公布日：2023.12.29

申請日：2023.11.07

分類號：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

本發明涉及一種節能型廢水污泥協同生物處理系統和方法，該系統包括用于對污泥進行發酵并獲取污泥發酵液的污泥發酵模塊，用于混合污泥發酵液和污水的預處理罐，生物反應器、換熱器和用于獲取硫單質的硫制備模塊；所述污泥發酵模塊的出水口連接預處理罐的入口，所述預處理罐的入口還連接污水管道，所述預處理罐的出口連接生物反應器的入口，所述生物反應器的出水口連接有出水管道，所述生物反應器的出氣口連接硫制備模塊，所述換熱器連接污泥發酵模塊硫制備模塊。與現有技術相比，本發明具有節約資源、成本低等優點。

權利要求書

1.一種節能型廢水污泥協同生物處理系統，其特征在于，包括用于對污泥進行發酵并獲取污泥發酵液的污泥發酵模塊，用于混合污泥發酵液和污水的預處理罐(4)，生物反應器(5)、換熱器(9)和用于獲取硫單質的硫制備模塊；所述污泥發酵模塊的出水口連接預處理罐(4)的入口，所述預處理罐(4)的入口還連接污水管道，所述預處理罐(4)的出口連接生物反應器(5)的入口，所述生物反應器(5)的出水口連接有出水管道，所述生物反應器(5)的出氣口連接硫制備模塊，所述換熱器(9)連接污泥發酵模塊硫制備模塊。

2.根據權利要求1所述的一種節能型廢水污泥協同生物處理系統，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.根據權利要求1所述的一種節能型廢水污泥協同生物處理系統，其特征在于，所述污泥發酵模塊包括污泥發酵罐(1)、污泥發酵液離心機(2)和發酵液儲存罐(3)；所述污泥發酵罐(1)的入口連接污泥輸送管道，所述污泥發酵罐(1)的出料口連接污泥發酵液離心機(2)的入口，所述發酵液儲存罐(3)污泥發酵液離心機(2)的出口連接發酵液儲存罐(3)的入口，所述換熱器(9)連接污泥發酵罐(1)。

4.根據權利要求3所述的一種節能型廢水污泥協同生物處理系統，其特征在于，所述污泥發酵罐(1)上設有第一攪拌結構，所述第一攪拌結構包括依次連接的驅動電機、攪拌轉軸和攪拌槳，所述驅動電機固定在污泥發酵罐(1)上，所述攪拌槳位于污泥發酵罐(1)內部。

5.根據權利要求3所述的一種節能型廢水污泥協同生物處理系統，其特征在于，所述污泥發酵罐(1)內部還設有用于監測污泥發酵罐(1)內部污泥溫度的溫度傳感器以及用于監測污泥酸堿度的第一酸堿度檢測計，所述污泥發酵罐(1)的發酵溫度的范圍為28℃-32℃。

6.根據權利要求3所述的一種節能型廢水污泥協同生物處理系統，其特征在于，所述污泥發酵罐(1)在無氧條件下進行發酵，所述污泥發酵罐(1)內加入污泥后，向污泥發酵罐(1)內通入氮氣用于排出污泥發酵罐(1)內的氧氣，所述氮氣的通入時間大于等于一分鐘。

7.根據權利要求1所述的一種節能型廢水污泥協同生物處理系統，其特征在于，所述預處理罐(4)上設有用于使污泥發酵液和污水混合均勻的第二攪拌結構以及用于監測預處理罐(4)內酸堿度的第二酸堿度檢測計。

8.根據權利要求1所述的一種節能型廢水污泥協同生物處理系統，其特征在于，所述預處理罐(4)內的污泥發酵液和廢水以一定比例混合，所述污泥發酵液的化學需氧量和廢水中硫酸根的比值范圍為1.5-2.5。

9.根據權利要求1所述的一種節能型廢水污泥協同生物處理系統，其特征在于，所述生物反應器(5)為厭氧膨脹顆粒污泥床反應器或上流式厭氧污泥床反應器。

10.一種基于權利要求1-9任一所述的一種節能型廢水污泥協同生物處理系統的方法，其特征在于，包括以下步驟：通過污泥發酵罐(1)對污泥進行發酵；通過發酵液分離機(2)對發酵后的污泥進行離心處理，獲取的污泥發酵液通過發酵液儲存罐(3)進行臨時儲存；通過預處理罐(4)對一定比例的污泥發酵液和廢水進行混合，并調節混合液的酸堿度；通過生物處理器(5)對混合液進行生物處理，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)；通過催化氧化單元對硫化氫氣體和空氣的混合物進行氧化反應，得到含有硫的產品；依次通過硫冷凝單元(7)與硫分離單元(8)對含有硫的產品進行處理，得到硫單質。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在為還原菌提供常規碳源的成本高，導致AMD處理成本較高的缺陷而提供一種節能型廢水污泥協同生物處理系統和方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

本方案提供了一種節能型廢水污泥協同生物處理系統，包括用于對污泥進行發酵并獲取污泥發酵液的污泥發酵模塊，用于混合污泥發酵液和污水的預處理罐，生物反應器、換熱器和用于獲取硫單質的硫制備模塊；

所述污泥發酵模塊的出水口連接預處理罐的入口，所述預處理罐的入口還連接污水管道，所述預處理罐的出口連接生物反應器的入口，所述生物反應器的出水口連接有出水管道，所述生物反應器的出氣口連接硫制備模塊，所述換熱器連接污泥發酵模塊硫制備模塊。

優選地，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。

優選地，所述污泥發酵模塊包括污泥發酵罐、污泥發酵液離心機和發酵液儲存罐；

所述污泥發酵罐的入口連接污泥輸送管道，所述污泥發酵罐的出料口連接污泥發酵液離心機的入口，所述發酵液儲存罐污泥發酵液離心機的出口連接發酵液儲存罐的入口，所述換熱器連接污泥發酵罐。

優選地，所述污泥發酵罐上設有第一攪拌結構，所述第一攪拌結構包括依次連接的驅動電機、攪拌轉軸和攪拌槳，所述驅動電機固定在污泥發酵罐上，所述攪拌槳位于污泥發酵罐內部。

優選地，所述污泥發酵罐內部還設有用于監測污泥發酵罐內部污泥溫度的溫度傳感器以及用于監測污泥酸堿度的第一酸堿度檢測計，所述污泥發酵罐的發酵溫度的范圍為28℃-32℃。

優選地，所述污泥發酵罐在無氧條件下進行發酵，所述污泥發酵罐內加入污泥后，向污泥發酵罐內通入氮氣用于排出污泥發酵罐內的氧氣，所述氮氣的通入時間大于等于一分鐘。

優選地，所述預處理罐上設有用于使污泥發酵液和污水混合均勻的第二攪拌結構以及用于監測預處理罐內酸堿度的第二酸堿度檢測計。

優選地，所述預處理罐內的污泥發酵液和廢水以一定比例混合，所述污泥發酵液的化學需氧量和廢水中硫酸根的比值范圍為1.5-2.5。

優選地，所述生物反應器為厭氧膨脹顆粒污泥床反應器或上流式厭氧污泥床反應器。

本方案還提供了一種節能型廢水污泥協同生物處理方法，包括以下步驟：

通過污泥發酵罐對污泥進行發酵；

通過發酵液分離機對發酵后的污泥進行離心處理，獲取的污泥發酵液通過發酵液儲存罐進行臨時儲存；

通過預處理罐對一定比例的污泥發酵液和廢水進行混合，并調節混合液的酸堿度；

通過生物處理器對混合液進行生物處理，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；

通過催化氧化單元對硫化氫氣體和空氣的混合物進行氧化反應，得到含有硫的產品；

依次通過硫冷凝單元與硫分離單元對含有硫的產品進行處理，得到硫單質。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

(1)本方案通過污泥發酵模塊對污泥發酵以獲取作為碳源的發酵液，通過生物反應器對污泥發酵液和污水混合液進行生物處理，去除污水中的重金屬，去除率達到了95％以上，重金屬去除效果良好，以污泥發酵液作為碳源，降低了成本，且能夠調節酸性礦山廢水的酸堿度，減少了酸堿度調節藥劑的使用，進一步降低了廢水處理的成本。

(2)本方案通過催化氧化單元對生物反應器產生的硫化氫氣體進行氧化處理，并通過硫冷凝單元與硫分離單元對還原產物進行冷凝分離，得到硫單質，系統的適用范圍更廣功能更強；整個過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生的熱量對生物反應器和污泥發酵模塊加熱，實現資源的循環利用，節約能源，進一步降低處理成本。

（發明人：沈平;章璆帝）