一种污泥处理系统及其处理工艺技术方案

本发明专利技术公开了一种污泥处理系统处理工艺，处理系统包括人工湿地系统，所述人工湿地系统包括由下到上依次设于人工湿地主体内的厌氧污泥处理室、支撑分离层、填料层、污泥渗滤液层和水生植物，所述污泥处理系统还包括厌氧污泥输送机构、与厌氧污泥处理室及污泥渗滤液层外连电路形成的微生物燃料电池，所述厌氧污泥输送机构朝向厌氧污泥处理室输送厌氧污泥且通过支撑分离层分离泥水并向上逐渐渗透形成所述污泥渗滤液层。利用污泥微生物对污泥有机物催化降解，完成稳定化，利用CW‑MFC特殊结构达到污泥固液分离的效果。

A sludge treatment system and its treatment process

The invention discloses a sludge treatment system treatment process, the treatment system includes an artificial wetland system, the artificial wetland system includes an anaerobic sludge treatment room, a support separation layer, a filler layer, a sludge percolation liquid layer and aquatic plants arranged in the main body of the artificial wetland from bottom to top, the sludge treatment system also includes an anaerobic sludge conveying mechanism and an anaerobic sludge treatment room And a microbial fuel cell formed by an external circuit of the sludge percolate layer. The anaerobic sludge conveying mechanism transports the anaerobic sludge toward the anaerobic sludge treatment room and separates the sludge water through a support separation layer and gradually penetrates upward to form the sludge percolate layer. The sludge microorganism is used to catalyze the degradation of sludge organics, and the stabilization is completed. The special structure of CW \u2011 MFC is used to achieve the effect of solid-liquid separation of sludge.

【技术实现步骤摘要】
一种污泥处理系统及其处理工艺
本专利技术属于污泥处理及其资源化利用
，具体涉及一种污泥处理系统及其处理工艺。
技术介绍
随着当今人口的快速增长和经济的迅速发展，引起生活污水和工业废水排放量的不断增加，从而进一步造成城市剩余污泥产量的迅速增加。污泥中含有大量有机营养物质、难降解和不可降解成分，如不经过适宜的处理处置，将会引起严重的环境问题，对动植物和人类健康造成极大危害。目前，城市污泥的主要处理方法有土地利用、填埋、焚烧和海洋倾倒等，但这些方法都没有很好地解决污泥对环境的二次污染以及作为资源加以合理利用的问题。近些年，国内外学者系统的对剩余污泥微生物燃料电池(MFC)进行过研究，指出剩余污泥MFC在多种操作条件下均具有稳定的产电效能，对于高盐度污泥而言，MFC仍有较强的耐受能力。因此，MFC在城市剩余污泥处理方面具有巨大的潜力。鉴于人工湿地(CW)内部系统具有天然的氧化还原电势梯度，因此人工湿地具有通过改造其结构而构建成微生物燃料电池-人工湿地系统(CW-MFC)的可能，此系统为污泥处理处置和资源化利用开辟了新的思路和技术方法。CW-MFC技术由于创新性和高效性在近年来被广泛地开发。如何实现CW-MFC系统在处理城市剩余污泥时，无需额外的电能输入，能同步实现泥水分离和有机污染物降解，在产电的同时实现污泥的稳定化和无害化，是迫切需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术旨在解决现有技术中存在的技术问题。为此，本专利技术提供一种污泥处理系统及其处理工艺，目的是同步实现泥水分离和有机污染物降解。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种污泥处理系统，包括人工湿地系统，所述人工湿地系统包括由下到上依次设于人工湿地主体内的厌氧污泥处理室、支撑分离层、填料层、污泥渗滤液层和水生植物，所述污泥处理系统还包括厌氧污泥输送机构、与厌氧污泥处理室及污泥渗滤液层外连电路形成的微生物燃料电池，所述厌氧污泥输送机构朝向厌氧污泥处理室输送厌氧污泥且通过支撑分离层分离泥水并向上逐渐渗透形成所述污泥渗滤液层。所述支撑分离层包括具有孔隙的托板，托板与人工湿地主体的下部区域围合形成所述厌氧污泥处理室。所述厌氧污泥处理室内设有支撑托板的支撑柱。优选的，支撑柱为三个，三个支撑柱均布固定在人工湿地主体底部的厌氧污泥反应室内，支撑柱的顶部支撑带孔(孔径为3mm)的钢托板，用于支撑人工湿地各填料层和防止湿地填料混入污泥反应室中。所述填料层包括陶粒层和设于陶粒层上的细沙层，所述陶粒层的粒径大于支撑分离层的孔隙。优选的，所述陶粒层中陶粒的粒径为4-10mm，细沙层中细沙的粒径为0.5-1mm，陶粒和细沙的填充高度分别为8cm。所述微生物燃料电池包括阳极碳布、阴极碳布以及连接阳极碳布与阴极碳布形成闭合回路的外连接线路，所述阳极碳布设于厌氧污泥处理室内，所述阴极碳布设于填料层顶端的固定网上。优选的，固定网为不锈钢网，阴极碳布放置于不锈钢网上，阴极碳布由铜导线接出并通过外电阻箱连接阳极碳布。污泥渗滤液层的高度为8-10cm，可使阴极碳布完全浸入在污泥渗滤液中。所述厌氧污泥输送机构包括厌氧污泥池、蠕动泵和输送管路，所述蠕动泵通过输送管路将厌氧污泥池内的厌氧污泥输送入厌氧污泥处理室的污泥进样口。所述厌氧污泥池设有可密封的进泥口和排气孔，所述排气孔上设有单向排气阀。优选的，阳极碳布及阴极碳布的接头处均采用环氧导电胶密封防止腐蚀。所述污泥处理室设有排泥口和接种口。优选的，所述人工湿地主体的底部设置坡度并在相对较低的一侧与底面齐平处设置所述排泥口。所述厌氧污泥的含水率在95％以上、pH在5-9之间。所述人工湿地主体对应设置填料层的侧壁下端设有排水口。所述水生植物为菖蒲、千屈菜、睡莲、芦苇、美人蕉中的一种或多种植物组合。所述人工湿地主体的顶端设有承载板，承载板上设有放置水生植物的槽孔，水生植物的根系位于污泥渗滤液层中。所述污泥处理系统的处理工艺，包括如下步骤：步骤一、进泥：向厌氧污泥处理室内输送入厌氧污泥，待污泥灌满厌氧污泥处理室后，后续进入的污泥在支撑分离层处完成泥水分离，污泥固相留在厌氧污泥处理室，污泥液相自下而上渗入填料层并逐渐向上渗透，当污泥渗滤液充满污泥渗滤液层后停止进泥；步骤二、启动处理系统：在反应温度为25.0～35.0℃、外接电阻为1000Ω的条件下进行启动运行，以城镇污水处理厂的厌氧消化污泥为阳极接种源，恒温富集驯化产电菌，定期从接种口进样到厌氧污泥处理室，当系统的输出电压逐渐增加时，即完成该系统的启动；步骤三、系统连续运行：当系统输出电压下降到50mV时，先通过排水口排空湿地系统中的污泥渗滤液，后将处理后的污泥通过排泥口排出，即完成一个处理周期；之后，再重新利用蠕动泵进泥，待输出电压出现较小波动、且持续稳定出现较高输出电压时，开始新的一个处理周期。系统连续运行一段时间后，记录系统的输出电压，定期采样测定污泥的COD、ORP、TP/TN，对处理过程进行实时调控。本专利技术的原理：利用人工湿地系统天然存在的氧化还原电位梯度构建CW-MFC，污泥进入人工湿地后依次在钢托板、湿地填料基质的过滤作用下完成泥水分离；滞留在MFC阳极中的脱水污泥有机物作为电子供体，产电的同时完成污泥有机物分解和稳定化作用；同时在人工湿地的植物、填料基质和微生物等的共同作用下，实现污泥及其滤液污染物去除和产能的目标。本专利技术实现了从湿地底部进泥和完成对污泥的泥水分离及处理过程，不仅通过MFC的作用强化了传统人工湿地对污泥稳定化及其滤液处理的效果，而且便于稳定后的污泥从人工湿地系统排出和资源化利用，同时通过污泥处理过程的进泥和排泥过程能有效解决人工湿地处理污泥系统堵塞问题。本专利技术的有益效果：1、本专利技术的CW-MFC系统利用污泥微生物对污泥有机物催化降解，完成稳定化，利用CW-MFC特殊结构达到污泥固液分离的效果，同时借助系统的植物和基质作用净化污泥渗滤液中的N/P、重金属等污染物，最终完成对污泥的稳定化、减量化和无害化处理。本系统避免了污泥对环境造成二次污染，具有很好的环境效益，达到变废为宝的效果。2、本专利技术的CW-MFC系统不需要额外的电能输入，采用蠕动泵的方式连接厌氧污泥池和CW-MFC系统，操作简便，且系统运行周期短，有较好的普适度。附图说明本说明书包括以下附图，所示内容分别是：图1是本专利技术的结构示意图。图中标记为：1、厌氧污泥处理室，2、污泥渗滤液层，3、水生植物，4、托板，5、支撑柱，6、陶粒层，7、细沙层，8、阳极碳布，9、阴极碳布，10、电阻箱，11、排泥口，12、接种口，13、排水口，14、厌氧污泥池，15、蠕动泵，16、进泥口，17、排气孔。具体实施方式下面对照附图，通过对实施例的描述，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本专利技术的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。需要说明的是，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种污泥处理系统，包括人工湿地系统，其特征在于，所述人工湿地系统包括由下到上依次设于人工湿地主体内的厌氧污泥处理室、支撑分离层、填料层、污泥渗滤液层和水生植物，所述污泥处理系统还包括厌氧污泥输送机构、与厌氧污泥处理室及污泥渗滤液层外连电路形成的微生物燃料电池，所述厌氧污泥输送机构朝向厌氧污泥处理室输送厌氧污泥且通过支撑分离层分离泥水并向上逐渐渗透形成所述污泥渗滤液层。/n

【技术特征摘要】
1.一种污泥处理系统，包括人工湿地系统，其特征在于，所述人工湿地系统包括由下到上依次设于人工湿地主体内的厌氧污泥处理室、支撑分离层、填料层、污泥渗滤液层和水生植物，所述污泥处理系统还包括厌氧污泥输送机构、与厌氧污泥处理室及污泥渗滤液层外连电路形成的微生物燃料电池，所述厌氧污泥输送机构朝向厌氧污泥处理室输送厌氧污泥且通过支撑分离层分离泥水并向上逐渐渗透形成所述污泥渗滤液层。


2.根据权利要求1所述污泥处理系统，其特征在于，所述支撑分离层包括具有孔隙的托板，托板与人工湿地主体的下部区域围合形成所述厌氧污泥处理室。


3.根据权利要求2所述污泥处理系统，其特征在于，所述厌氧污泥处理室内设有支撑托板的支撑柱。


4.根据权利要求1所述污泥处理系统，其特征在于，所述填料层包括陶粒层和设于陶粒层上的细沙层，所述陶粒层的粒径大于支撑分离层的孔隙。


5.根据权利要求1所述污泥处理系统，其特征在于，所述微生物燃料电池包括阳极碳布、阴极碳布以及连接阳极碳布与阴极碳布形成闭合回路的外连接线路，所述阳极碳布设于厌氧污泥处理室内，所述阴极碳布设于填料层顶端的固定网上。


6.根据权利要求1所述污泥处理系统，其特征在于，所述厌氧污泥输送机构包括厌氧污泥池、蠕动泵和输送管路，所述蠕动泵通过输送管路将厌氧污泥池内的厌氧污泥输送入厌氧污泥处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐大勇，刘婷婷，张苗，杨伟伟，王璐，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34