一种剩余污泥强化酶解及碳源回用装置的制作方法

1.本实用新型涉及环保领域，具体地说，涉及一种剩余污泥强化酶解及碳源回用装置。


背景技术：

2.活性污泥法是一种污水的好氧生物处理法，活性污泥法及其衍生改良工艺是污水处理中被使用最广泛的方法。但是伴随着污水的净化,污水处理厂产生的污泥处理及处置问题也日趋突显,很多污水处理厂已经面临污泥难于处置的窘境,污泥成了多数污水处理厂亟待解决的问题。
3.剩余污泥主要是由具有活性的微生物、微生物自身氧化残余物、附在活性污泥表面上尚未降解或难以降解的有机物和无机物四部分组成。其中以活体微生物为最主要的组成部分，它包括细菌、真菌、原生动物和后生动物等各种微生物。
4.目前，我国污泥的处置方法主要有填埋、焚烧、制砖、堆肥等，但这些方法不能满足环境保护和可持续发展的要求，并且根据资料《城市污泥不同处理处置方式的成本和效益分析》(文章编号1672-2175(2006) 02-0234-05)得出结论：
5.(1)污泥堆肥成本随电价变化约300～350￥/t，堆肥销售可以补偿部分处理成本，使污泥堆肥达到微利水平,但占地面积大，处理时间长。
6.(2)污泥填埋操作简单，但其成本约500～760￥/t，高于堆肥处理。考虑到土地资源日益稀缺及二次污染问题，且从发达国家的经验来看污泥填埋将逐步受到限制，因此其应用比例应逐渐减少。
7.(3)污泥焚烧减量效果最明显，但其初始投资及运行费用最高，综合成本约771～1000￥/t。其设备维护复杂，如果对尾气处理不当会造成二次污染。
8.根据以上结论可以看出污水处理厂的污泥处置成本很高，不完全统计传统污泥处理及处置方法所产生的费用占到整个污水处理厂运行费用的25％-65％。所以降低污泥处理成本，并使污泥得到资源化利用是当前解决剩余污泥的最好途径。
9.另一方面为缓解和控制水体的富营养化，国家制定的污水排放标准越来越严格，然而，当前大部分污水处理厂普遍存在低碳相对高氮磷的水质特点，由于有机物含量偏低，采用常规脱氮工艺无法满足缺氧反硝化阶段对碳源的需求，导致反硝化过程受阻，大大影响了污水处理厂脱氮效果，尤其进入低温季节情况更为严重。
10.为了解决这一问题，可以通过向缺氧区投加外碳源，以补充碳源的方式提高反消化速率，实践证明，投加碳源是污水处理厂解决这类问题的重要手段。
11.目前市面上常用的碳源有甲醇、乙酸、乙酸钠、面粉、葡萄糖、生物质碳源、啤酒废水、垃圾渗滤液及污泥水解上清液等，外碳源的投加，必定会增加污泥的产量，而污泥处理成本很高，这个是选择碳源必须考虑到的重要一项，并且外加碳源的采购、储运、投加等均会大大增加污水厂的运行成本，以上碳源中，只有污泥水解上清液碳源可以直接由污水厂内部提供，在污泥减容的同时还减少了碳源运输储存等方面的问题，所以它是目前比较有
优势的碳源获取途径。


技术实现要素：

12.本实用新型就是为了解决污水处理厂进水低碳且相对高氮磷造成碳源不足、反硝化过程受阻、需要外加碳源以及传统方法对剩余污泥的处理及处置成本高、剩余污泥没有得到合理资源化利用的问题，提供一种剩余污泥强化酶解及碳源回用装置。
13.为此，本实用新型提供一种剩余污泥强化酶解及碳源回用装置，其设有污泥浓缩池、高效沉淀池和厌氧池，还设有臭氧共混反应器、酶解反应池、碳源储存罐和生物营养液浓缩设备；所述污泥浓缩池与所述臭氧共混反应器相连；所述高效沉淀池与所述碳源储存罐相连；其中，所述共混反应器用于产生羟基自由基与污泥发生反应；所述酶解反应池用于将污泥酶解为水溶性碳水化合物；所述高效沉淀池用于进行进行固液分离，不溶性无机物质或泥沙颗粒沉淀，分离出上清液；所述碳源储存罐用于储存所述高效沉淀池产生的上清液。
14.优选的，所述臭氧共混反应器设有臭氧发生器和高效共混反应器；所述高效共混反应器用于将污泥被羟基自由基氧化解体破坏。
15.优选的，所述高效共混反应器，设有外腔、内腔和锥腔；所述锥腔由两个锥形壳体底面连接形成，其包括锥腔上体和锥腔下体；所述锥腔上体底部侧面设有锥腔出水口，顶部设有锥腔进水口；所述内腔由内腔壳体套装在所述锥腔上体形成，所述锥腔与所述内腔通过锥腔上体底部侧面锥腔出水孔连通；所述外腔由外腔壳体套装在所述内腔和锥腔外形成，所述外腔与所述内腔之间通过管路连通。
16.优选的，所述外腔顶部设有排气口，所述排气口上装有排气阀。
17.优选的，所述臭氧共混反应器设有出水口；所述酶解反应池设有进水口、出水口、酶解剂投加装置、均质搅拌装置；所述酶解反应池进水口与臭氧共混反应器出水口连接。
18.优选的，所述酶解剂投加装置采用具有自动调配、搅拌、投加功能的多腔加药装置投加，投加点为所述酶解反应池进水口处。
19.优选的，所述均质搅拌装置采用桨叶搅拌器，安装于所述酶解反应池中心。
20.优选的，所述高效沉淀池设有进水口、出水口以及排泥口；所述高效沉淀池进水口与所述酶解反应池出水口连接；所述排泥口连接有污泥脱水装置，将排泥口排出的沉淀物脱水处理。
21.优选的，所述碳源储存罐设有进水口与出水口；碳源储存罐进水口与所述高效沉淀池出水口连接，碳源储存罐出水口分别连接所述厌氧池和所述生物营养液浓缩设备；所述生物营养液浓缩设备用于将水溶性有机物碳源浓缩制备营养液。
22.本实用新型具有以下有益效果：
23.1.本实用新型使用的臭氧共混反应器，通过强氧化性的羟基自由基与污泥发生反应，能破环污泥胶质团，破坏菌群的细胞壁，降解传统生化法无法降解的分子量大、结构复杂、难生化降解的有机物，并且能够氧化污泥中的氰化物，硫化物和重金属等有毒有害物质。
24.2.本实用新型提供一种剩余污泥强化酶解及碳源回用技术可以解决目前现有技术方法污泥处理处置成本高的问题，通过污水厂自给自足，将污泥合理资源化利用，污泥减
量化同时解决污水处理厂碳源不足的问题，减少了碳源采购、运输、储存等成本的增加，有效的降低了污水处理厂的运行成本。
25.以下结合附图对本实用新型做进一步详细描述。
附图说明
26.图1是本实用新型剩余污泥强化酶解及碳源回用装置结构示意图；
27.图2是本实用新型臭氧共混反应器结构示意图；
28.图3是本实用新型高效共混反应器结构示意图。
29.图中符号说明：
30.1.供气气源；2.止回阀；3.电磁阀；4.气体流量计；5.臭氧发生器； 6.止回阀；7.球阀；8.射流器；9.高压水泵；10.电动阀；11.压力传感器；12.锥腔；13.内腔；14.外腔；15.压力表；16.背压阀；17.排气阀； 18.汽水分离器；19.气体干燥器；20.止回阀；21.气体流量计；22.外腔出水口；23.排气口；24.锥腔出水口；25.锥腔进水口；26.内腔出水口； 27.外腔进水口；28催化反应器箱体；29.超声波发射器；30.催化剂载体； 31.催化反应器进水口；32.催化反应器出水口；33.催化反应器出水管路； 34.cod在线检测设备；41.污泥浓缩池；42.臭氧共混反应器；43.酶解剂投加装置；44.酶解反应池；45.高效沉淀池；46.碳源储存罐；47.厌氧池；48.生物营养液浓缩设备。
具体实施方式
31.下面结合实施例对本实用新型做进一步描述。
32.本实用新型提供一种剩余污泥强化酶解及碳源回用装置，其设有污泥浓缩池41、高效沉淀池45和厌氧池47、臭氧共混反应器42、酶解反应池44、碳源储存罐46和生物营养液浓缩设备48；污泥浓缩池41与所述臭氧共混反应器42相连；高效沉淀池45与碳源储存罐46相连；臭氧共混反应器42用于产生羟基自由基与污泥发生反应；酶解反应池44用于将污泥酶解为水溶性碳水化合物；高效沉淀池45用于进行进行固液分离，不溶性无机物质或泥沙颗粒沉淀，分离出上清液；碳源储存罐46用于储存所述高效沉淀池45产生的上清液。
33.臭氧共混反应器42包括臭氧发生器和高效气液共混反应器；污泥在高效共混反应器内被羟基自由基氧化解体破坏。
34.酶解反应池44设有进水口、出水口、酶解剂投加装置43、均质搅拌装置；酶解反应池44进水口与臭氧共混反应器42出水口连接。酶解剂投加装置43采用具有自动调配、搅拌、投加功能的多腔加药装置投加，投加点为所述酶解反应池进水口处。
35.均质搅拌装置采用桨叶搅拌器，安装于酶解反应池44中心。
36.高效沉淀池45设有进水口、出水口以及排泥口；高效沉淀池45进水口与酶解反应池44出水口连接；排泥口连接有污泥脱水装置，将排泥口排出的沉淀物脱水处理。
37.碳源储存罐46设有进水口与出水口；碳源储存罐46进水口与高效沉淀池45出水口连接，碳源储存罐46出水口分别连接厌氧池47(缺氧池)和生物营养液浓缩设备48。
38.生物营养液浓缩设备48可将水溶性有机物碳源浓缩制备供其他作物使用的营养液。
39.如图2、3所示，本发实用新型中的臭氧共混反应器设有供气气源1 与臭氧发生器5
通过管路连接，连接管路上依次装有止回阀2，电磁阀3 和气体流量计4；臭氧发生器5出气口与射流器8进气口连通，连接管路上依次装有止回阀6和球阀7；污水管路接入高压水泵9进水口；高压水泵9出水口与射流器8进水口连通，连接管路上依次装有电动阀10和压力传感器11；射流器8出水口与锥腔12的锥腔进水口25连通；锥腔12 出水口24与内腔13连通；内腔13出水口26与外腔14进水口27通过管路连通，连接管路上依次装有压力表15和背压阀16；外腔14底部设有出水口22；外腔14顶部设有排气口23，排气口23上装有排气阀17；排气阀17与臭氧发生器5进气管路接通，连接管路上依次装有汽水分离器18、气体干燥器19、止回阀20、气体流量计21，管路末端连接位置位于气体流量计4之后；出水口22与催化反应器28进水口31连接；催化反应器28底部安装有超声波发射器29，内部填充有催化剂载体30；催化反应器28出水管路33安装有cod在线检测设备34。
40.如图3所示，本实用新型中的高效共混反应器，其设有锥腔12、内腔13和外腔14；锥腔12由两个锥形壳体底面连接形成，其包括锥腔上体和锥腔下体；锥腔上体底部侧面设有锥腔出水口24，顶部设有锥腔进水口25；内腔13由内腔壳体套装在锥腔上体形成，锥腔12与内腔13通过锥腔上体底部侧面锥腔出水口24连通；外腔14由外腔壳体套装在内腔13和锥腔12外形成，外腔14与内腔13之间通过管路连通；外腔14 顶部设有排气口23，排气口23上装有排气阀。
41.本实用新型的工作过程如下：
42.(1)将污泥浓缩池1的污泥泵入臭氧共混反应器42，臭氧在臭氧共混反应器42的作用下产生大量高浓度的羟基自由基(
·
oh)与污泥发生反应；此过程通过强氧化性的羟基自由基与污泥发生反应，使得大量的污泥絮体表面的胞外聚合物被破坏，污泥的絮体结构被破坏，污泥分散解体，释放出原絮体内部的有机物质；在通过氧化使释放出的有机物质细胞壁破碎并进一步分散溶解，使得污泥中更多的絮体胶质团变成易被分解的自由体，同时污泥絮体内及细胞内的重金属离子也随之溶出到水中，被羟基自由基氧化处理；
43.(2)臭氧共混反应后42的污泥进入酶解反应池44，通过酶解剂投加装置43在酶解反应池44进水口处投加适量酶解剂(生物复合酶、细胞裂解酶)，并对酶解反应池进行搅拌均质，分散解体的污泥在再酶解剂的酶解作用下，有机物质被酶解为水溶性碳水化合物，少量污泥为不溶性无机物质或泥砂颗粒；
44.(3)酶解后的混合液通入高效沉淀池45，在高效沉淀池内45水溶性碳水化合物与不溶无机物和泥沙颗粒分层沉淀，不溶性无机物质或泥沙颗粒等为沉淀物，沉淀物排出后脱水处理，水溶性碳水化合物为上清液，上清液排入碳源储存罐46，碳源储存罐46内碳源可直接排入厌氧池 7(缺氧池)利用或进一步浓缩提取作为生物营养液，提供给其他作物使用。