[发明专利]污泥热水解和厌氧消化集成处理工艺系统

摘要

本发明公开了一种污泥热水解和厌氧消化集成处理工艺系统，该工艺系统由进泥池、污泥管、进泥泵、污泥浓缩机、浆化罐、搅拌叶片、搅拌轴、温度传感器、搅拌电机、压力传感器、热水解反应罐、装填有镍基催化剂的热水解催化管、蒸汽发生器、泄压罐、蒸汽储罐、高级氧化反应罐、臭氧管、装填有钛基催化剂的臭氧催化管、臭氧发生器、消化罐、板框压滤机、出泥池、甲烷气体连接管和甲烷气体储罐组成。本发明的有益效果是，将该污泥热水解和厌氧消化集成处理工艺系统应用于污泥的处理具有能耗低、杀灭病菌能力强、污泥脱水性能好、干污泥产生量少、沼气中甲烷气体含量高、硫化氢含量低等优点。

主权项

一种污泥热水解和厌氧消化集成处理工艺系统，其特征在于，该工艺系统由进泥池1、污泥管2、进泥泵3、污泥浓缩机4、浆化罐5、浆化罐污泥入口法兰6、搅拌叶片7、搅拌轴8、温度传感器9、搅拌电机10、压力传感器11、浆化罐蒸汽入口法兰12、浆化罐蒸汽流量阀13、浆化罐污泥出口法兰14、热水解反应罐15、热水解反应罐蒸汽出口法兰16、热水解反应罐污泥出口法兰17、热水解反应罐污泥入口法兰18、装填有镍基催化剂的热水解催化管19、热水解反应罐蒸汽入口法兰20、蒸汽管21、热水解反应罐蒸汽流量阀22、蒸汽发生器23、热水解反应罐紧固螺钉24、泄压罐蒸汽流量阀25、泄压罐蒸汽入口法兰26、泄压罐污泥出口法兰27、泄压罐污泥入口法兰28、泄压罐29、泄压罐蒸汽出口法兰30、蒸汽储罐31、高级氧化反应罐污泥入口法兰32、高级氧化反应罐33、高级氧化反应罐污泥出口法兰34、臭氧管35、臭氧流量阀36、臭氧管入口法兰37、装填有钛基催化剂的臭氧催化管38、臭氧发生器39、高级氧化反应罐紧固螺钉40、消化罐污泥入口法兰41、消化罐42、消化罐污泥出口法兰43、板框压滤机44、出泥池45、甲烷气体出口法兰46、甲烷气体连接管47、甲烷气体储罐48和出气口阀门49组成；通过污泥管2和进泥泵3将进泥池1与污泥浓缩机4相连，在浆化罐污泥入口法兰6处通过污泥管将污泥浓缩机4与浆化罐5相连；在浆化罐5的上部安装温度传感器9和压力传感器11，在浆化罐5的上部中心位置安装搅拌电机10，搅拌叶片7安装在搅拌轴8上，搅拌轴8与搅拌电机10相连；在浆化罐蒸汽入口法兰12处通过蒸汽管和浆化罐蒸汽流量阀13将蒸汽储罐31与浆化罐5相连；在浆化罐污泥出口法兰14和热水解反应罐污泥入口法兰18处通过污泥管将浆化罐5和热水解反应罐15相连；在热水解反应罐蒸汽入口法兰20处通过蒸汽管21和热水解反应罐蒸汽流量阀22将热水解反应罐15与蒸汽发生器23相连；在热水解反应罐蒸汽出口法兰16处通过蒸汽管将热水解反应罐15与蒸汽储罐31相连；装填有镍基催化剂的热水解催化管19通过热水解反应罐紧固螺钉24安装在热水解反应罐15中，热水解反应罐紧固螺钉24的位置在热水解反应罐15底部中心处；在热水解反应罐污泥出口法兰17和泄压罐污泥入口法兰28处通过污泥管将热水解反应罐15和泄压罐29相连；在泄压罐蒸汽入口法兰26处通过蒸汽管和泄压罐蒸汽流量阀25将泄压罐29与蒸汽发生器23相连；在泄压罐蒸汽出口法兰30处通过蒸汽管将泄压罐29与蒸汽储罐31相连；在泄压罐污泥出口法兰27和高级氧化反应罐污泥入口法兰32处通过污泥管将泄压罐29和高级氧化反应罐33相连；装填有钛基催化剂的臭氧催化管38通过高级氧化反应罐紧固螺钉40安装在高级氧化反应罐33中，高级氧化反应罐紧固螺钉40的位置在高级氧化反应罐33底部中心处；在臭氧管入口法兰37处通过臭氧管35和臭氧流量阀36将装填有钛基催化剂的臭氧催化管38与臭氧发生器39相连；在高级氧化反应罐污泥出口法兰34和消化罐污泥入口法兰41处通过污泥管将高级氧化反应罐33和消化罐42相连；在消化罐42的消化罐污泥出口法兰43处通过污泥管将消化罐42和板框压滤机44相连；板框压滤机44通过污泥管和出泥池45相连；在甲烷气体出口法兰46处通过甲烷气体连接管47将消化罐42与甲烷气体储罐48相连；在甲烷气体储罐48的上部设置有出气口阀门49；在热水解反应罐15、泄压罐29、高级氧化反应罐33和消化罐42的上部中心位置分别安装搅拌电机，然后连接上搅拌轴和搅拌叶片；在热水解反应罐15、泄压罐29和消化罐42的上部分别安装温度传感器和压力传感器；在蒸汽储罐31和甲烷气体储罐48的上部分别安装压力传感器；其中，镍基催化剂由如下方法制备：(1)将89.3克粒径为3‑5mm的泡沫镍颗粒在500mL质量百分比浓度为40％的乙醇溶液中浸泡0.5小时，过滤除去液体得到物质A1，物质A1经500mL去离子水洗涤后在105℃的干燥箱中放置1.5小时，得到物质A；(2)将3.93克PbCl2、1.89克CuCl2和3.68克ZnCl2加入到1500mL去离子水中，在1000r/min条件下搅拌5分钟，摇匀后分成等量5份，得到混合液H1、混合液H2、混合液H3、混合液H4、混合液H5；(3)将1.29克甲酸铵和3.29克硼氢化钾加入到混合液H1中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液J1；(4)将物质A加入到混合液J1中，在温度为35℃的摇床中摇动25分钟，过滤除去液体得到物质B1，物质B1经300mL质量百分比浓度为90％的乙醇洗涤后在105℃的干燥箱中放置40分钟，得到物质B2；(5)将1.24克甲酸铵和3.25克硼氢化钾加入到混合液H2中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液J2；(6)将物质B2加入到混合液J2中，在温度为35℃的摇床中摇动25分钟，过滤除去液体得到物质B3，物质B3经300mL质量百分比浓度为90％的乙醇洗涤后在105℃的干燥箱中放置40分钟，得到物质B4；(7)将1.19克甲酸铵和3.21克硼氢化钾加入到混合液H3中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液J3；(8)将物质B4加入到混合液J3中，在温度为35℃的摇床中摇动25分钟，过滤除去液体得到物质B5，物质B5经300mL质量百分比浓度为90％的乙醇洗涤后在105℃的干燥箱中放置40分钟，得到物质B6；(9)将1.14克甲酸铵和3.17克硼氢化钾加入到混合液H4中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液J4；(10)将物质B6加入到混合液J4中，在温度为35℃的摇床中摇动25分钟，过滤除去液体得到物质B7，物质B7经300mL质量百分比浓度为90％的乙醇洗涤后在105℃的干燥箱中放置40分钟，得到物质B8；(11)将1.09克甲酸铵和3.13克硼氢化钾加入到混合液H5中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液J5；(12)将物质B8加入到混合液J5中，在温度为35℃的摇床中摇动25分钟，过滤除去液体得到物质B9，物质B9经300mL质量百分比浓度为90％的乙醇洗涤后在105℃的干燥箱中放置40分钟，得到物质C；(13)将12.7克2‑氯‑5‑三氟甲基吡嗪和22.6克乙酰柠檬酸三丁酯加入到1500mL无水乙醇中，在温度为35℃的摇床中摇动35分钟，摇匀后分成等量5份，得到混合液K1、混合液K2、混合液K3、混合液K4、混合液K5；(14)将8.7克邻苯甲酰苯甲酸甲酯和4.6克4,4'‑二辛基二苯胺加入到混合液K1中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液L1；(15)将4.6克邻苯二甲酸二异辛酯加入到混合液L1中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液M1；(16)将物质C加入到混合液M1中，在温度为45℃的摇床中摇动45分钟，过滤除去液体得到物质C1，将物质C1在75℃的干燥箱中放置125分钟，得到物质C2；(17)将8.3克邻苯甲酰苯甲酸甲酯和4.2克4,4'‑二辛基二苯胺加入到混合液K2中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液L2；(18)将4.1克邻苯二甲酸二异辛酯加入到混合液L2中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液M2；(19)将物质C2加入到混合液M2中，在温度为45℃的摇床中摇动45分钟，过滤除去液体得到物质C3，将物质C3在75℃的干燥箱中放置125分钟，得到物质C4；(20)将7.9克邻苯甲酰苯甲酸甲酯和3.8克4,4'‑二辛基二苯胺加入到混合液K3中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液L3；(21)将3.6克邻苯二甲酸二异辛酯加入到混合液L3中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液M3；(22)将物质C4加入到混合液M3中，在温度为45℃的摇床中摇动45分钟，过滤除去液体得到物质C5，将物质C5在75℃的干燥箱中放置125分钟，得到物质C6；(23)将7.5克邻苯甲酰苯甲酸甲酯和3.4克4,4'‑二辛基二苯胺加入到混合液K4中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液L4；(24)将3.1克邻苯二甲酸二异辛酯加入到混合液L4中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液M4；(25)将物质C6加入到混合液M4中，在温度为45℃的摇床中摇动45分钟，过滤除去液体得到物质C7，将物质C7在75℃的干燥箱中放置125分钟，得到物质C8；(26)将7.1克邻苯甲酰苯甲酸甲酯和3.0克4,4'‑二辛基二苯胺加入到混合液K5中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液L5；(27)将2.6克邻苯二甲酸二异辛酯加入到混合液L5中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液M5；(28)将物质C8加入到混合液M5中，在温度为45℃的摇床中摇动45分钟，过滤除去液体得到物质C9，将物质C9在75℃的干燥箱中放置125分钟，得到物质D；(29)将4.2克5‑甲基哒嗪‑3‑胺和3.6克3‑氟‑4‑硝基吡啶加入到1200mL无水乙醇中，在温度为35℃的摇床中摇动35分钟，摇匀后分成等量3份，得到混合液N1、混合液N2、混合液N3；(30)将2.2克2,3,5‑三溴噻吩加入到混合液N1中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液P1；(31)将物质D加入到混合液P1中，在温度为45℃的摇床中摇动45分钟，过滤除去液体得到物质D1，将物质D1在75℃的干燥箱中放置125分钟，得到物质D2；(32)将3.7克3,3'‑二羟基联苯胺加入到混合液N2中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液P2；(33)将物质D2加入到混合液P2中，在温度为45℃的摇床中摇动45分钟，过滤除去液体得到物质D3，将物质D3在75℃的干燥箱中放置125分钟，得到物质D4；(34)将4.8克3‑甲基苯噻吩‑2‑羧酸甲酯加入到混合液N3中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液P3；(35)将物质D4加入到混合液P3中，在温度为45℃的摇床中摇动45分钟，过滤除去液体得到物质D5，将物质D5在75℃的干燥箱中放置125分钟，得到的物质即为镍基催化剂；钛基催化剂由如下方法制备：(1)将79.6克粒径为3‑5mm的泡沫钛颗粒在500mL质量百分比浓度为40％的乙醇溶液中浸泡0.5小时，过滤除去液体得到物质A1，物质A1经500mL去离子水洗涤后在105℃的干燥箱中放置1.5小时，得到物质A；(2)将3.6克3‑羟基‑2‑吡嗪甲酸和4.4克5‑羟基吡嗪‑2‑羧酸甲酯加入到1500mL无水乙醇中，在温度为35℃的摇床中摇动40分钟，摇匀后分成等量5份，得到混合液H1、混合液H2、混合液H3、混合液H4、混合液H5；(3)将1.6克5‑溴‑3‑氯吡嗪‑2‑胺加入到混合液H1中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液J1；(4)将物质A加入到混合液J1中，在温度为45℃的摇床中摇动40分钟，过滤除去液体得到物质B1，将物质B1在75℃的干燥箱中放置125分钟，得到物质B2；(5)将2.8克4‑氯‑6,7‑二甲氧基喹啉加入到混合液H2中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液J2；(6)将物质B2加入到混合液J2中，在温度为45℃的摇床中摇动40分钟，过滤除去液体得到物质B3，将物质B3在75℃的干燥箱中放置125分钟，得到物质B4；(7)将1.1克3‑甲基‑4‑氨基吡啶加入到混合液H3中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液J3；(8)将物质B4加入到混合液J3中，在温度为45℃的摇床中摇动40分钟，过滤除去液体得到物质B5，将物质B5在75℃的干燥箱中放置125分钟，得到物质B6；(9)将3.2克2‑氯‑3‑噻吩甲酸加入到混合液H4中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液J4；(10)将物质B6加入到混合液J4中，在温度为45℃的摇床中摇动40分钟，过滤除去液体得到物质B7，将物质B7在75℃的干燥箱中放置125分钟，得到物质B8；(11)将1.9克4‑溴‑3,6‑哒嗪二酮加入到混合液H5中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液J5；(12)将物质B8加入到混合液J5中，在温度为45℃的摇床中摇动40分钟，过滤除去液体得到物质B9，将物质B9在75℃的干燥箱中放置125分钟，得到物质C；(13)将2.38克CdCl2、2.22克MgCl2和4.41克PbCl2加入到1200mL去离子水中，在1000r/min条件下搅拌5分钟，摇匀后分成等量3份，得到混合液K1、混合液K2、混合液K3；(14)将2.6克钒酸钠和3.1克铝酸钠加入到混合液K1中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液L1；(15)将物质C加入到混合液L1中，在温度为35℃的摇床中摇动25分钟，过滤除去液体得到物质C1，物质C1经300mL质量百分比浓度为90％的乙醇洗涤后在105℃的干燥箱中放置40分钟，得到物质C2；(16)将2.3克钒酸钠和2.8克铝酸钠加入到混合液K2中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液L2；(17)将物质C2加入到混合液L2中，在温度为35℃的摇床中摇动25分钟，过滤除去液体得到物质C3，物质C3经300mL质量百分比浓度为90％的乙醇洗涤后在105℃的干燥箱中放置40分钟，得到物质C4；(18)将2.0克钒酸钠和2.5克铝酸钠加入到混合液K3中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液L3；(19)将物质C4加入到混合液L3中，在温度为35℃的摇床中摇动25分钟，过滤除去液体得到物质C5，物质C5经300mL质量百分比浓度为90％的乙醇洗涤后在105℃的干燥箱中放置40分钟，得到物质D；(20)将11.3克2‑氟‑3‑硝基‑5‑氯吡啶和14.5克N‑(6‑氯‑3‑哒嗪基)丁酰胺加入到1200mL无水乙醇中，在温度为35℃的摇床中摇动35分钟，摇匀后分成等量4份，得到混合液M1、混合液M2、混合液M3、混合液M4；(21)将4.2克2‑丁基‑3‑甲基吡嗪和2.6克6‑氰基‑2‑氯吡嗪加入到混合液M1中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液N1；(22)将3.3克4‑氯‑7‑三氟甲基喹啉加入到混合液N1中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液O1；(23)将物质D加入到混合液O1中，在温度为45℃的摇床中摇动45分钟，过滤除去液体得到物质D1，将物质D1在75℃的干燥箱中放置145分钟，得到物质D2；(24)将3.9克2‑丁基‑3‑甲基吡嗪和2.3克6‑氰基‑2‑氯吡嗪加入到混合液M2中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液N2；(25)将3.0克4‑氯‑7‑三氟甲基喹啉加入到混合液N2中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液O2；(26)将物质D2加入到混合液O2中，在温度为45℃的摇床中摇动45分钟，过滤除去液体得到物质D3，将物质D3在75℃的干燥箱中放置145分钟，得到物质D4；(27)将3.6克2‑丁基‑3‑甲基吡嗪和2.0克6‑氰基‑2‑氯吡嗪加入到混合液M3中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液N3；(28)将2.7克4‑氯‑7‑三氟甲基喹啉加入到混合液N3中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液O3；(29)将物质D4加入到混合液O3中，在温度为45℃的摇床中摇动45分钟，过滤除去液体得到物质D5，将物质D5在75℃的干燥箱中放置145分钟，得到物质D6；(30)将3.3克2‑丁基‑3‑甲基吡嗪和1.7克6‑氰基‑2‑氯吡嗪加入到混合液M4中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液N4；(31)将2.4克4‑氯‑7‑三氟甲基喹啉加入到混合液N4中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液O4；(32)将物质D6加入到混合液O4中，在温度为45℃的摇床中摇动45分钟，过滤除去液体得到物质D7，将物质D7在75℃的干燥箱中放置145分钟，得到的物质即为钛基催化剂。