一种可回收碳源的新型污泥热水解处理系统的制作方法

本实用新型属于污泥处理技术领域，尤其是涉及一种可回收碳源的新型污泥热水解处理系统。

背景技术：

由于我国大部分污水处理厂的进水cod含量较低，原进水碳源的不足，导致脱氮除磷的效果不理想，n、p排放不达标的问题日益严重。大部分现有污水厂采用外加碳源药剂的方式来解决这一问题，但是购置碳源会导致运营成本的增加，还与低能耗、低化学品投加的宗旨相违背。

污水厂每天会产生大量的污泥，这些污泥中含有大量的cod，同时也含有大量的泥沙、氨氮和磷等。污泥厂常规的处理方式有填埋和堆肥技术，填埋会造成土地和水资源的二次污染；而堆肥则需要投加辅料，并在堆肥过程中产生臭气，肥料的品质较低。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决上述问题，设计了一种可回收碳源的新型污泥热水解处理系统。

实现上述目的本实用新型的技术方案为，一种可回收碳源的新型污泥热水解处理系统，包括调质池、与调质池相接的接触反应器、与接触反应器出口相接的板框脱水机、与板框脱水机液相出口相接的鸟粪石反应器和与鸟粪石反应器出口相接的鸟粪石分离装置，所述板框脱水机的固相出口与鸟粪石反应器之间还设置有固相处理装置，所述固相处理装置与接触反应器之间还设置有热回收装置。

所述固相处理装置包括与板框脱水机相接的泥饼焚烧炉、接设于泥饼焚烧炉出口的酸浸反应罐和接设于酸浸反应罐与鸟粪石反应器之间的离心机。

所述热回收装置包括余热蒸汽锅炉，所述余热蒸汽锅炉接设于泥饼焚烧炉和接触反应器之间。

酸浸反应罐上接设有第一加药装置，所述鸟粪石反应器上接设有第二加药装置和第三加药装置。

所述第一加药装置内设有酸性溶液，所述酸性溶液为硫酸或者盐酸中的一种。

所述第二加药装置内设有含镁化合物。

所述第三加药装置内设有碱性药剂，所述碱性药剂为naoh或者cao中的一种。

所述调质池、酸浸反应罐和鸟粪石反应器中均装设有搅拌装置。

所述余热蒸汽锅炉包括余热回收管、安装在余热回收管内的热管、接设于余热回收管一端的烟气进口、接设于余热回收管另一端的省煤器、接设于省煤器上烟气出口、安装在余热回收管上的燃气冲击波吹灰装置。

所述燃气冲击波吹灰装置包括储气罐、空气压缩柜、乙炔供给柜、混合点火柜、冲击波发生罐和喷管，所述空气压缩柜的入口与储气罐的出口相接，所述空气压缩柜的出口与混合点火柜的入口相接，所述乙炔供给柜的出口与混合点火柜的入口相接，所述混合点火柜的出口与冲击波发生罐的入口相接，所述冲击波发生罐的出口与喷管相接，所述喷管穿设在余热回收管的管壁上。

利用本实用新型技术方案制作的一种可回收碳源的新型污泥热水解处理系统，其有益效果为：

1、本实用新型通过热水解作用，破坏了污泥的絮体结构，升高了污泥的含固率，使得cod的溶解率增加，并通过补加镁盐和不外加磷盐的鸟粪石沉淀法降低了废液中氨氮和磷的含量，为污水厂提供了碳源，极大地降低了成本；

2、热水解作用能耗大，本实用新型可以通过处理后的污泥自身焚烧产生的热量继续回用到热水解过程中，降低了热量损失和能源消耗，节省了成本。

3、余热蒸汽锅炉上设置有燃气冲击波吹灰装置，能够对余热回收管进行吹扫，使余热回收管管壁和热管上的积灰脱落，提高换热效率。

附图说明

图1是实施例1系统示意图；

图2是实施例2系统示意图；

图3是余热蒸汽锅炉结构示意图。

图中：1、调质池；2、接触反应器；3、板框脱水机；4、泥饼焚烧炉；5、余热蒸汽锅炉；6、酸浸反应罐；7、第一加药装置；8、离心机；9、鸟粪石反应器；10、第二加药装置；11、第三加药装置；12、鸟粪石分离装置；13、搅拌装置；14、余热回收管；15、热管；16、烟气进口；17、省煤器；18、烟气出口；19、灰斗；20、储气罐；21、空气压缩柜；22、乙炔供给柜；23、混合点火柜；24、冲击波发生罐；25、喷管；26；污泥；27、净化烟气；28、鸟粪石肥料；29、碳源。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明：

实施例1：如图1所示，一种可回收碳源的新型污泥热水解处理系统，包括调质池1、与调质池1相接的接触反应器2、与接触反应器2出口相接的板框脱水机3、与板框脱水机3液相出口相接的鸟粪石反应器9和与鸟粪石反应器9出口相接的鸟粪石分离装置12，所述板框脱水机3的固相出口与鸟粪石反应器9之间还设置有固相处理装置，所述固相处理装置包括与板框脱水机3相接的泥饼焚烧炉4、接设于泥饼焚烧炉4出口的酸浸反应罐6和接设于酸浸反应罐6与鸟粪石反应器9之间的离心机8，酸浸反应罐6上接设有第一加药装置7，所述鸟粪石反应器9上接设有第二加药装置10和第三加药装置11，所述第一加药装置7内设有酸性溶液，所述酸性溶液为硫酸或者盐酸中的一种，所述第二加药装置10内设有含镁化合物，所述第三加药装置11内设有碱性药剂，所述碱性药剂为naoh或者cao中的一种，所述调质池1、酸浸反应罐6和鸟粪石反应器9中均装设有搅拌装置13。

则基于上述系统的处理流程为：

步骤一：在调质池1内对来样污泥26加水，启动调质池1内的搅拌装置13搅拌调节，调节至污泥26的含水率在95％；

步骤二：将调解后的污泥26送入接触反应器2中，在140℃的温度下进行20min的热水解反应，在热水解的过程中，污泥26内的微生物细胞壁破解，从而破坏污泥26的絮体结构，使污泥26的溶解性增加；

步骤三：经热水解后的污泥26进入板框脱水机3中进行机械脱水，在此过程中，污泥26的含水率会降至40％，脱水后的滤液内cod的含量为20000mg/l，氨氮的含量为2000mg/l，随后，将滤液经由板框脱水机3的液相出口直接送入鸟粪石反应器9中，而泥饼则经过固相出口进入泥饼焚烧炉4内；

步骤四：泥饼焚烧炉4内对板框脱水机3脱水后的泥饼进行850℃的焚烧，得出焚烧后的炉渣并送入酸浸反应罐6中；

步骤五：焚烧产生的炉渣进入到酸浸反应罐6中后，通过第一加药装置7向其中投加硫酸或者盐酸溶液，固液比至少为150ml/g，同时启动酸浸反应罐6内的搅拌装置13进行反应，搅拌的速度为120r/min，反应时间为2小时，即可浸出炉渣中的磷，且浸出率为80％，浸出上清液中磷的含量为600mg/l，随后通过离心机8将炉渣与浸出的上清液分离，再将上清液输送至鸟粪石反应器9中；

步骤六：板框脱水机3脱水后的滤液以及酸浸反应罐6浸出的上清液在鸟粪石反应器9中进行搅拌反应，首先，通过第三加药装置11投加naoh溶液调节鸟粪石反应器9中的ph至8.5，随后，再通过第二加药装置10向鸟粪石反应器9中外加含镁化合物如mgso4、mgo、mg(oh)2、mgcl2等，搅拌进行鸟粪石结晶沉淀反应：mg²⁺+nh4⁺+po4^3-+h2o＝mgnh4po46h2o，搅拌装置13搅拌的时间为30min；

步骤七：鸟粪石反应器9内的溶液反应完后，输送至鸟粪石分离装置12中，将沉淀与上清液分离，得到的沉淀就是鸟粪石的粗品，能够用于制备鸟粪石肥料28，而分离出的上清液则回流至污水厂，将其中的碳源29进行回收。

实施例2：如图2所示，一种可回收碳源的新型污泥热水解处理系统，包括调质池1、与调质池1相接的接触反应器2、与接触反应器2出口相接的板框脱水机3、与板框脱水机3液相出口相接的鸟粪石反应器9和与鸟粪石反应器9出口相接的鸟粪石分离装置12，所述板框脱水机3的固相出口与鸟粪石反应器9之间还设置有固相处理装置，所述固相处理装置与接触反应器2之间还设置有热回收装置，所述固相处理装置包括与板框脱水机3相接的泥饼焚烧炉4、接设于泥饼焚烧炉4出口的酸浸反应罐6和接设于酸浸反应罐6与鸟粪石反应器9之间的离心机8，所述热回收装置包括余热蒸汽锅炉5，所述余热蒸汽锅炉5接设于泥饼焚烧炉4和接触反应器2之间，酸浸反应罐6上接设有第一加药装置7，所述鸟粪石反应器9上接设有第二加药装置10和第三加药装置11，所述第一加药装置7内设有酸性溶液，所述酸性溶液为硫酸或者盐酸中的一种，所述第二加药装置10内设有含镁化合物，所述第三加药装置11内设有碱性药剂，所述碱性药剂为naoh或者cao中的一种，所述调质池1、酸浸反应罐6和鸟粪石反应器9中均装设有搅拌装置。

则基于上述系统的处理流程为：

步骤一：在调质池1内对来样污泥26加水，启动调质池1内的搅拌装置13搅拌调节，调节至污泥26的含水率在90％；

步骤二：将调解后的污泥26送入接触反应器2中，在180℃的温度下进行60min的热水解反应，在热水解的过程中，污泥26内的微生物细胞壁破解，从而破坏污泥26的絮体结构，使污泥26的溶解性增加；

步骤三：经热水解后的污泥28进入板框脱水机3中进行机械脱水，在此过程中，污泥26的含水率会降至30％，脱水后的滤液内cod的含量为30000mg/l，氨氮的含量为3000mg/l，随后，将滤液经由板框脱水机3的液相出口直接送入鸟粪石反应器9中，而泥饼则经过固相出口进入泥饼焚烧炉4内；

步骤四：泥饼焚烧炉4内对板框脱水机3脱水后的泥饼进行950℃的焚烧，焚烧产生的热烟气进入余热蒸汽锅炉5中，同时余热蒸汽锅炉5对接触反应器2进行加热，利用污泥26自身焚烧产生的热量继续回用到热水解过程，降低了热量的损失和能源消耗，节省了成本，同时，将泥饼焚烧炉4焚烧后的炉渣送入酸浸反应罐6中；

步骤五：炉渣进入到酸浸反应罐6中后，通过第一加药装置7向其中投加硫酸或者盐酸溶液，固液比至少为150ml/g，同时启动酸浸反应罐6内的搅拌装置13进行反应，搅拌的速度为120r/min，反应时间为2小时，即可浸出炉渣中的磷，且浸出率为85％，浸出上清液中磷的含量为800mg/l，随后通过离心机8将炉渣与浸出的上清液分离，再将上清液输送至鸟粪石反应器9中；

步骤六：板框脱水机3脱水后的滤液以及酸浸反应罐6浸出的上清液在鸟粪石反应器9中进行搅拌反应，首先，通过第三加药装置11投加cao调节鸟粪石反应器9中的ph至8.5，随后，再通过第二加药装置10向鸟粪石反应器9中外加含镁化合物如mgso4、mgo、mg(oh)2、mgcl2等，搅拌进行鸟粪石结晶沉淀反应：mg²⁺+nh4⁺+po4^3-+h2o＝mgnh4po46h2o，搅拌装置13搅拌的时间为30min；

步骤七：鸟粪石反应器11内的溶液反应完后，输送至鸟粪石分离装置12中，将沉淀与上清液分离，得到的沉淀就是鸟粪石的粗品，能够用于制备鸟粪石肥料28，而分离出的上清液则回流至污水厂，将其中的碳源29进行回收。

如图3所示，所述余热蒸汽锅炉5包括余热回收管14、安装在余热回收管14内的热管15、接设于余热回收管14一端的烟气进口16、接设于余热回收管14另一端的省煤器17、接设于省煤器17上烟气出口18、安装在余热回收管14底部的灰斗19和安装在余热回收管14上的燃气冲击波吹灰装置，所述燃气冲击波吹灰装置包括储气罐20、空气压缩柜21、乙炔供给柜22、混合点火柜23、冲击波发生罐24和喷管25，所述空气压缩柜21的入口与储气罐20的出口相接，所述空气压缩柜21的出口与混合点火柜23的入口相接，所述乙炔供给柜22的出口与混合点火柜23的入口相接，所述混合点火柜23的出口与冲击波发生罐24的入口相接，所述冲击波发生罐24的出口与喷管25相接，所述喷管25穿设在余热回收管14的管壁上。

在本实施例中，在余热蒸汽锅炉上还加装有燃气冲击波吹灰装置，余热蒸汽锅炉的工作原理为：将热的烟气从烟气进口16处通入，热的烟气经过余热回收管14时，与其中的热管15进行换热，将热量保存，随后烟气进入省煤器17中，烟气内剩余的热量被省煤器17吸收，最终从烟气出口18处排出，而在此过程中烟气内携带的大量灰尘容易积聚在热管15和余热回收管14上，如不定期清理，换热效率会受到影响，因此加装燃气冲击波吹灰装置用于清理这些积灰，则燃气冲击波吹灰装置的工作流程为：

储气罐20将空气输送至空气压缩柜21中进行压缩，随后压缩空气进入混合点火柜23中，而乙炔供给柜22将乙炔也输送至混合点火柜23中，由混合点火柜23点燃混合气体，气体燃烧膨胀后进入冲击波发生罐24中，形成高温燃气冲击波由喷管25处喷出，对余热回收管14和热管15上的积灰进行高温吹扫，使积灰脱落飞扬，同时，使受热面产生震动，使附着在受热面上的灰层破裂脱落，最终掉落至灰斗19中，避免积灰影响余热蒸汽锅炉5的换热效率。

1、综上所述，本系统的整体使用流程以及效果为：先将污泥在调质池内加水调节至含水率90％-95％，再在接触反应器中，140-180℃的温度下进行20-60min的热水解，破坏污泥的絮体结构，升高了污泥的含固率，使得cod的溶解率增加；

2、将热水解后的污泥进行机械脱水，降低污泥的含水率至30％-40％，便于后续在泥饼焚烧炉中进行焚烧，泥饼焚烧炉中的污泥在850-950℃下焚烧后，将焚烧产生的热烟气送入余热蒸汽锅炉内，对接触反应器进行加热，为热水解提供热能，降低了热量的损失和能源的消耗，节约成本的同时能够提高热水解的效果；

3、将焚烧产生的炉渣送入酸浸反应罐中，加硫酸或者盐酸溶液至固液比至少为150ml/g，在120r/min转速下搅拌2小时进行反应后即可浸出炉渣中的磷，且浸出率高达80％-85％，浸出液中含磷量为600-800mg/l；

4、用离心机将酸浸反应罐中的固液分离后，将上清液送入鸟粪石反应器中与板框脱水机中脱出的滤液进行反应，在板框脱水机脱水过程中产生的滤液内cod的含量为25000-30000mg/l，氨氮的含量为2500-3000mg/l，在鸟粪石反应器中首先添加naoh溶液或者cao调节ph至8.5-9.5，随后添加含镁化合物如mgso4、mgo、mg(oh)2、mgcl2等，搅拌反应至少30min，再将反应后的产物送入鸟粪石分离器中将固液分离，得到沉淀即为鸟粪石粗品，可用于制备鸟粪石肥料，得到的上清液回流至污水厂，将其中的碳源回收，此过程中外加镁盐而不加磷盐，降低了废液中氨氮和磷的含量，又能够为污水厂提供碳源，降低了成本。

以上对本实用新型的两个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。