CN208378684U - 污泥热水解产生的污水处理装置及污水处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于水处理技术领域，涉及一种污泥热水解产生的污水处理装置及污水处理系统。本实用新型提供的污泥热水解产生的污水处理装置，包括依次连接的：电混凝超滤处理单元，用以去除污水中的SS和PAM；电动力处理单元，用以降低污水的碱度，去除污水中的胶体、大分子有机污染物和/或聚合物；高级氧化单元，用以去除污水中的难降解有机污染物；以及，BAC处理单元，用以吸附和/或降解污水中有机物和/或有毒物质。有效的解决了污泥热水解工艺产生的高浓度、高复杂、难降解COD的脱水滤液难题，最终处理效果达到了出水COD≤60mg/L的排放要求；运行安全稳定，处理效果显著。

Description

污泥热水解产生的污水处理装置及污水处理系统

技术领域

本实用新型属于水处理技术领域，具体而言，涉及一种污泥热水解产生的污水处理装置及污水处理系统。

背景技术

随着我国社会经济、工业化与城镇化的快速发展，污水产量和污水处理能力都在快速增长，同时污泥的产量也在大幅度增长，城市中污泥处理处置越来越严峻，污泥处理中心的建设也加快了步伐。污泥若没有得到很好的处理处置，将会给环境带来严重的二次污染。而城市污泥既是污染物又是一种资源。污泥中含有大量有机物质，具有燃料价值。我国的脱水污泥处理及资源化利用工艺技术依然没有形成一个统一的思路；而在众多的污泥处理工艺中，热水解处理是一种高温高压的预处理工艺，可以使得污泥絮体解体，细胞破裂，释放有机质，水解大分子。通过污泥热水解预处理可以提高污泥中的有机质含量，还可改善污泥流动性能和脱水性能，从而能够有效促进后续厌氧消化效率和脱水效率。

虽然目前污泥处理中心的污泥高温热水解处理技术具有较好的处理效果和效率，但是在该技术中，污泥在经高温热水解+厌氧消化+脱水处理工艺产生的脱水滤液还未能够得到很好的处理。该脱水滤液存在着高浓度、高复杂、盐含量高、高碱度、氨氮含量高、COD难降解等特点，常规工艺对该脱水滤液的处理能力有限，尤其是对COD的降解能力更是有限，若采用反渗透，成本高，其产生的浓液处置也是一大难题。若没有一个对该脱水滤液切实可行的处理方式，脱水滤液将成为制约污泥处理中心建设的一大瓶颈。

鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的第一目的在于提供一种污泥热水解产生的污水处理装置，能够有效的缓解污泥热水解工艺所产生的高浓度、高复杂、难降解COD的脱水滤液的处理难题，具有设备简单，运行成本低，安全稳定，处理效果显著的特点。

本实用新型的第二目的在于提供一种污水处理系统，该系统包括上述的污泥热水解产生的污水处理装置，因而具有设备简单，运行成本低，安全稳定，处理效果显著的特点。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

根据本实用新型的一个方面，提供一种污泥热水解产生的污水处理装置，包括依次连接的：

电混凝超滤处理单元，用以去除污水中的SS和PAM；

电动力处理单元，用以降低污水的碱度，去除污水中的胶体、大分子有机污染物和/或聚合物；

高级氧化单元，用以去除污水中的难降解有机污染物；以及，

BAC处理单元，用以吸附和/或降解污水中有机物和/或有毒物质。

作为进一步优选技术方案，所述电混凝超滤处理单元包括相互连接的电混凝装置和超滤装置，所述电混凝装置的入口与加药间相连，所述电混凝装置的出口与所述超滤装置相连；

所述加药间包括PAC投加装置和PAM投加装置。

作为进一步优选技术方案，所述电混凝超滤处理单元还包括臭氧发生装置；

所述臭氧发生装置与所述电混凝装置相连，或者所述臭氧发生装置设置在所述电混凝装置的内部。

作为进一步优选技术方案，所述电动力处理单元包括电动力装置，所述电动力装置内设有阴极电极和阳极电极；

所述电动力装置的顶部设有排气口，底部设有排污孔。

作为进一步优选技术方案，所述高级氧化单元包括依次相连的臭氧发生装置、EM高效臭氧溶气装置和高级氧化接触池；

所述高级氧化接触池内部设置有至少一组过滤层，所述过滤层由上至下依次设有滤板、承托层和催化剂层。

作为进一步优选技术方案，所述BAC处理单元包括生物活性炭装置，所述生物活性炭装置内装填有表层附着有微生物层的活性炭。

作为进一步优选技术方案，还包括污泥处理设备，所述污泥处理设备与所述电混凝超滤处理单元的出口相连。

作为进一步优选技术方案，还包括清水池，所述清水池与所述BAC处理单元的出口相连；

所述BAC处理单元设有反冲洗进水口和反冲洗出水口，所述反冲洗进水口与所述清水池相连，所述反冲洗出水口与排放管路或综合水收集系统相连。

作为进一步优选技术方案，所述污水处理装置中，所述电混凝超滤处理单元、电动力处理单元、高级氧化单元以及BAC处理单元均至少设置有一组。

根据本实用新型的另一个方面，提供一种污水处理系统，包括上述的污泥热水解产生的污水处理装置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型的污泥热水解产生的污水处理装置，通过电混凝超滤处理单元能够去除污水(污泥经高温热水解产生的脱水滤液)中大量的SS和PAM；通过电动力处理单元能够去除水中大量的碳酸根和削减长链有机污染物，进而降低污水的碱度，去除污水中的胶体、大分子有机污染物、聚合物等；通过高级氧化单元能够利用羟基自由基的强氧化性对难降解的有机污染物进一步发生断链反应形成短链的有机物或直接被氧化至CO₂和H₂O，能够达到COD的达标排放；通过BAC处理单元可同时发挥活性炭的物理吸附作用和微生物的降解作用，进而除去剩余的有机污染物、有毒物质等。这样，本实用新型通过上述处理单元的联合设置，有效缓解了污泥热水解工艺所产生的高浓度、高复杂、难降解COD的脱水滤液的处理难题，最终处理效果达到了出水COD≤60mg/L的排放要求，具有设备简单，运行成本低，安全稳定，处理效果显著的特点。

2、本实用新型的污泥热水解产生的污水处理装置中设置了高级氧化单元，有助于高效、经济地对难降解有机污染物进行充分降解，降低其对环境的污染，处理效果好，可以使得COD和色度等达标排放，同时运行管理简便，易于实现自动化控制，处理效果稳定、可靠、安全性好。

3、本实用新型为污泥热水解工艺所产生的脱水滤液的处理提供了一种新的途径，污染物去除效率高、出水达标、流程简单、运行成本低，可以达到污水污泥资源化利用和环境友好目的，符合循环经济和清洁生产等的要求，为污泥处理中心的进一步建设提供有力的保障。

4、本实用新型的污水处理系统包括上述的污泥热水解产生的污水处理装置，因而至少具有与上述污水处理装置相同的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种污泥热水解产生的污水处理装置结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种污泥热水解产生的污水处理装置结构示意图。

图标：1－电混凝超滤处理单元；2－电动力处理单元；3－高级氧化单元；4－BAC处理单元；5－清水池；6－污泥处理设备。

具体实施方式

下面对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合具体实施例和附图，对本实用新型作进一步说明。

实施例

图1为本实用新型实施例提供的一种污泥热水解产生的污水处理装置结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的另一种污泥热水解产生的污水处理装置结构示意图。

第一方面，如图1和图2所示，在至少一个实施例中提供一种污泥热水解产生的污水处理装置，包括依次连接的：

电混凝超滤处理单元1，用以去除污水中的SS和PAM；

电动力处理单元2，用以降低污水的碱度，去除污水中的胶体、大分子有机污染物和/或聚合物；

高级氧化单元3，用以去除污水中的难降解有机污染物；以及，

BAC处理单元4，用以吸附和/或降解污水中有机物和/或有毒物质。

可以理解的是，上述“污水”指的是污泥热水解工艺所产生的脱水滤液。

其中，SS和PAM分别指的是Suspended Solids和Polyacrylamide，即，固态悬浮物和聚丙烯酰胺。BAC指的是Biological Activated Carbon，即生物活性炭，指将微生物对有机物的分解作用和活性炭对有机物的吸附作用相结合的方法，在活性炭上固定微生物，提高活性炭的吸附容量，延长活性炭的使用寿命，增强对水中有机物的降解能力。

上述处理装置，通过电混凝超滤处理单元1的混凝沉淀过滤后，去除污水中大量的SS和PAM；通过电动力处理单元2能够去除水中大量的碳酸根和削减长链有机污染物，进而降低污水的碱度，去除污水中的胶体、大分子有机污染物、聚合物等；通过高级氧化单元3能够利用羟基自由基的强氧化性对难降解的有机污染物进一步发生断链反应形成短链的有机物或直接被氧化至CO₂和H₂O，能够达到COD的达标排放；再通过BAC处理单元4，利用活性炭具有的巨大比表面积及发达的孔隙结构，对水中溶解氧也具有强吸附性能的特征，将其作为生物载体，为微生物聚集和繁殖提供良好场所；利用微生物降解吸附到活性炭上的有机污染物；可同时发挥活性炭的物理吸附作用和微生物的降解作用，进而除去剩余的有机污染物、有毒物质等，以进一步保证出水水质，最终使得污水达到设计指标排放。

这样，通过上述处理单元的联合设置，有效缓解了污泥热水解工艺所产生的高浓度、高复杂、难降解COD的脱水滤液的处理难题，最终处理效果达到了出水COD≤60mg/L的排放要求，具有设备简单，运行成本低，安全稳定，处理效果显著的特点。

在一种优选的实施方式中，所述电混凝超滤处理单元1包括相互连接的电混凝装置和超滤装置，所述电混凝装置的入口与加药间相连，所述电混凝装置的出口与所述超滤装置相连；

所述加药间包括PAC投加装置和PAM投加装置。

优选地，所述电混凝超滤处理单元1还包括臭氧发生装置；

所述臭氧发生装置与所述电混凝装置相连，或者所述臭氧发生装置设置在所述电混凝装置的内部。

上述电混凝超滤处理单元1，可通过投加PAC、PAM及微量臭氧，并经过混凝沉淀过滤后，去除污水中大量的SS和PAM；优选地，通过投加PAC、阴离子型PAM及微量臭氧，并经过混凝沉淀过滤后，去除污水中大量的SS和阳离子型PAM。其中，PAC指的是PolyAluminiumChloride，即聚合氯化铝。

PAC和PAM均为絮凝剂，SS与絮凝剂PAC、PAM的投加量有一定的关系，也可以根据所处理不同水质的情况进行添加；PAC和PAM用量的比例，也可以根据所处理不同水质的情况进行添加。

一般经污泥热水解处理工艺所产生的脱水滤液中会存在一定量的阳离子型PAM，因而经过投加一定量的阴离子型PAM和PAC以及在微量的臭氧的作用下，可以除去水中大量的SS和阳离子型PAM。

需要说明的是，本实用新型对于电混凝装置和超滤装置的具体结构形式没有特别的限制，采用本领域中常用的即可，例如电混凝装置可以为管式结构，其内设置有膜组件，超滤装置可以为超滤池。

可选地，PAC投加装置和PAM投加装置均与PLC控制模块相连。

可选地，PAC投加装置和PAM投加装置均包括配药装置、计量泵和稀释泵。

本实用新型对于上述臭氧发生装置的具体结构形式和连接方式没有特殊的限定，采用本领域常用的即可。可选地，电混凝装置设有臭氧进口，该臭氧进口的外端通过导管与臭氧发生器进行连接，臭氧进口的内端连接臭氧分布器，臭氧分布器为梯子形，臭氧分布器上设有多个臭氧出口。

在一种优选的实施方式中，所述电动力处理单元2包括电动力装置，所述电动力装置内设有阴极电极和阳极电极；

所述电动力装置的顶部设有排气口，底部设有排污孔。

上述电动力处理单元2，是在直流电场驱动下，污水中阴、阳离子发生定向迁移，实现离子从污水中分离的物理化学过程，电动力装置通电后，电动力装置中电极与污水的界面上，发生氧化、还原反应而使电子与离子之间的得以转换，即电极反应；进而可以实现污水中胶体、有机大分子、聚合物等结构的破坏、分解和去除。

上述电动力装置可以实现连续流的反应，即可以与电混凝超滤处理单元1和高级氧化单元3实现串联，无需采用循环水流的处理方式，结构简单，应用灵活，处理效果好。

对于上述电动力装置的具体结构不做特殊的限定，可选地，在其内设置阴极电极和阳极电极(正电极板和负电极板)，在阴极电极和阳极电极之间设置至少一个阳离子交换膜和阴离子交换膜；在电动力装置的顶部设置排气口，用于电极反应过程中产生的气体的排出，在电动力装置的底部设置排污孔，用于反应过程中产生的固体废物或其他杂质的排出。

在一种优选的实施方式中，所述高级氧化单元3包括依次相连的臭氧发生装置、EM高效臭氧溶气装置和高级氧化接触池；

所述高级氧化接触池内部设置有至少一组过滤层，所述过滤层由上至下依次设有滤板、承托层和催化剂层。

可选地，所述滤板内部含有滤头。

可选地，所述EM高效臭氧溶气装置的一侧依次连接有提升泵和二级生化出水装置。

水处理过程中，以羟基自由基作为主要氧化剂的氧化过程称为AOPs过程，即称为高级氧化技术。高级氧化法与传统的生物法、物化法相比，具有氧化能力强，氧化过程无选择性，反应彻底等优点，对污水的深度处理去除难降解有机物具有极大的应用价值。

上述高级氧化单元3，采用电磁切变原理，通过电磁(EM)切变场的作用，改变了污水中水分子、有机污染物分子、离子氛的团簇结构，改变了被处理污水的物理、化学、分子力学等性能，达到了增加臭氧溶解能力、加快了臭氧与有机污染物的反应时间、提高固相催化效率的目的；同时在污水中，在电磁(EM)切变场(及专用催化剂)的作用下直接激发产生羟基自由基。

进一步地，高级氧化单元3，在专用催化剂表面通过化学吸附生成羟基自由基，利用羟基自由基的强氧化性，羟基自由基与污水中有机污染物发生氧化反应，使长链有机物化学键发生断裂，反应变成短链易降解的有机物，部分有机物在此过程被直接氧化成最终终产物CO₂和H₂O，从而达到COD的达标排放。同时有机物还可以在催化剂表面的化学吸附及其与气相或液相臭氧进一步反应提高催化剂催化效率。

在高级氧化接触池底部设置有EM专用混合设备，内部设有过滤层过滤层由上至下依次设有滤板、承托层和催化剂层；通过EM专用混合设备和EM高效臭氧溶气装置等的设置，使臭氧溶解度增加了一倍，有效的降低了运行费用。

本实用新型中，污水经电混凝超滤处理单元1和电动力处理单元2处理后，经提升泵提升(或自流)进入高级氧化接触池；提升过程中经过EM高效臭氧溶气装置将臭氧溶解到水中，该装置改变了污水中的水分子、有机污染物分子、离子氛的团簇结构，增强了O₃在水中溶解能力；之后进入高级氧化接触池，在高级氧化接触池池底，通过EM专用混合设备将臭氧气体和污水进行充分的混合，汽水混合物在专用催化剂的作用下被直接激发产生出大量的羟基自由基，羟基自由基具有极强的氧化性，可与污水中绝大多数有机污染物发生钠秒级别的快速氧化反应，使大分子有机物发生破环断链，生成短链易降解的有机物，部分短链有机物在此过程被直接氧化成终产物CO₂和H₂O。

在一种优选的实施方式中，所述BAC处理单元4包括生物活性炭装置，所述生物活性炭装置内装填有表层附着有微生物层的活性炭。

可选地，生物活性炭装置是生物活性炭滤池、箱体或圆柱体结构。

可选地，生物活性炭装置内装填颗粒状活性炭滤料，采用规则圆柱状炭或者采用不规则的破碎炭；其材质采用煤质，木质，核桃壳或者椰壳；将人工筛选且驯化好的工程菌种液加入生物活性炭反应器内，再通入需要处理的污染地下水至浸没炭层用泵循环一定时间后即完成工程菌(微生物层)在活性炭上的固定。

上述BAC处理单元4，是以活性炭作为载体，通过富集或人工固定微生物，在适当的温度及营养条件下，微生物在活性炭表面生长繁殖，形成生物活性炭。它可同时发挥活性炭的物理吸附作用和微生物的降解作用。

在一种优选的实施方式中，所述的污泥热水解产生的污水处理装置还包括污泥处理设备6，所述污泥处理设备6与所述电混凝超滤处理单元1的出口相连。

在一种优选的实施方式中，所述的污泥热水解产生的污水处理装置还包括清水池5，所述清水池5与所述BAC处理单元4的出口相连；

所述BAC处理单元4设有反冲洗进水口和反冲洗出水口，所述反冲洗进水口与所述清水池5相连，所述反冲洗出水口与排放管路或综合水收集系统相连。

上述污泥处理设备6为现有设备，将电混凝超滤处理单元1处理产生的污泥排放或输送至该污泥处理设备6中，可进行进一步的处理，实现资源的循环利用，环境效益好，处理效果佳。

将依次经过电混凝超滤处理单元1、电动力处理单元2、高级氧化单元3和BAC处理单元4处理后的污水输送至清水池5中，进行达标排放，或存储待用；该清水池5中的水可用于BAC处理单元4中各装置的清洗或冲洗，实现资源化合理利用和环境友好的目的，符合循环经济和清洁生产等的要求。

在一种优选的实施方式中，所述污水处理装置中，所述电混凝超滤处理单元1、电动力处理单元2、高级氧化单元3以及BAC处理单元4均至少设置有一组。

本实用新型中的四个处理单元可根据不同滤液水质进行串联使用，即该污水处理装置中，至少包含一级(一组)电混凝超滤处理单元1、一级电动力处理单元2、一级高级氧化单元3以及一级BAC处理单元4。另外，如图2所示，也可以采用串联+回流的方式使用，即将一级(或二级及以上)上述处理单元处理后出水部分回流(回流比可调控)至一级电混凝超滤处理单元1前端，回流部分包含电动力处理单元2、高级氧化单元3以及BAC处理单元4处理后的出水。

例如，根据处理水质的不同，该污水处理装置中，依次包括一级电混凝超滤处理单元1、一级电动力处理单元2、二级高级氧化单元3以及一级BAC处理单元4；或者，该污水处理装置中，依次包括一级电混凝超滤处理单元1、一级电动力处理单元2、一级高级氧化单元3以及二级BAC处理单元4，并且二级BAC处理单元4处理后的出水部分回流至一级电混凝超滤处理单元1前端。

上述污泥热水解产生的污水处理装置，设备简单，对设备要求低，占地面积小，运行成本低，能够有效缓解污泥热水解工艺所产生的高浓度、高复杂、难降解COD的脱水滤液的处理难题，运行稳定性好，处理效果显著，具有较高的推广应用价值。

第二方面，提供一种污水处理系统，包括上述的污泥热水解产生的污水处理装置。

本实用新型的污水处理系统包括上述的污泥热水解产生的污水处理装置，因而至少具有与上述污水处理装置相同的优点。

可以理解的是，上述污水处理系统括上述的污泥热水解产生的污水处理装置，还可以包括相关的辅助设备、污泥处理设备与其串联的设置以及其它类型的污水处理装置等，然后该污水处理系统的核心在于包括了本实用新型的污泥热水解产生的污水处理装置。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种污泥热水解产生的污水处理装置，其特征在于，包括依次连接的：

电混凝超滤处理单元，用以去除污水中的SS和PAM；

电动力处理单元，用以降低污水的碱度，去除污水中的胶体、大分子有机污染物和/或聚合物；

高级氧化单元，用以去除污水中的难降解有机污染物；以及，

BAC处理单元，用以吸附和/或降解污水中有机物和/或有毒物质。

2.根据权利要求1所述的污泥热水解产生的污水处理装置，其特征在于，所述电混凝超滤处理单元包括相互连接的电混凝装置和超滤装置，所述电混凝装置的入口与加药间相连，所述电混凝装置的出口与所述超滤装置相连；

所述加药间包括PAC投加装置和PAM投加装置。

3.根据权利要求2所述的污泥热水解产生的污水处理装置，其特征在于，所述电混凝超滤处理单元还包括臭氧发生装置；

所述臭氧发生装置与所述电混凝装置相连，或者所述臭氧发生装置设置在所述电混凝装置的内部。

4.根据权利要求1所述的污泥热水解产生的污水处理装置，其特征在于，所述电动力处理单元包括电动力装置，所述电动力装置内设有阴极电极和阳极电极；

所述电动力装置的顶部设有排气口，底部设有排污孔。

5.根据权利要求1所述的污泥热水解产生的污水处理装置，其特征在于，所述高级氧化单元包括依次相连的臭氧发生装置、EM高效臭氧溶气装置和高级氧化接触池；

所述高级氧化接触池内部设置有至少一组过滤层，所述过滤层由上至下依次设有滤板、承托层和催化剂层。

6.根据权利要求1所述的污泥热水解产生的污水处理装置，其特征在于，所述BAC处理单元包括生物活性炭装置，所述生物活性炭装置内装填有表层附着有微生物层的活性炭。

7.根据权利要求1～6任一项所述的污泥热水解产生的污水处理装置，其特征在于，还包括污泥处理设备，所述污泥处理设备与所述电混凝超滤处理单元的出口相连。

8.根据权利要求1～6任一项所述的污泥热水解产生的污水处理装置，其特征在于，还包括清水池，所述清水池与所述BAC处理单元的出口相连；

所述BAC处理单元设有反冲洗进水口和反冲洗出水口，所述反冲洗进水口与所述清水池相连，所述反冲洗出水口与排放管路或综合水收集系统相连。

9.根据权利要求1～6任一项所述的污泥热水解产生的污水处理装置，其特征在于，所述污水处理装置中，所述电混凝超滤处理单元、电动力处理单元、高级氧化单元以及BAC处理单元均至少设置有一组。

10.一种污水处理系统，其特征在于，包括权利要求1～9任一项所述的污泥热水解产生的污水处理装置。