阅读说明：本技术 一种污泥调理系统 (Sludge conditioning system ) 是由 熊俊 周旋辉 张晓东 肖炳坚 周特耀 于 2019-10-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种污泥调理系统,包括第一调理单元和第二调理单元,第一调理单元包括第一调理室、污泥输送装置和调理液输送装置,污泥输送装置用于向第一调理室内输送污泥,调理液输送装置用于向所述第一调理室内输送调理液,调理液含有羟基自由基和二价铁离子；第二调理单元包括第二调理室,所述第二调理室与所述第一调理室相连通,所述第二调理室内设有脉冲电磁波发生装置,用于对所述第一调理室排出的污泥进行二次调理。上述污泥调理系统,采用化学调理与物理调理相结合的调理方式,化学调理以羟基自由基配合二价铁离子对污泥中有机质进行氧化,并破坏胞外聚合物,物理调理以脉冲电磁波对微生物细胞膜进行扩孔造缝,为后续机械脱水创造有利条件。(The invention discloses a sludge conditioning system which comprises a first conditioning unit and a second conditioning unit, wherein the first conditioning unit comprises a first conditioning chamber, a sludge conveying device and a conditioning liquid conveying device, the sludge conveying device is used for conveying sludge into the first conditioning chamber, the conditioning liquid conveying device is used for conveying conditioning liquid into the first conditioning chamber, and the conditioning liquid contains hydroxyl radicals and ferrous ions; the second conditioning unit comprises a second conditioning chamber, the second conditioning chamber is communicated with the first conditioning chamber, and a pulse electromagnetic wave generating device is arranged in the second conditioning chamber and used for carrying out secondary conditioning on the sludge discharged from the first conditioning chamber. The sludge conditioning system adopts a conditioning mode combining chemical conditioning and physical conditioning, wherein the chemical conditioning oxidizes organic matters in the sludge by matching hydroxyl radicals with ferrous ions and destroys extracellular polymers, and the physical conditioning expands holes and makes seams on microbial cell membranes by pulse electromagnetic waves to create favorable conditions for subsequent mechanical dehydration.)

一种污泥调理系统

技术领域

本发明涉及污泥处理技术领域，具体涉及一种化学调理和物理调理相结合的污泥调理系统。

背景技术

随着社会的不断发展，污泥产生量正在逐渐增加，如果不能够对污泥进行有效处理，将会对环境造成严重的污染，并直接威胁人类生活环境和水产品食用安全。

污泥处理有多种路线，包括填埋、焚烧、堆肥、制作建材、土地利用等，无论采取哪种处理方法，污泥脱水都是必需的一个预处理环节。然而，污泥结构复杂、且松散，容易形成胶体，具有很强的亲水性，且细胞内部水含量比重大，给通过作用力来实现物理性脱水的操作造成极大的困难，导致脱水效率较低，脱水能耗增大。

针对此，在采用机械脱水前需对污泥进行调理，以首先破坏污泥的胶体稳定性、改变细胞胶团结构，进而可增强疏水性、水分子流动性，这样，就可以大幅减轻后续机械脱水的工作压力，以节省能量。

如此，如何提供一种污泥调理方案，以对机械脱水前的污泥进行更好地调理，仍是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种污泥调理系统，采用化学调理与物理调理相结合的调理方式，其中，化学调理采用含有羟基自由基和二价铁离子水相结合的调理液，对污泥有机质进行氧化，并破坏胞外聚合物，以方便后续物理调理，物理调理采用脉冲电磁波对微生物细胞膜进行扩孔造缝，能够改善污泥脱水性能，为后续机械脱水创造有利条件。

为解决上述技术问题，本发明提供一种污泥调理系统，包括第一调理单元和第二调理单元，所述第一调理单元包括第一调理室、污泥输送装置和调理液输送装置，所述污泥输送装置用于向所述第一调理室内输送污泥，所述调理液输送装置用于向所述第一调理室内输送调理液，所述调理液含有羟基自由基和二价铁离子；所述第二调理单元包括第二调理室，所述第二调理室与所述第一调理室相连通，所述第二调理室内设有脉冲电磁波发生装置，用于对所述第一调理室排出的污泥进行二次调理。

本发明所提供污泥调理系统包括第一调理单元和第二调理单元，其中，第一调理单元采用化学调理的方式，以含有羟基自由基和二价铁离子水的调理液对污泥进行调理，羟基自由基具有强氧化性，在二价铁离子催化作用下可以氧化污泥中的有机质，并破坏污泥中胞外聚合物，在此过程中，二价铁离子氧化变成三价铁离子，可方便后续第二调理单元的物理调理；第二调理单元采用物理调理的方式，以脉冲电磁波对难降解的微生物细胞膜进行作用，而第一调理单元生成的三价铁离子可以对脉冲电磁波的功效进行放大，并可以吸收电磁波，使得电磁波作用于污泥微生物细胞的时间可以延长，更有利于脉冲电磁波在微生物细胞表面的扩孔造缝，使得难以降解的微生物细胞表面的毛细水能够通过这些造出来的孔洞以及缝隙释放出来，变成自由水，进而可大幅改善污泥的脱水性能，以为后续的机械脱水创造有利条件。

可选地，所述调理液由双氧水和二价铁离子水组成，所述调理液输送装置包括二价铁离子水输送装置和双氧水输送装置。

可选地，所述第一调理室包括相连通的二价铁离子水分室和双氧水分室，所述二价铁离子水分室与所述污泥输送装置相连，所述二价铁离子水输送装置用于向所述二价铁离子水分室输送所述二价铁离子水，所述双氧水输送装置用于向所述双氧水分室输送所述双氧水。

可选地，所述二价铁离子水分室包括相连通的二价铁离子水第一分室和二价铁离子水第二分室，所述二价铁离子水输送装置用于向所述二价铁离子水第一分室输送所述二价铁离子水，所述污泥输送装置与所述二价铁离子水第一分室相连；所述双氧水分室包括相连通的双氧水第一分室和双氧水第二分室，所述双氧水第一分室与所述二价铁离子水第二分室相连通，所述双氧水输送装置用于向所述双氧水第一分室输送所述双氧水。

可选地，所述二价铁离子水第一分室、所述二价铁离子水第二分室、所述双氧水第一分室和所述双氧水第二分室中的均设有搅拌机构，且同一分室的污泥进口和污泥出口分别位于该分室的上部和下部。

可选地，所述双氧水中H₂O₂的含量为25％-30％，且所述双氧水的输送量与污泥中绝干泥量的比例为1.5％-2.5％；所述二价铁离子水中二价铁离子的含量不低于3％，且所述二价铁离子水的输送量与污泥中绝干泥量的比例为2.5％-3.5％。

可选地，所述污泥输送装置、所述二价铁离子水输送装置以及所述双氧水输送装置均设有驱动泵和流量计，且所述污泥输送装置还设有浓度计。

可选地，还包括控制器，所述控制器与各所述驱动泵、各所述流量计均信号连接，用于对所述污泥的输送流量、所述双氧水的输送流量、所述二价铁离子水的输送流量进行控制，所述控制器还与所述浓度计信号连接，用于监测所述污泥的浓度。

可选地，所述第二调理室包括出泥管道，所述出泥管道与所述第二调理室的上部相连；所述脉冲电磁波发生装置包括至少一个脉冲电磁波发生头，用于向所述出泥管道内发送脉冲电磁波。

可选地，还包括控制器，所述控制器与所述脉冲电磁波发生头信号连接，用于调控所述脉冲电磁波发生头的功率和频次，所述脉冲电磁波为微波。

附图说明

图1为本发明所提供污泥调理系统的一种

具体实施方式

的结构示意图；

图2为图1的俯视图。

图1-2中的附图标记说明如下：

1第一调理单元、11第一调理室、111二价铁离子水第一分室、112二价铁离子水第二分室、113双氧水第一分室、114双氧水第二分室、12污泥输送装置、13调理液输送装置、131二价铁离子水输送装置、132双氧水输送装置、14搅拌机构、15驱动泵、16流量计、17浓度计；

2第二调理单元、21第二调理室、22脉冲电磁波发生装置、23出泥管道、24控制器；

3机架。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本文中所述“第一”、“第二”等词，仅是为了便于描述结构相同或相类似的两个以上的结构或部件，并不表示对顺序的某种特殊限定。

请参考图1-2，图1为本发明所提供污泥调理系统的一种具体实施方式的结构示意图，图2为图1的俯视图。

如图1、图2所示，本发明提供一种污泥调理系统，包括第一调理单元1和第二调理单元2，第一调理单元1包括第一调理室11、污泥输送装置12和调理液输送装置13，污泥输送装置12用于向第一调理室11内输送污泥，调理液输送装置13用于向第一调理室11内输送调理液，调理液含有二价铁离子和羟基自由基；第二调理单元2包括第二调理室21，第二调理室21与第一调理室11相连通，第二调理室21内设有脉冲电磁波发生装置22，用于对第一调理室11排出的污泥进行二次调理。

本发明所提供污泥调理系统包括第一调理单元1和第二调理单元2，其中，第一调理单元1采用化学调理的方式，以含有二价铁离子和羟基自由基的调理液对污泥进行调理，羟基自由基具有强氧化性，在二价铁离子催化作用下可以氧化污泥中的有机质，并破坏污泥中胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances，EPS)，在此过程中二价铁离子氧化变成三价铁离子，可方便后续第二调理单元2的物理调理；第二调理单元2采用物理调理的方式，以脉冲电磁波对难降解的微生物细胞膜进行作用，而第一调理单元1生成的三价铁离子可以对脉冲电磁波的功效进行放大，并可以吸收电磁波，使得电磁波作用于污泥微生物细胞的时间可以延长，更有利于脉冲电磁波在微生物细胞表面的扩孔造缝，使得难以降解的微生物细胞表面的毛细水能够通过这些造出来的孔洞以及缝隙释放出来，变成自由水，进而可大幅改善污泥的脱水性能，以为后续的机械脱水创造有利条件。

在具体实施时，上述调理液可以是由含有羟基自由基的试剂和含有二价铁离子的试剂组合而成；或者，还可以是由其他的几种试剂反应所形成，例如，上述调理液可以由双氧水和二价铁离子水反应形成，其中，双氧水具有氧化性，可以将二价铁离子氧化为三价铁离子，而自身则可以失去电子以形成羟基自由基。

基于调理液是由双氧水和二价铁离子水进行反应所形成的方案，调理液输送装置13可以包括二价铁离子水输送装置131和双氧水输送装置132，二者输送来的二价铁离子水、双氧水可以按照一定的顺序先后通入第一调理室11，以与通入第一调理室1内与污泥进行混合。

进一步地，还可以对第一调理室11进行分仓，以分别在不同的仓室内将污泥与二价铁离子水、双氧水进行混合，当然，也可以是在同一仓室内将污泥与二价铁离子水、双氧水进行混合。

具体到本发明实施例中，第一调理室11可以包括相连通的二价铁离子水分室和双氧水分室，其中，二价铁离子水分室、双氧水分室中的一者可以与污泥输送装置12相连，前述二价铁离子水输送装置131可用于向二价铁离子水分室输送二价铁离子水，前述双氧水输送装置132可用于向双氧水分室输送双氧水。采用这种设计，污泥输送装置12输送来的污泥可以在二价铁离子水分室和双氧水分室之间进行混合、转运，在转运的过程中，污泥可以源源不断地进入，有利于保证生产的连续性，同时，多个分室的存在，也可提高污泥与相应试剂的混匀效果，更有利于污泥的调理。可以理解，直接与污泥输送装置12相连的分室中的试剂将优先与污泥进行混合。

请继续参考图2，本发明实施例可以采用二价铁离子水分室与污泥输送装置12直接连通的方案。这样，二价铁离子水可以先添加，由于二价铁离子水的PH值较低，可以降低污泥的PH值，能够为二价铁离子水与双氧水的反应创造良好条件，而且，双氧水本身具有较强的氧化性，采用后添加的方案，也可以避免其与污泥直接反应而导致的双氧水损耗，以及由此而造成的二价铁离子反应不完全、三价铁离子生成量较少、对于脉冲电磁波吸收放大能力下降、物理调理效果较差的问题。

上述二价铁离子水分室、双氧水分室的数量可以均为一个，也可以至少一者为多个；当均为多个时，各二价铁离子水分室可以相连通，各双氧水分室可以相连通，此时，可用于污泥转运的分室更多，更有利于污泥与二价铁离子水、双氧水以及所形成调理液的充分混合，在第一调理室11内所进行的化学调理的效果更佳。

在一种具体的方案中，二价铁离子水分室可以包括相连通的二价铁离子水第一分室111和二价铁离子水第二分室112，二价铁离子水输送装置131可用于向二价铁离子水第一分室111输送二价铁离子水，污泥输送装置12可以与二价铁离子水第一分室111相连，这样，污泥将首先与二价铁离子水在二价铁离子水第一分室111内进行混合，然后再进入二价铁离子水第二分室112内进行混合，在污泥与二价铁离子水的混合物不断流入二价铁离子水第二分室112的过程中，二价铁离子水第一分室111又可以不断纳入新的污泥和二价铁离子水，能够保证生产的连续性；双氧水分室可以包括相连通的双氧水第一分室113和双氧水第二分室114，双氧水第一分室113可以与二价铁离子水第二分室112相连通，双氧水输送装置132可用于向双氧水第一分室113输送双氧水，这样，污泥和二价铁离子水的混合物将在双氧水第一分室113内与双氧水进行混合、反应，以生成含有羟基自由基和三价铁离子的调理液，羟基自由基可以氧化污泥中的有机质，并破坏胞外聚合物，所形成的三价铁离子可以作为后续电磁波脉冲调节的催化剂，而在进入双氧水第二分室114内时，上述反应可以继续，以将混合液中未反应完全的二价铁离子尽可能多地反应形成三价铁离子，同时，所形成的羟基自由基可以进一步地对污泥进行作用，以为后续物理调理做准备。

为提高混匀程度，可以延长污泥在各分室内的行程，具体来说，同一分室的污泥进口和出口可以分别位于该分室的上部、下部，以尽可能地充分利用各分室在上下方向的空间。例如，结合图1，二价铁离子水第一分室111的污泥进口为上部，那么，二价铁离子水第一分室111与二价铁离子水第二分室112的连通口可以设置在二价铁离子水第一分室111的下部，二价铁离子水第二分室112与双氧水第一分室113的连通口可以设置在二价铁离子水第二分室112的上部，双氧水第一分室113与双氧水第二分室114的连通口可以设置在双氧水第二分室114的下部，而双氧水第二分室114与第二调理室21的连通口可以设置在双氧水第二分室114的上部。

进一步地，在上述的二价铁离子水第一分室111、二价铁离子水第二分室112、双氧水第一分室113和双氧水第二分室114中的均设有搅拌机构14，搅拌机构14可以提高污泥与液体试剂的混匀程度，并能够提高二价铁离子水和双氧水的反应效率，且搅拌过程本身也有利于对污泥内胶体的破坏，以提高污泥的疏水性。

这里，本发明实施例并不限定搅拌机构14的结构，具体可以参照现有技术中常见的搅拌器械进行设计。

另外，本发明实施例也不限定双氧水中H₂O₂的含量、二价铁离子水的二价铁离子的含量以及二者的添加量，实际上，这些参数均与待处理污泥的浓度和流量有关。本发明实施例所提供调理系统，在针对一种特定浓度的污泥进行试验过程中，可以采用H₂O₂的含量为25％-30％的双氧水以及二价铁离子的含量不低于3％的二价铁离子水，在添加时，双氧水的输送量与污泥中绝干泥量的比例可以在1.5％-2.5％之间，二价铁离子水的输送量与污泥中绝干泥量的比例可以为2.5％-3.5％之间；可以理解，由于生产的连续性，上述的双氧水、二价铁离子水输送量是指单位时间内的添加量，或者说流量，污泥中绝干泥量也是指单位时间内的添加量，或者说流量，其中，绝干泥量是指污泥在无水状态下的含泥量。

进一步地，污泥输送装置12、二价铁离子水输送装置131以及双氧水输送装置132均可以设有驱动泵15和流量计16，其中，驱动泵15具体可以为变频隔膜计量泵，用于提供动力，并能够调节输入量，而流量计16则可以对输入量进行监控；污泥输送装置12还可以设有浓度计17，用于监控待处理污泥的浓度；还可以包括控制器24，控制器24具体可以为PLC集成控制单元，其与各驱动泵15、各流量计16、浓度计17均可以信号连接，其能够根据所监测的污泥流量、污泥浓度计算单位时间内进入调理系统的绝干泥量，然后可以对双氧水的输送流量、二价铁离子水的输送流量进行控制，以保证所添加的双氧水、二价铁离子水足够对污泥进行调理，并可避免对于调理液的过多浪费。

上述第二调理室21可以包括出泥管道23，出泥管道23可以与第二调理室21的上部相连，具体是和双氧水第二分室114的上部相连，这样，双氧水第二分室114内的污泥与调理液的混合物可以满溢的方式进入出泥管道23中，可以达到污泥的满管调理，能够较大程度地避免脉冲电磁波的泄露。

脉冲电磁波发生装置22可以包括至少一个脉冲电磁波发生头，各脉冲电磁波发生头均可以向出泥管道23内发送脉冲电磁波，该脉冲电磁波具体可以为微波，脉冲电磁波可以对出泥管道23内的污泥进行扩孔造缝，以为后续的机械脱水奠定基础。需要指出，本发明实施例并不限定存在多个脉冲电磁波发生头时、各脉冲电磁波发生头的设置位置，这在具体实践中可以由本领域技术人员根据需要进行设定。

上述的控制器24还可以与各脉冲电磁波发生头信号连接，用于调控各脉冲电磁波发生头的功率和频率，以便根据需要调整脉冲电磁波发生头的开启数量和输出功率、脉冲频次，这样，既能够保证脉冲电磁波调理的高效性，同时，又能够节省能量，避免能量的不必要浪费。

实际上，采用了上述控制器24之后，本发明所提供污泥调理系统的自动化程度可以大幅提高，生产过程中人工参与可以较少，能够降低人工的劳动强度，并提高生产的效率。

在第一调理单元1、第二调理单元2的外部还可以设有钢结构的机架3，以提高本发明所提供污泥调理系统的结构强度。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。