一种污水厂污泥无害化处理和制氢系统及方法与流程

本发明属于污泥处理及氢气制取，特别是涉及一种污水厂污泥无害化处理和制氢系统及方法。

背景技术：

1、污水厂在处理污水时，会产生固体废物，在末端处理过程中形成含水率为96％至99％的污泥。污泥主要由有机物、无机盐和微生物等组成。污泥中的水分包含有机质细胞内部水分，污泥颗粒间隙中的游离水，表面的吸附水，还有金属化合物的结晶水等。

2、有机物是污泥的主要成分，占据污泥干重的60％以上，主要来自于污水中的生物和工业废水的混合。除了有机物外，污泥中还有无机盐、病源微生物、细菌、合成有机物、重金属离子等杂质。

3、目前的污泥处理方法有三种，分别是厌氧处理、压滤机脱水、犁式搅拌器将污泥和石灰混合。污泥厌氧消化后，可以液化或分解胶体物质，消除污泥的恶臭，杀死部分病原菌以及有害微生物，但无法处理金属离子；压滤机通过高压将污泥中的固体颗粒经过滤布进行固液分离，可以将含水率降低到40％以下，但无法处理掉其中的细菌和金属离子，而且这两种方式处理的污泥遇水体积还会增大，若进行填埋处理又会造成环境的二次污染；而且填埋的费用较高。犁式搅拌器将污泥和生石灰混合搅拌可以杀菌消毒，钝化重金属离子，提高污泥的脱水性能，但搅拌不够均匀，需要按污泥质量30％以上的比例加入石灰并反应10小时以上才能将污泥完全无害化处理，需要的成本太高，而且处理的速度也太慢。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明实施例的目的在于提供一种污水厂污泥无害化处理和制氢系统及方法，使用生石灰、氯化钙和次氯酸钙进行处理，大大降低了添加石灰的比例；设备带有循环装置，处理后的污泥部分和未处理的污泥混合，也降低了石灰的添加比例；高温高压的环境不但杀死了细菌和微生物，也分离的绝大部分的水分；将重金属离子钝化,使其生成难容性的氢氧化物；脱水后的干泥饼还可以用来制氢，带来了经济上的收益。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案

3、一种污水厂污泥无害化处理和制氢系统，包括料斗，所述料斗连接有石灰料仓、催化剂料仓、反应釜，所述反应釜的出口端一侧连接有热解反应炉，所述热解反应炉一侧设置有膜分离装置；所述反应釜与料斗之间设置有一凸轮泵。

4、作为本发明进一步的方案，所述料斗上设置有一污泥输送螺旋，石灰料仓设置有一石灰输送螺旋，催化剂料仓设置有一催化剂输送螺旋。

5、作为本发明进一步的方案，所述反应釜的出口端另一侧通过循环回流阀与料斗连接，所述反应釜与热解反应炉之间通过排泥阀连接。

6、作为本发明进一步的方案，所述反应釜的侧面设置有滤布和排水管路，用于污水的排出。

7、作为本发明进一步的方案，所述石灰料仓用于生石灰存储，催化剂料仓用于存储混合的次氯酸钙和氯化钙。

8、作为本发明进一步的方案，通过污泥输送螺旋将污泥传送到料斗内；石灰输送螺旋将石灰料仓内的生石灰传送到料斗内；催化剂输送螺旋将催化剂料仓内的催化剂送到料斗内；通过控制石灰和催化剂输送螺旋的转速，让石灰和催化剂按照相应的比例输送到料斗内。

9、作为本发明进一步的方案，通过调节石灰和催化剂的输送量来调节污泥的温度，通过调节循环回流阀和排泥阀的开度来调节反应釜内的压力。

10、作为本发明进一步的方案，处理后的污泥进入热解反应炉，通过采集反应炉内的温度和压力，同时调节反应炉内进气阀和燃气阀的开度，来控制反应炉的进气量和燃烧量，从而调节反应炉内部温度以及压力。

11、作为本发明进一步的方案，反应炉内的污泥在高温高压低氧和催化剂的作用下进行热解反应，热解后的高温气体经过减压阀进入污泥输送螺旋和反应釜前端的热交换管路，给未处理的污泥预热，预热后的气体经过排气管路进入膜分离装置。

12、作为本发明进一步的方案，热解后的气体经过热交换进入膜分离装置后，经过pdms分离膜，通过控制温度、压力、流量的控制，将氢气分离出来。

13、本发明具有以下有益效果：

14、本发明使用生石灰、氯化钙和次氯酸钙进行处理，大大降低了添加石灰的比例；设备带有循环装置，处理后的污泥部分和未处理的污泥混合，也降低了石灰的添加比例；高温高压的环境不但杀死了细菌和微生物，也分离的绝大部分的水分；将重金属离子钝化,使其生成难容性的氢氧化物；脱水后的干泥饼还可以用来制氢，带来了经济上的收益。

15、为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。

技术特征：

1.一种污水厂污泥无害化处理和制氢系统，其特征在于，包括料斗，所述料斗连接有石灰料仓、催化剂料仓、反应釜，所述反应釜的出口端一侧连接有热解反应炉，所述热解反应炉一侧设置有膜分离装置；所述反应釜与料斗之间设置有一凸轮泵。

2.如权利要求1的一种污水厂污泥无害化处理和制氢系统，其特征在于，所述料斗上设置有一污泥输送螺旋，石灰料仓设置有一石灰输送螺旋，催化剂料仓设置有一催化剂输送螺旋。

3.如权利要求2的一种污水厂污泥无害化处理和制氢系统，其特征在于，所述反应釜的出口端另一侧通过循环回流阀与料斗连接，所述反应釜与热解反应炉之间通过排泥阀连接。

4.如权利要求3的一种污水厂污泥无害化处理和制氢系统，其特征在于，所述反应釜的侧面设置有滤布和排水管路，用于污水的排出。

5.如权利要求4的一种污水厂污泥无害化处理和制氢系统，其特征在于，所述石灰料仓用于生石灰存储，催化剂料仓用于存储混合的次氯酸钙和氯化钙。

6.一种污水厂污泥无害化处理和制氢方法，其特征在于，通过污泥输送螺旋将污泥传送到料斗内；石灰输送螺旋将石灰料仓内的生石灰传送到料斗内；催化剂输送螺旋将催化剂料仓内的催化剂送到料斗内；通过控制石灰和催化剂输送螺旋的转速，让石灰和催化剂按照相应的比例输送到料斗内。

7.如权利要求6的一种污水厂污泥无害化处理和制氢方法，其特征在于，通过调节石灰和催化剂的输送量来调节污泥的温度，通过调节循环回流阀和排泥阀的开度来调节反应釜内的压力。

8.如权利要求7的一种污水厂污泥无害化处理和制氢方法，其特征在于，处理后的污泥进入热解反应炉，通过采集热解反应炉内的温度和压力，同时调节热解反应炉内进气阀和燃气阀的开度，来控制热解反应炉的进气量和燃烧量，从而调节热解反应炉内部温度以及压力。

9.如权利要求8的一种污水厂污泥无害化处理和制氢方法，其特征在于，热解反应炉内的污泥在高温高压低氧和催化剂的作用下进行热解反应，热解后的高温气体经过减压阀进入污泥输送螺旋和反应釜前端的热交换管路，给未处理的污泥预热，预热后的气体经过排气管路进入膜分离装置。

10.如权利要求9的一种污水厂污泥无害化处理和制氢方法，其特征在于，热解后的气体经过热交换进入膜分离装置后，经过pdms分离膜，通过控制温度、压力、流量的控制，将氢气分离出来。

技术总结
本发明公开了一种污水厂污泥无害化处理和制氢系统及方法，使用生石灰、氯化钙和次氯酸钙进行处理，大大降低了添加石灰的比例；设备带有循环装置，处理后的污泥部分和未处理的污泥混合，也降低了石灰的添加比例；高温高压的环境不但杀死了细菌和微生物，也分离的绝大部分的水分；将重金属离子钝化,使其生成难容性的氢氧化物；脱水后的干泥饼还可以用来制氢，带来了经济上的收益。

技术研发人员：夏飞,夏慧鹏,何志生
受保护的技术使用者：浙江和夏科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15