)罐3內(nèi)經(jīng)熱水解處理后的污泥經(jīng)過熱交換器后再通過污泥泵12進(jìn)入超聲波反應(yīng)器8內(nèi)，進(jìn)行超聲波處理，處理過程中超聲波通過空化作用和熱解作用對污泥絮體進(jìn)行破解，低頻率的超聲波對污泥的分解效果更好。超聲波在低頻率情況下能夠?qū)σ后w中的介質(zhì)產(chǎn)生周期性的擠壓，從而產(chǎn)生大的空穴氣泡，當(dāng)空穴氣泡達(dá)到一定體積時則會破裂產(chǎn)生強(qiáng)有力的水流噴射，而噴射的同時在液體中產(chǎn)生很強(qiáng)的剪切力，這種力量很容易打破細(xì)胞壁使有機(jī)物釋放，經(jīng)過超聲波處理的污泥，其細(xì)胞壁的破解作用將更為徹底。運用熱水解和超聲波的聯(lián)合污泥強(qiáng)化作用，可以破壞污泥中微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)及細(xì)胞壁，使污泥絮體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，細(xì)胞內(nèi)的內(nèi)含物溶出，進(jìn)入水相，在胞外酶的作用下快速水解為小分子化合物，有效提高污泥厭氧消化效率。經(jīng)過熱水解和超聲波處理后的污泥直接進(jìn)入?yún)捬跸磻?yīng)系統(tǒng)。
權(quán)利要求1. 一種厭氧消化污泥熱水解和超聲波聯(lián)合預(yù)處理系統(tǒng)，包括儲泥罐、污泥預(yù)熱裝置、熱水解反應(yīng)罐、蒸汽發(fā)生裝置和超聲波反應(yīng)器，其特征是儲泥罐和污泥預(yù)熱裝置之間以及污泥預(yù)熱裝置與熱水解反應(yīng)罐之間均連接有污泥泵，熱水解反應(yīng)罐與超聲波反應(yīng)器之間連接有熱交換裝置和污泥泵，污泥預(yù)熱裝置與熱交換裝置之間設(shè)有回?zé)峁埽羝l(fā)生裝置通過設(shè)有閥門的管道與熱水解反應(yīng)罐連接。
專利摘要一種厭氧消化污泥熱水解和超聲波聯(lián)合預(yù)處理系統(tǒng)，包括儲泥罐、污泥預(yù)熱裝置、熱水解反應(yīng)罐、蒸汽發(fā)生裝置和超聲波反應(yīng)器，儲泥罐和污泥預(yù)熱裝置之間以及污泥預(yù)熱裝置與熱水解反應(yīng)罐之間均連接有污泥泵，熱水解反應(yīng)罐與超聲波反應(yīng)器之間連接有熱交換裝置和污泥泵，污泥預(yù)熱裝置與熱交換裝置之間設(shè)有回?zé)峁埽羝l(fā)生裝置通過設(shè)有閥門的管道與熱水解反應(yīng)罐連接。上述系統(tǒng)采用熱水解和超聲波對厭氧消化污泥聯(lián)合預(yù)處理，不但可以提高污泥的水解速率，而且可以短超聲破解的時間，降低預(yù)處理的能耗，可以使污泥更好的做到無害化、減量化、穩(wěn)定化，并達(dá)到資源化。
文檔編號C02F11/00GK202785921SQ20122050252
公開日2013年3月13日 申請日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者劉長青, 冉小珊, 廖足良, 畢學(xué)軍, 程麗華, 張峰 申請人:青島理工大學(xué)