公布日：2023.12.29
申請(qǐng)日：2023.11.07
分類號(hào)：C02F11/04(2006.01)I;C02F11/00(2006.01)I;C02F9/00(2023.01)I;B01D53/86(2006.01)I;B01D5/00(2006.01)I;F25D1/02(2006.01)I;C02F1/66(2023.01)N;C02F1/
70(2023.01)N;C02F3/28(2023.01)N;C02F3/34(2023.01)N;C02F101/30(2006.01)N;C02F101/20(2006.01)N
摘要
本發(fā)明涉及一種節(jié)能型廢水污泥協(xié)同生物處理系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)包括用于對(duì)污泥進(jìn)行發(fā)酵并獲取污泥發(fā)酵液的污泥發(fā)酵模塊，用于混合污泥發(fā)酵液和污水的預(yù)處理罐，生物反應(yīng)器、換熱器和用于獲取硫單質(zhì)的硫制備模塊；所述污泥發(fā)酵模塊的出水口連接預(yù)處理罐的入口，所述預(yù)處理罐的入口還連接污水管道，所述預(yù)處理罐的出口連接生物反應(yīng)器的入口，所述生物反應(yīng)器的出水口連接有出水管道，所述生物反應(yīng)器的出氣口連接硫制備模塊，所述換熱器連接污泥發(fā)酵模塊硫制備模塊。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有節(jié)約資源、成本低等優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種節(jié)能型廢水污泥協(xié)同生物處理系統(tǒng)，其特征在于，包括用于對(duì)污泥進(jìn)行發(fā)酵并獲取污泥發(fā)酵液的污泥發(fā)酵模塊，用于混合污泥發(fā)酵液和污水的預(yù)處理罐(4)，生物反應(yīng)器(5)、換熱器(9)和用于獲取硫單質(zhì)的硫制備模塊；所述污泥發(fā)酵模塊的出水口連接預(yù)處理罐(4)的入口，所述預(yù)處理罐(4)的入口還連接污水管道，所述預(yù)處理罐(4)的出口連接生物反應(yīng)器(5)的入口，所述生物反應(yīng)器(5)的出水口連接有出水管道，所述生物反應(yīng)器(5)的出氣口連接硫制備模塊，所述換熱器(9)連接污泥發(fā)酵模塊硫制備模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能型廢水污泥協(xié)同生物處理系統(tǒng)，其特征在于，所述硫制備模塊包括催化氧化單元(6)、硫冷凝單元(7)與硫分離單元(8)；所述催化氧化單元(6)的入口連接生物反應(yīng)器(5)的出氣口，所述催化氧化單元(6)的出口連接硫冷凝單元(7)，所述硫冷凝單元(7)的出口連接硫分離單元(8)的入口，所述換熱器(9)分別連接催化氧化單元(6)與硫冷凝單元(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能型廢水污泥協(xié)同生物處理系統(tǒng)，其特征在于，所述污泥發(fā)酵模塊包括污泥發(fā)酵罐(1)、污泥發(fā)酵液離心機(jī)(2)和發(fā)酵液儲(chǔ)存罐(3)；所述污泥發(fā)酵罐(1)的入口連接污泥輸送管道，所述污泥發(fā)酵罐(1)的出料口連接污泥發(fā)酵液離心機(jī)(2)的入口，所述發(fā)酵液儲(chǔ)存罐(3)污泥發(fā)酵液離心機(jī)(2)的出口連接發(fā)酵液儲(chǔ)存罐(3)的入口，所述換熱器(9)連接污泥發(fā)酵罐(1)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種節(jié)能型廢水污泥協(xié)同生物處理系統(tǒng)，其特征在于，所述污泥發(fā)酵罐(1)上設(shè)有第一攪拌結(jié)構(gòu)，所述第一攪拌結(jié)構(gòu)包括依次連接的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、攪拌轉(zhuǎn)軸和攪拌槳，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定在污泥發(fā)酵罐(1)上，所述攪拌槳位于污泥發(fā)酵罐(1)內(nèi)部。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種節(jié)能型廢水污泥協(xié)同生物處理系統(tǒng)，其特征在于，所述污泥發(fā)酵罐(1)內(nèi)部還設(shè)有用于監(jiān)測(cè)污泥發(fā)酵罐(1)內(nèi)部污泥溫度的溫度傳感器以及用于監(jiān)測(cè)污泥酸堿度的第一酸堿度檢測(cè)計(jì)，所述污泥發(fā)酵罐(1)的發(fā)酵溫度的范圍為28℃-32℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種節(jié)能型廢水污泥協(xié)同生物處理系統(tǒng)，其特征在于，所述污泥發(fā)酵罐(1)在無(wú)氧條件下進(jìn)行發(fā)酵，所述污泥發(fā)酵罐(1)內(nèi)加入污泥后，向污泥發(fā)酵罐(1)內(nèi)通入氮?dú)庥糜谂懦鑫勰喟l(fā)酵罐(1)內(nèi)的氧氣，所述氮?dú)獾耐ㄈ霑r(shí)間大于等于一分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能型廢水污泥協(xié)同生物處理系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)處理罐(4)上設(shè)有用于使污泥發(fā)酵液和污水混合均勻的第二攪拌結(jié)構(gòu)以及用于監(jiān)測(cè)預(yù)處理罐(4)內(nèi)酸堿度的第二酸堿度檢測(cè)計(jì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能型廢水污泥協(xié)同生物處理系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)處理罐(4)內(nèi)的污泥發(fā)酵液和廢水以一定比例混合，所述污泥發(fā)酵液的化學(xué)需氧量和廢水中硫酸根的比值范圍為1.5-2.5。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能型廢水污泥協(xié)同生物處理系統(tǒng)，其特征在于，所述生物反應(yīng)器(5)為厭氧膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器或上流式厭氧污泥床反應(yīng)器。
10.一種基于權(quán)利要求1-9任一所述的一種節(jié)能型廢水污泥協(xié)同生物處理系統(tǒng)的方法，其特征在于，包括以下步驟：通過(guò)污泥發(fā)酵罐(1)對(duì)污泥進(jìn)行發(fā)酵；通過(guò)發(fā)酵液分離機(jī)(2)對(duì)發(fā)酵后的污泥進(jìn)行離心處理，獲取的污泥發(fā)酵液通過(guò)發(fā)酵液儲(chǔ)存罐(3)進(jìn)行臨時(shí)儲(chǔ)存；通過(guò)預(yù)處理罐(4)對(duì)一定比例的污泥發(fā)酵液和廢水進(jìn)行混合，并調(diào)節(jié)混合液的酸堿度；通過(guò)生物處理器(5)對(duì)混合液進(jìn)行生物處理，去除混合液中的重金屬，并將生成的硫化氫氣體輸送至催化氧化單元(6)；通過(guò)催化氧化單元對(duì)硫化氫氣體和空氣的混合物進(jìn)行氧化反應(yīng)，得到含有硫的產(chǎn)品；依次通過(guò)硫冷凝單元(7)與硫分離單元(8)對(duì)含有硫的產(chǎn)品進(jìn)行處理，得到硫單質(zhì)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在為還原菌提供常規(guī)碳源的成本高，導(dǎo)致AMD處理成本較高的缺陷而提供一種節(jié)能型廢水污泥協(xié)同生物處理系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
本方案提供了一種節(jié)能型廢水污泥協(xié)同生物處理系統(tǒng)，包括用于對(duì)污泥進(jìn)行發(fā)酵并獲取污泥發(fā)酵液的污泥發(fā)酵模塊，用于混合污泥發(fā)酵液和污水的預(yù)處理罐，生物反應(yīng)器、換熱器和用于獲取硫單質(zhì)的硫制備模塊；
所述污泥發(fā)酵模塊的出水口連接預(yù)處理罐的入口，所述預(yù)處理罐的入口還連接污水管道，所述預(yù)處理罐的出口連接生物反應(yīng)器的入口，所述生物反應(yīng)器的出水口連接有出水管道，所述生物反應(yīng)器的出氣口連接硫制備模塊，所述換熱器連接污泥發(fā)酵模塊硫制備模塊。
優(yōu)選地，所述硫制備模塊包括催化氧化單元、硫冷凝單元與硫分離單元；
所述催化氧化單元的入口連接生物反應(yīng)器的出氣口，所述催化氧化單元的出口連接硫冷凝單元，所述硫冷凝單元的出口連接硫分離單元的入口，所述換熱器分別連接催化氧化單元與硫冷凝單元。
優(yōu)選地，所述污泥發(fā)酵模塊包括污泥發(fā)酵罐、污泥發(fā)酵液離心機(jī)和發(fā)酵液儲(chǔ)存罐；
所述污泥發(fā)酵罐的入口連接污泥輸送管道，所述污泥發(fā)酵罐的出料口連接污泥發(fā)酵液離心機(jī)的入口，所述發(fā)酵液儲(chǔ)存罐污泥發(fā)酵液離心機(jī)的出口連接發(fā)酵液儲(chǔ)存罐的入口，所述換熱器連接污泥發(fā)酵罐。
優(yōu)選地，所述污泥發(fā)酵罐上設(shè)有第一攪拌結(jié)構(gòu)，所述第一攪拌結(jié)構(gòu)包括依次連接的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、攪拌轉(zhuǎn)軸和攪拌槳，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定在污泥發(fā)酵罐上，所述攪拌槳位于污泥發(fā)酵罐內(nèi)部。
優(yōu)選地，所述污泥發(fā)酵罐內(nèi)部還設(shè)有用于監(jiān)測(cè)污泥發(fā)酵罐內(nèi)部污泥溫度的溫度傳感器以及用于監(jiān)測(cè)污泥酸堿度的第一酸堿度檢測(cè)計(jì)，所述污泥發(fā)酵罐的發(fā)酵溫度的范圍為28℃-32℃。
優(yōu)選地，所述污泥發(fā)酵罐在無(wú)氧條件下進(jìn)行發(fā)酵，所述污泥發(fā)酵罐內(nèi)加入污泥后，向污泥發(fā)酵罐內(nèi)通入氮?dú)庥糜谂懦鑫勰喟l(fā)酵罐內(nèi)的氧氣，所述氮?dú)獾耐ㄈ霑r(shí)間大于等于一分鐘。
優(yōu)選地，所述預(yù)處理罐上設(shè)有用于使污泥發(fā)酵液和污水混合均勻的第二攪拌結(jié)構(gòu)以及用于監(jiān)測(cè)預(yù)處理罐內(nèi)酸堿度的第二酸堿度檢測(cè)計(jì)。
優(yōu)選地，所述預(yù)處理罐內(nèi)的污泥發(fā)酵液和廢水以一定比例混合，所述污泥發(fā)酵液的化學(xué)需氧量和廢水中硫酸根的比值范圍為1.5-2.5。
優(yōu)選地，所述生物反應(yīng)器為厭氧膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器或上流式厭氧污泥床反應(yīng)器。
本方案還提供了一種節(jié)能型廢水污泥協(xié)同生物處理方法，包括以下步驟：
通過(guò)污泥發(fā)酵罐對(duì)污泥進(jìn)行發(fā)酵；
通過(guò)發(fā)酵液分離機(jī)對(duì)發(fā)酵后的污泥進(jìn)行離心處理，獲取的污泥發(fā)酵液通過(guò)發(fā)酵液儲(chǔ)存罐進(jìn)行臨時(shí)儲(chǔ)存；
通過(guò)預(yù)處理罐對(duì)一定比例的污泥發(fā)酵液和廢水進(jìn)行混合，并調(diào)節(jié)混合液的酸堿度；
通過(guò)生物處理器對(duì)混合液進(jìn)行生物處理，去除混合液中的重金屬，并將生成的硫化氫氣體輸送至催化氧化單元；
通過(guò)催化氧化單元對(duì)硫化氫氣體和空氣的混合物進(jìn)行氧化反應(yīng)，得到含有硫的產(chǎn)品；
依次通過(guò)硫冷凝單元與硫分離單元對(duì)含有硫的產(chǎn)品進(jìn)行處理，得到硫單質(zhì)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)本方案通過(guò)污泥發(fā)酵模塊對(duì)污泥發(fā)酵以獲取作為碳源的發(fā)酵液，通過(guò)生物反應(yīng)器對(duì)污泥發(fā)酵液和污水混合液進(jìn)行生物處理，去除污水中的重金屬，去除率達(dá)到了95％以上，重金屬去除效果良好，以污泥發(fā)酵液作為碳源，降低了成本，且能夠調(diào)節(jié)酸性礦山廢水的酸堿度，減少了酸堿度調(diào)節(jié)藥劑的使用，進(jìn)一步降低了廢水處理的成本。
(2)本方案通過(guò)催化氧化單元對(duì)生物反應(yīng)器產(chǎn)生的硫化氫氣體進(jìn)行氧化處理，并通過(guò)硫冷凝單元與硫分離單元對(duì)還原產(chǎn)物進(jìn)行冷凝分離，得到硫單質(zhì)，系統(tǒng)的適用范圍更廣功能更強(qiáng)；整個(gè)過(guò)程換熱器為催化氧化單元與硫冷凝單元提供冷卻水，并利用硫制備模塊產(chǎn)生的熱量對(duì)生物反應(yīng)器和污泥發(fā)酵模塊加熱，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用，節(jié)約能源，進(jìn)一步降低處理成本。
（發(fā)明人：沈平;章璆帝）
