本實用新型涉及一種冷凍和超聲波聯(lián)合深度脫水處理系統(tǒng)，屬于廢水處理中污泥處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

污泥是污水生化處理過程中形成的副產(chǎn)物。通常污泥不僅含水率、有機物含量高，同時還含有大量病原菌、寄生蟲，和其他如重金屬等難降解的有毒有害物質(zhì)，因此妥善處理污泥一直是當(dāng)今世界各國十分關(guān)注的研究課題。傳統(tǒng)的污泥脫水方法是通過添加絮凝劑、助濾劑進行調(diào)理，然后通過壓濾機或離心脫水機進行機械脫水，再進行干化、碳化等，最后進行焚燒，或外運填埋、制肥等?，F(xiàn)用助濾劑，如無機鹽類助濾劑，主要是電解質(zhì)物質(zhì)在水中離解后電離出大量離子，離子可以中和擴散在水中帶電的顆粒，帶電顆粒與同極性水分子吸附作用較強，脫水時也就相應(yīng)更困難，顆粒由于失去電性，同極性分子的作用力就減弱了，脫水變得比較容易。即使不同助濾劑、絮凝劑需要的用量會有所不同，藥劑投加量也通常按污泥干重百分比來計量。因此藥劑的投入一方面增加的運行成本，同時藥劑會殘留在污泥中，增加后續(xù)工序的污泥處理量。另一方面，藥劑的投放較易影響到污泥的理化性質(zhì)，從而影響后續(xù)污泥的資源化利用。因此藥劑的使用應(yīng)合理加以限制，并盡量優(yōu)化工藝，從而讓污泥處置在資源化與減量化中達(dá)到平衡。

冷凍技術(shù)又稱凍融，污泥冷凍過程中，污泥顆粒逐漸下壓收縮濃集，而污泥的水分則向冷凍界面移動。由于冷凍層的迅速形成，有一部分污泥顆粒妨礙了水的流動，因而在新的冷凍界面重新冷凍，使得濃集后的污泥顆粒被關(guān)閉在冷凍層中間，濃集污泥固體層中的水分由于引力而脫水。冷凍融解后，膠體性質(zhì)完全被破壞，污泥顆粒得以迅速凝集沉降。凍融會造成細(xì)胞破裂，使得污泥的脫水性和沉降性有了很大的提高。由于通常需對污泥進行多次的冷凍和解凍，因此該過程的能量、時間的消耗較大，且若污泥含水率過大，由于水的比熱容很大，與含水率低的污泥相比，能耗和時間消耗也進一步加大。

超聲波處理能夠改變和破壞污泥的絮體結(jié)構(gòu)，適當(dāng)功率的超聲波可以使菌膠團性質(zhì)發(fā)生明顯變化，從而改善污泥的脫水性和沉降性，是一種有效的污泥預(yù)處理技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述不足，本實用新型的目的在于提供一種冷凍、超聲波聯(lián)合深度脫水處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有處理污泥效果好，處理成本、時間合理，無環(huán)境污染等特點。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下：

一種冷凍和超聲波聯(lián)合深度脫水處理系統(tǒng)，其特征在于，包括原生污泥池、超聲波預(yù)處理單元、污泥脫水處理單元、污泥冷凍融解單元和泥餅處理單元；其中，所述超聲波預(yù)處理單元包括超聲波調(diào)理池，所述污泥脫水處理單元包括至少一臺污泥離心脫水機和至少一臺高壓板框壓濾機，所述污泥冷凍融解單元包括至少一間污泥冷凍融解室；所述原生污泥池輸出的污泥依次進入超聲波調(diào)理池、至少一臺污泥離心脫水機、至少一間污泥冷凍融解室、至少一臺高壓板框壓濾機和泥餅處理單元得到脫水處理完畢的污泥。

按上述方案，優(yōu)選地，當(dāng)所述至少一臺污泥離心脫水機的數(shù)量為兩臺或以上時，所述兩臺或以上污泥離心脫水機并列設(shè)置；當(dāng)所述至少一間污泥冷凍融解室的數(shù)量為兩間或以上時，所述兩間或以上污泥冷凍融解室并列設(shè)置；當(dāng)所述至少一臺高壓板框壓濾機的數(shù)量為兩臺或以上時，所述兩臺或以上高壓板框壓濾機并列設(shè)置。

按上述方案，優(yōu)選地，所述超聲波預(yù)處理單元還包括設(shè)置于所述超聲波調(diào)理池內(nèi)的攪拌器。所述攪拌器可調(diào)節(jié)攪拌速率的范圍是0-80r/min，所述超聲波調(diào)理池可調(diào)節(jié)的超聲波頻率范圍是20-30KHz，超聲波密度范圍是0.1-1W/mL。

按上述方案，優(yōu)選地，所述超聲波調(diào)理池內(nèi)還設(shè)置有多個溫度測量裝置，可監(jiān)控內(nèi)部不同區(qū)域的污泥溫度

按上述方案，優(yōu)選地，所述污泥冷凍融解單元可調(diào)節(jié)的溫度范圍為-30℃～40℃，所述至少一間污泥冷凍融解室內(nèi)設(shè)置有多個溫度測量裝置，可監(jiān)控內(nèi)部不同區(qū)域的污泥溫度。

按上述方案，優(yōu)選地，所述泥餅處理單元包括混合破碎機和脫水污泥倉，所述混合破碎機的污泥進料口與所述至少一臺高壓板框壓濾機的污泥出料口相連，所述混合破碎機的污泥出料口與所述脫水污泥倉的污泥進料口相連。

按上述方案，優(yōu)選地，所述冷凍和超聲波聯(lián)合深度脫水處理系統(tǒng)還包括濾液回收單元，所述濾液回收單元包括濾液集水池和濾液回流泵，由至少一臺污泥離心脫水機和至少一臺高壓板框壓濾機產(chǎn)生的濾液均進入至濾液集水池，濾液集水池輸出的濾液再經(jīng)過濾液回流泵輸送至污水廠。

按上述方案，優(yōu)選地，所述原生污泥池、超聲波調(diào)理池、冷凍/融解室、脫水污泥倉或濾液集水池中的一種或兩種以上裝置內(nèi)設(shè)有稱重模塊；所述稱重模塊的作用是實時了解內(nèi)部污泥重量。

按上述方案，優(yōu)選地，所述超聲波預(yù)處理單元還包括用于加藥至超聲波調(diào)理池的加藥裝置。

按上述方案，更優(yōu)選地，所述加藥裝置包括絮凝劑藥罐和絮凝劑控制閥，所述絮凝劑藥罐的出料口與超聲波調(diào)理池的加料口連接，所述絮凝劑藥罐內(nèi)設(shè)有稱重模塊；所述絮凝劑控制閥的作用是控制絮凝劑投加速度，所述稱重模塊的作用是實時了解內(nèi)部藥物重量。

本實用新型原理如下：

本實用新型首先采用了超聲波技術(shù)，利用空化作用，即利用超聲波在污泥中的液體進行傳播，從而使液體微粒劇烈振動，在液體內(nèi)部產(chǎn)生空洞，空洞的迅速脹大和閉合，導(dǎo)致微粒間的猛烈撞擊，從而使水和油發(fā)生乳化，以破壞細(xì)胞壁，同時可以根據(jù)污泥性質(zhì)與工藝需要，選擇性的添加少量或不添加絮凝劑，以最大限度減少對藥劑依賴的情況下提高污泥的脫水性和沉降性。將經(jīng)過一定程度超聲波處理后的污泥經(jīng)過污泥離心脫水機對污泥進行初步脫水工作。經(jīng)過初步脫水的污泥將會利用冷凍技術(shù)破壞污泥膠體性質(zhì)，污泥顆粒得以迅速凝集沉降。同時污泥中的有機物質(zhì)和離子影響了污泥的冷凍過程與效果，以進一步破壞細(xì)胞壁，從而最大限度地在不使用任何藥劑或者使用盡可能少的藥劑情況下提高污泥的脫水性和沉降性。

前述使用該類脫水機的原因是：由于后續(xù)使用板框壓濾，生成的濾餅需要進一步破碎，另一方面，若不進行初步脫水，由于污泥含水率過大，且水的比熱容很大，后續(xù)冷凍工藝所需的能耗和空間更大，與含水率低的污泥相比，整體工藝的能耗和時間消耗會明顯增大，因此從工藝整體考慮，需增加離心脫水的過程。通過多次試驗，該污泥最后通過高壓板框壓濾機之后生成的濾餅可達(dá)到令人滿意的含水率。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：

1、本實用新型提供的冷凍和超聲波聯(lián)合深度脫水處理系統(tǒng)可以根據(jù)污泥性質(zhì)與工藝需要，選擇性的添加少量或不添加絮凝劑，以最大限度減少對藥劑依賴的情況下提高污泥的脫水性和沉降性。

2、本實用新型提供的冷凍和超聲波聯(lián)合深度脫水處理系統(tǒng)處理污泥效果好，處理成本、時間合理，無環(huán)境污染等特點。

附圖說明

圖1所示為本實用新型實施例提供的冷凍和超聲波聯(lián)合深度脫水處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

1、原生污泥池，2、第一螺旋輸送機，3、超聲波調(diào)理池，4、第二螺旋輸送機，5、攪拌器，6、污泥離心脫水機，7、第三螺旋輸送機，8、污泥冷凍融解室，9、第四螺旋輸送機，10、濾液集水池，11、濾液回流泵，12、第一皮帶輸送機，13、高壓板框壓濾機，14、混合破碎機，15、第二皮帶輸送機，16、脫水污泥倉，17、第三皮帶輸送機，18、外送系統(tǒng)，19、絮凝劑藥罐，20、絮凝劑控制閥。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例及附圖，對本實用新型做出進一步詳細(xì)說明，但本實用新型的實施方式不僅限于此。

實施例

參照如圖1，本實施例提供的冷凍和超聲波聯(lián)合深度脫水處理系統(tǒng)主要包括原生污泥池1、超聲波預(yù)處理單元、污泥脫水處理單元、污泥冷凍融解單元、泥餅處理單元和濾液回收單元；其中，所述超聲波預(yù)處理單元包括超聲波調(diào)理池3，所述污泥脫水處理單元包括一臺污泥離心脫水機6和一臺高壓板框壓濾機13，所述污泥冷凍融解單元包括一間污泥冷凍融解室8，所述泥餅處理單元包括混合破碎機14和脫水污泥倉16，所述濾液回收單元包括濾液集水池10和濾液回流泵11。

由原生污泥池1輸出的污泥依次進入超聲波調(diào)理池3、污泥離心脫水機6、泥冷凍融解室8、高壓板框壓濾機13、混合破碎機14和脫水污泥倉16得到脫水處理完畢的污泥。

由污泥離心脫水機6和高壓板框壓濾機13產(chǎn)生的濾液均進入至濾液集水池10，濾液集水池10輸出的濾液再經(jīng)過濾液回流泵11輸送至污水廠。

進一步地，所述超聲波預(yù)處理單元還包括用于加藥至超聲波調(diào)理池3的加藥裝置，可根據(jù)污泥性質(zhì)，選擇性添加適量藥劑。所述加藥裝置包括絮凝劑藥罐19和絮凝劑控制閥20，絮凝劑藥罐19的出料口與超聲波調(diào)理池3的加料口連接，絮凝劑藥罐19內(nèi)設(shè)有稱重模塊，可實時了解內(nèi)部藥物的重量。

進一步地，所述超聲波調(diào)理池3內(nèi)設(shè)有置攪拌器5，可調(diào)節(jié)攪拌速率；所述超聲波調(diào)理池3可調(diào)節(jié)內(nèi)部超聲波密度，所述超聲波調(diào)理池3內(nèi)還設(shè)有多個溫度測量裝置可監(jiān)控內(nèi)部不同區(qū)域的污泥溫度。

進一步地，所述污泥冷凍融解單元可調(diào)節(jié)內(nèi)部溫度，使污泥溫度達(dá)到-30℃～40℃，且冷凍/融解室8設(shè)有多個溫度測量裝置可監(jiān)控內(nèi)部不同區(qū)域污泥溫度；污泥不需反復(fù)冷凍與融解反復(fù)交替，只需一次冷凍與融解；污泥冷凍融解室8可同時完成冷凍和融解兩個過程。

進一步地，所述的各類倉、室、罐即原生污泥池1、污泥冷凍融解室8、超聲波調(diào)理池3、濾液集水池10、脫水污泥倉16均設(shè)有稱重模塊，可實時了解內(nèi)部對應(yīng)物質(zhì)的重量。

參見圖1，本實施例提供的冷凍和超聲波聯(lián)合深度脫水處理系統(tǒng)的污泥脫水過程具體如下：

1)污泥超聲波預(yù)處理階段：污水廠剩余污泥儲存在原生污泥池1中，池中污泥通過第一螺旋輸送機2輸送至超聲波調(diào)理池3，根據(jù)污泥性質(zhì)，將絮凝劑藥罐19中的絮凝劑通過調(diào)節(jié)絮凝劑控制閥20按一定速度投入超聲波調(diào)理池3中，將超聲波設(shè)定一定的超聲波密度(超聲波密度范圍0.1-1W/mL)和時間，調(diào)理池內(nèi)的攪拌器控制裝置5調(diào)至一定轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)速范圍為0-120r/min)，使藥劑、污泥溫度盡量均勻；

2)離心脫水階段：將經(jīng)過預(yù)處理后的污泥通過第二螺旋輸送機4輸送至污泥離心脫水機6中進行脫水，可使污泥含水率下降到70％，濾液通過管道輸送至濾液收集池10中，同時初步脫水污泥通過第三螺旋輸送機7輸送至污泥冷凍融解室8；

3)污泥冷凍階段：設(shè)置污泥冷凍融解室8的溫度至-5℃～-30℃，冷凍時間為10-30小時；

4)污泥融解階段：冷凍階段結(jié)束后，將污泥冷凍融解室8的溫度設(shè)置在15℃～40℃進行融解；

5)板框脫水階段：將經(jīng)過融解后的污泥通過第四螺旋輸送機9輸送至高壓板框壓濾機13內(nèi)進行脫水，可使污泥含水率下降至小于50％；

6)泥餅與濾液處理階段：高壓板框壓濾機13產(chǎn)生的濾餅將自動落入第一皮帶輸送機12中，并通過其將污泥輸送至混合破碎機14；泥餅在混合破碎機14內(nèi)進行破碎，成為粉末狀，通過第二皮帶輸送機15輸送至脫水污泥倉16，再通過第三皮帶輸送機17輸送至外送系統(tǒng)外運18；另一方面將高壓板框壓濾機13產(chǎn)生的濾液輸送至濾液收集池10，通過濾液回流泵11回流至污水廠。