厌氧消化污泥热水解和超声波联合预处理系统技术方案

一种厌氧消化污泥热水解和超声波联合预处理系统，包括储泥罐、污泥预热装置、热水解反应罐、蒸汽发生装置和超声波反应器，储泥罐和污泥预热装置之间以及污泥预热装置与热水解反应罐之间均连接有污泥泵，热水解反应罐与超声波反应器之间连接有热交换装置和污泥泵，污泥预热装置与热交换装置之间设有回热管，蒸汽发生装置通过设有阀门的管道与热水解反应罐连接。上述系统采用热水解和超声波对厌氧消化污泥联合预处理，不但可以提高污泥的水解速率，而且可以短超声破解的时间，降低预处理的能耗，可以使污泥更好的做到无害化、减量化、稳定化，并达到资源化。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种对厌氧消化污泥进行预处理的系统，属于厌氧消化污泥预处理
技术背景对城市污水处理厂产生污泥的处理处置，目前主要的方法可以分为好氧消化、厌氧消化、污泥干化、化学稳定、堆肥、焚烧以及填埋等34种工艺技术。对比厌氧消化工艺，其它的污泥处理处置方法存在着污泥稳定性差、工艺耗能高、污泥脱水性能差、对病源微生物的灭活作用弱等问题。通过对各种工艺的成熟性、技术优越性和经济性的全面评估，发现无论从经济、资源回收和可持续发展的各个角度来看，厌氧消化都是一项优势技术。厌氧消化的优点是有机质经消化产生了能源，残余物可作肥料。目前厌氧消化已应用于多个领域，如工业废水处理、城市垃圾的处理及潜在能源的开发。厌氧消化是在无氧条件下有机物质被厌氧菌分解产生甲烷和二氧化碳的过程，污泥厌氧消化一般分为三个阶段水解阶段、产酸阶段、产甲烷阶段，其中水解阶段被认为是污泥厌氧消化的限速步骤，主要原因是污泥中大多数有机物存在于微生物细胞内，微生物细胞的细胞壁是一个稳定的半刚性结构，起着保护细胞的作用。细胞壁属于生物难降解惰性物质，细胞壁水解较为困难，导致污泥厌氧消化过程需要较长的时间。在实际运用中，传统的污泥厌氧消化技术却也存在着反应速度慢、污泥停留时间长、池体庞大、操作管理复杂、发酵周期长(20 30天)等问题。
技术实现思路
针对现有的传统的污泥厌氧消化技术存在的反应速度慢、耗能高、处理周期过长、池体体积庞大、操作管理复杂、产气中甲烷含量低等缺点，本技术提供一种过程简单、能耗低、厌氧消化效率高的厌氧消化污泥热水解和超声波联合预处理的系统。本技术的厌氧消化污泥热水解和超声波联合预处理系统，采用以下技术方案该系统，包括储泥罐、污泥预热装置、热水解反应罐、蒸汽发生装置和超声波反应器，储泥罐和污泥预热装置之间以及污泥预热装置与热水解反应罐之间均连接有污泥泵，热水解反应罐与超声波反应器之间连接有热交换装置和污泥泵，污泥预热装置与热交换装置之间设有回热管，蒸汽发生装置通过设有阀门的管道与热水解反应罐连接。上述系统对厌氧消化污泥预处理时，先利用热水解反应罐进行热水解，再通过超声波反应器进行超声波处理，利用热水解和超声波的组合方式对污泥的破解效果会明显优于超声波或热水解的单独处理方法，经过热和超声波联合预处理，可以很好的改变污泥各项理化性质，减少了污泥体积，大幅增强了污泥的脱水性能，提高了消化污泥的缓冲能力，使污泥更为稳定，臭味减少，并减少污泥水解时间，缩短厌氧消化周期，提高污泥产气量，使厌氧消化效率得到很大提高。本技术采用热水解和超声波对厌氧消化污泥联合预处理，不但可以提高污泥的水解速率，而且可以短超声破解的时间，降低预处理的能耗，可以使污泥更好的做到无害化、减量化、稳定化，并达到资源化。附图说明附图是本技术的系统结构示意框图。其中1、储泥罐，2、污泥预热装置，3、热水解反应罐，4、蒸汽发生装置，5、阀门，6、管道，7、热交换装置，8、超声波反应器，9、污泥泵，10、污泥泵，11、回热管，12、污泥泵。具体实施方式如附图所示，本技术的厌氧消化污泥热水解和超声波联合预处理系统包括储泥罐I、污泥预热装置2、热水解反应罐3、蒸汽发生装置4和超声波反应器8，储泥罐I、污 泥预热装置2、热水解反应罐3和超声波反应器8均为现有通用设备，蒸汽发生装置4采用现有蒸汽锅炉。热水解反应罐3的罐体顶部设有泄压阀，上部设有进料口，进料口处设进料阀，底部设有卸料斗，卸料斗的底部设有卸料阀。储泥罐I和污泥预热装置2之间连接有污泥泵9，污泥预热装置2与热水解反应罐3之间连接有污泥泵10，热水解反应罐3与超声波反应器8之间连接有热交换装置7和污泥泵12。热交换装置7采用现有通用热交换设备。同时污泥预热装置2与热交换装置7之间设有回热管11。蒸汽发生装置4通过管道6与热水解反应罐3连接，管道6上设有阀门5。上述系统对厌氧消化污泥进行预处理的具体过程如下所述污泥在储泥罐I中浓缩后通过污泥泵9泵入污泥预热装置2，同时通过回热管11将热交换装置7中的蒸汽回用于污泥预热装置2中，利用热交换装置7中的蒸汽余热与污泥进行混合，使污泥的温度升高到50°C -60°C。然后将经预热后的污泥通过污泥泵10泵入热水解反应罐3内，泵入的污泥体积不超过罐体内部体积的二分之一，打开管道6上的阀门5，使热蒸汽持续进入热水解反应罐3内，将热水解反应罐3内温度控制在118°C _122°C，压力达到3个大气压，并在该温度和压力下下保持30分钟。污泥在热水解反应罐内经过高温，可以使微生物絮体解体，细胞部分破裂，污泥中有机物质及细胞内结合水被释放。在热水解反应罐3内经热水解处理后的污泥经过热交换器后再通过污泥泵12进入超声波反应器8内，进行超声波处理，处理过程中超声波通过空化作用和热解作用对污泥絮体进行破解，低频率的超声波对污泥的分解效果更好。超声波在低频率情况下能够对液体中的介质产生周期性的挤压，从而产生大的空穴气泡，当空穴气泡达到一定体积时则会破裂产生强有力的水流喷射，而喷射的同时在液体中产生很强的剪切力，这种力量很容易打破细胞壁使有机物释放，经过超声波处理的污泥，其细胞壁的破解作用将更为彻底。运用热水解和超声波的联合污泥强化作用，可以破坏污泥中微生物的细胞结构及细胞壁，使污泥絮体结构发生变化，细胞内的内含物溶出，进入水相，在胞外酶的作用下快速水解为小分子化合物，有效提高污泥厌氧消化效率。经过热水解和超声波处理后的污泥直接进入厌氧消化反应系统。权利要求1. 一种厌氧消化污泥热水解和超声波联合预处理系统，包括储泥罐、污泥预热装置、热水解反应罐、蒸汽发生装置和超声波反应器，其特征是储泥罐和污泥预热装置之间以及污泥预热装置与热水解反应罐之间均连接有污泥泵，热水解反应罐与超声波反应器之间连接有热交换装置和污泥泵，污泥预热装置与热交换装置之间设有回热管，蒸汽发生装置通过设有阀门的管道与热水解反应罐连接。专利摘要一种厌氧消化污泥热水解和超声波联合预处理系统，包括储泥罐、污泥预热装置、热水解反应罐、蒸汽发生装置和超声波反应器，储泥罐和污泥预热装置之间以及污泥预热装置与热水解反应罐之间均连接有污泥泵，热水解反应罐与超声波反应器之间连接有热交换装置和污泥泵，污泥预热装置与热交换装置之间设有回热管，蒸汽发生装置通过设有阀门的管道与热水解反应罐连接。上述系统采用热水解和超声波对厌氧消化污泥联合预处理，不但可以提高污泥的水解速率，而且可以短超声破解的时间，降低预处理的能耗，可以使污泥更好的做到无害化、减量化、稳定化，并达到资源化。文档编号C02F11/00GK202785921SQ20122050252公开日2013年3月13日 申请日期2012年9月27日 优先权日2012年9月27日专利技术者刘长青, 冉小珊, 廖足良, 毕学军, 程丽华, 张峰 申请人:青岛理工大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种厌氧消化污泥热水解和超声波联合预处理系统，包括储泥罐、污泥预热装置、热水解反应罐、蒸汽发生装置和超声波反应器，其特征是：储泥罐和污泥预热装置之间以及污泥预热装置与热水解反应罐之间均连接有污泥泵，热水解反应罐与超声波反应器之间连接有热交换装置和污泥泵，污泥预热装置与热交换装置之间设有回热管，蒸汽发生装置通过设有阀门的管道与热水解反应罐连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘长青，冉小珊，廖足良，毕学军，程丽华，张峰，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：实用新型
国别省市：