污泥减量及碳源回用的超声波处理系统的制作方法

本实用新型涉及污泥处理和市政污水处理技术领域，主要是一种污泥减量及碳源回用的超声波处理系统。

背景技术：

随着经济发展过程中对环境保护意识的不断加强，城镇污水处理行业在过去的二十年里迅速发展，我国城镇污水处理率从1998年的不足16.2％上升至2017年底的95％，环境效益显著。住房和城乡建设部“全国城镇污水处理管理信息系统”数据统计结果显示，2017年底我国已建成城镇污水处理厂5192座，污水处理能力达1.93亿m3/d，为保障国家的污水减排目标实现和水环境改善，做出了巨大贡献。当前，我国污水处理厂每年产生的市政污泥(含水率为80％)已超过3000万t，伴随污水处理量的增加剩余污泥也大量增加，污泥处理处置形势十分严峻。

我国目前污泥处理处置的方式主要包括污泥厌氧消化和好氧堆肥后的土地利用、焚烧、填埋、建材利用等。据住房和城乡建设部“城镇水务管理信息系统”统计，我国2018年上半年产生的1800万t市政污泥(含水率80％)中用于土地利用占26.5％，建材利用占14.4％，焚烧利用的占25.0％，卫生填埋的占24.1％，另有约9.3％的被其他方式综合处理。在上述处理处置的污泥中，采用露天堆放和外运的污泥部分未得到有效处置，在此过程中伴随着严重的重金属、有机污染物和细菌等有害物质的二次污染；采用卫生填埋处理的污泥虽然处理方法简单易行，但是污泥填埋占用大量土地资源，处理不当污泥的渗出液极易造成地下水污染。此外，目前污水处理厂普遍存在进水cod低的问题，无法满足脱氮除磷需要。主要原因是我国生活污水处理厂进水cod浓度低，污水中c/n较低，反硝化过程缺乏碳源。为实现污水达标排放，污水处理厂通常通过外加碳源(如甲醇、乙酸、葡萄糖等)来解决该问题，不仅增加污水处理厂运营成本，还会增加污泥产量。有机物是剩余污泥重要组成成分，将污泥中的有机物进行提取用作污水反硝化碳源，既可以有效降低污泥的产量，又可解决反硝化过程有机物不足的问题，是实现污泥减量化、资源化的有效途径。因此，无论从环境治理的迫切需要还是巨大的市场需求来谈，都要求我国污泥处理处置产业加快发展速度，以满足“美丽中国”建设下的环保需求和污染防治需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的是解决现有市政污水处理所面临的的上述问题，而提供一种污泥减量及碳源回用的超声波处理系统。

本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的。一种污泥减量及碳源回用的超声波处理系统，主要包括超声波污泥处理系统，所述的超声波污泥处理系统进料口与生化污水处理系统的污泥浓缩池排泥口相连通，所述的超声波污泥处理系统出料口与生化污水处理系统的厌氧或缺氧段相连通；其中，所述的超声波污泥处理系统包括污泥切割机、污泥泵、超声波污泥处理设备、压力表、流量计、污泥浓度计和控制系统；所述的污泥切割机预处理生化污水处理系统的浓缩池污泥，污泥切割机出口连接污泥泵，污泥泵与超声波污泥处理设备相连，超声波污泥处理设备的出口连接流量计，流量计与压力表相连，压力表与污泥浓度计相连，再经管道回流至生化污水处理系统厌氧或缺氧段，构成一套能够碳源回用的超声波原位污泥减量系统。

更进一步的，所述污泥切割机安装于超声波污泥处理设备的前端，有利于减少后端超声波污泥处理设备的损耗。

更进一步的，所述污泥浓度计、压力表、污泥泵、流量计与控制系统协同工作，确保超声波污泥处理系统的作用效果。

所述超声波污泥处理设备包含进出泥管道、反应釜、超声波换能器、智能电源和隔声系统。

更进一步的，所述污泥切割机与污泥泵之间、超声波污泥处理设备前后、超声波污泥处理系统与水处理系统污泥浓缩池和厌氧或缺氧段连通的污泥管道之间分别设置阀门。

更进一步的，所述的超声波污泥处理设备采用2～8只反应釜串联连接，不易堵塞且超声处理均匀彻底。所述超声波换能器的频率为20khz～50khz，恒定功率为1kw～2kw的工作条件下运行。

本实用新型的有益效果为：

(1)超声波污泥处理系统破坏污泥絮体结构和污泥中微生物细胞壁，使细胞质和酶从细胞中溶出，继而使难以降解的有机物得以分解，使细胞内的蛋白质和酶溶于水，这些有机质回流进入生化池一部分作为补充脱氮除磷碳源，另一部分作为营养源被厌氧或好氧微生物消耗掉，实现从根本上、实质上减少污泥产量。对于污水活性污泥处理系统来说，大幅减少需要外排的污泥量，保护环境。

(2)超声波处理设备、污泥浓度计、压力表、流量计和阀门通过数据采集线与控制系统相连，实现数据的自动采集和设备的实时精确调控，节省劳动力，运行维护简单，对污泥处理行业的未来提供了必要的技术支持。

附图说明

图1是本实用新型所述原位污泥减量及碳源回用的超声波污泥处理系统的示意图；

图2是本实用新型所述超声波污泥处理系统在污水处理系统工程应用流程图。

附图标记：1，阀门；2，污泥切割机；3，污泥泵；4，超声波污泥处理设备；5，控制系统；6，污泥浓度计；7，压力表；8，流量计；9，工具柜。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步地的描述，以下实施方式用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

系统结构：

如图1所示，一种污泥减量及碳源回用的超声波处理系统，包括阀门1、污泥切割机2、污泥泵3、超声波污泥处理设备4、控制系统5、污泥浓度计6、压力表7、流量计8和工具柜9。所述阀门1安装在本系统进出料口及切割机2、污泥泵3及超声波污泥处理设备4进出口。所述污泥切割机2安装于本系统前端，有利于减少后端污泥泵3和超声波污泥处理设备4的损耗，优化超声波污泥处理效果。所述污泥泵3采用螺杆泵，通过控制系统5采集污泥浓度计6、压力表7和流量计8的传感器信号调节污泥泵3的转速，以达到最佳的污泥处理参数。

其中，所述超声波污泥处理设备4包括进出泥管道、反应釜、超声波换能器、智能电源和隔声系统。超声波污泥处理设备4采用2～8只反应釜串联连接，每只反应釜对应独立的超声波换能器和智能电源，超声波换能器的工具头为与反应釜内部，反应釜之间通过污泥管道连接；超声波智能电源上设有条件参数设置屏幕，所述条件参数设置设有超声波频率参数、超声波功率、超声时间间隔参数，通过调节条件参数，控制超声波换能器的超声功率及间歇时间，以达到最佳的超声波污泥处理效果；超声波污泥处理设备共用一套隔声系统。

其中，所述超声波污泥处理系统是一套模块化、自动化程度高、便于运输安装、适合市政污水处理厂的污泥处理系统。该系统放置在污水处理厂污泥脱水系统前端，控制系统5通过传感器监测系统的运行状态，并通过污泥浓度计6、压力表7和流量计8数据调控污泥泵3和超声波处理设备的功率。在紧急情况下可以自动关停系统和报警。另外，为了实时监控系统的运行状态，系统具有远程通信和远程控制功能。

应用工艺：

如图2所示，常规污水处理工艺流程为污水经格栅、沉沙池、初沉池、生化池、沉淀池等处理后，沉淀池上清液经杀菌消毒后达标排放，沉淀池的污泥一部分回流至生化池用来维持生化系统的微生物浓度，一部分作为剩余污泥经污泥脱水后排出系统外。所述的超声波污泥减量系统(图2中简称为“超声”)安装在剩余污泥管道与生化池之间。利用超声波设备将剩余污泥的30％～50％破壁处理，污泥反应釜内停留时间1～5min，微生物细胞破壁率2％～10％，破壁后污泥作为营养物质回流到生化池，被微生物作为营养物质而吸收，其他部分的剩余污泥再经污泥脱水排出系统。

可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本实用新型的技术方案及实用新型构思加以等同替换或改变都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。