CN101921306B - 一种污泥水解提取微生物蛋白质***及提取方法 - Google Patents
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Abstract
一种污泥水解提取微生物蛋白质***及提取方法，涉及污水污泥处理领域，包括污泥储存装置、污泥输送装置、混料装置、水解反应装置、闪蒸装置、固液分离装置、残渣收集输送装置，滤液收集装置、预热装置、蒸发浓缩装置、干燥装置、废气收集装置、废气处理装置、废气排放装置、工艺水回收装置；提取方法为将活性污泥水解完全后，闪蒸降温，再进行固液分离，将滤液进行浓缩，得到质量百分比浓度为5％-40％的微生物蛋白质溶液产品或干燥为微生物蛋白质干粉产品。采用本发明，用于污泥水解提取微生物蛋白质，能耗低，生产效率高，微生物蛋白质提取率高，微生物蛋白产品性能优良，其发泡性能优于市售发泡剂。
Description
技术领域
本发明涉及污水污泥处理领域，特别涉及一种污泥水解提取微生物蛋白质***及提取方法。
背景技术
随着污水处理率的增加以及处理程度的深化，污水厂污泥产量逐年递增，对水源、大气、土地及人类健康造成很大危害，主要表现在以下几个方面，(1)、对水源的危害：污泥的无措施堆放和填埋过程中，产生大量酸性、碱性、有毒物质和污泥中的重金属，雨后流入地表水源及渗透到地表以下，造成地下水体黑臭，水质恶化。目前全国60％的河流已存在氨氮、挥发酚、高锰酸盐的污染，氟化物严重超标，加之污泥废水的流入和渗透，水体丧失了自净功能，影响水生物繁殖和水资源利用。(2)、对大气环境的污染：由于焚烧或长时间的堆放，排弃污泥释放出大量恶臭、二噁英、二氧化硫等毒害气体，粉尘和细小颗粒悬浮物随风迁移，致使空气中二氧化硫及悬浮颗粒物超标，酸雨现象及扬尘天气频频发生。(3)、对土地的危害：侵蚀土地，污泥产生量约为1800万吨/年，有机物及重金属，病原菌等有害物质遗留在土壤中，难以降解的物质严重腐蚀土地，污染地下水源。(4)、对人体健康的危害：污泥焚烧，填埋，堆放过程中释放出大量粉尘及二噁英、二氧化硫等有毒气体，对人体构成致癌隐患。地下水污染物含量超标，引发腹泻、血吸虫、沙眼等，特别以二噁英为最严重。
城市污水厂排放的污泥颗粒很细，富含有机质，但目前大量未经稳定处理的污泥没有正常的出路，不但成为污水处理厂的沉重负担，而且污泥的任意排放和堆放对周围环境造成的新的污染已经触目惊心，污泥的资源化是全球各国追求的方向和目标，必将成为污泥唯一的最终出路。
目前国内外对于污泥蛋白的提取的研究基本还都停留在实验室研究阶段，未见规模化生产报道，对于污泥水解提取蛋白质设备，中国专利申请号为200610019063.7公开了一种用生石灰水解剩余活性污泥制备水解蛋白质的生产工艺及设备，将剩余活性污泥、水、生石灰按1∶1∶0.06的比例混合搅拌20-30分钟；将混合液抽入到水解反应釜中进行水解，工作压力为0.4-0.7MPa、水解温度为135℃-150℃的条件下，水解时间为1-3小时，水解过程中保温的同时不断通入蒸汽翻动水解混合液；水解完毕，采用反应釜内残余压力进行直接过滤；将过滤溶液用盐酸调节pH值后在长管浓缩设备中进行浓缩，得到产品。上述工艺存在的问题如下：(1)、不断通入蒸汽进行搅拌，破坏了水解过程中物料的均匀性，不能保证水解过程中水的平衡，影响水解效果；(2)、水解后物料直接利用残余压力进行过滤，随着过滤的进行，釜内压力逐渐降低，以致不能完成固液分离；(3)、水解物料在进入过滤设备之前，没有设置冷却装置，物料依靠自然冷却，不能保证水解反应的立即终止，影响产品质量；(4)、水解完毕后立即过滤则会因为物料温度过高，造成过滤设备的损坏，不能完成固液分离；(5)、该专利中提到将过滤后的滤液在长管浓缩设备中进行浓缩，单效长管蒸发耗能较高，蒸发时间过长，不能保证污泥蛋白的产品性能。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种污泥水解提取微生物蛋白质***及提取方法，高效，实用，实现污泥的全资源化零排放处理。
本发明采用的技术方案如下：
一种污泥水解提取微生物蛋白质***，包括污泥储存装置、污泥输送装置、混料装置、水解反应装置、闪蒸装置、固液分离装置、残渣收集输送装置，滤液收集装置、预热装置、蒸发浓缩装置、干燥装置、废气收集装置、废气处理装置、废气排放装置、工艺水回收装置。
污泥储存装置的出口端通过污泥输送装置与混料装置的进料口连接，混料装置的出料口通过泵与水解反应装置的进料口连接，水解反应装置的出料口与闪蒸装置的进料口通过管线连接，闪蒸装置的出料口通过泵与固液分离装置的进料口连接，固液分离装置的残渣出口端与残渣收集输送装置连接，固液分离装置的滤液出口端通过管线与滤液收集装置的入口端连接，滤液收集装置的出口端通过泵与预热装置的进口端连接，预热装置的出口端与蒸发浓缩装置的进口端连接，蒸发浓缩装置的储罐出口端通过泵与干燥装置连接，蒸发浓缩装置的冷凝水出口端与工艺水回收装置的进口端连接，工艺水回收装置的出口端通过泵与混料装置的进料口连接，混料装置、闪蒸装置、固液分离装置、滤液收集装置的上方设有废气收集装置，废气收集装置经过废气处理装置再与废气排放装置连接。
所述的污泥输送装置是(但不仅限于)螺旋输送器、泵中至少一种。
所述的混料装置为锥底或椭圆底结构，配有搅拌器。
所述的水解反应装置为椭圆底结构，配有加热器和搅拌器。
所述的闪蒸装置为锥底或椭圆底结构。
所述的固液分离装置是(但不仅限于)离心机、板框压榨、带式过滤中至少一种。
所述的滤液收集装置为锥底或椭圆底结构。
所述的预热装置是(但不仅限于)列管、平板换热器中至少一种。
所述的蒸发浓缩装置为三效蒸发器，蒸发器是(但不仅限于)自然循环蒸发器、强制循环蒸发器、膜式蒸发器中至少一种。
所述的干燥装置是(但不仅限于)间歇搅拌干燥、滚筒干燥、喷雾干燥、流化床干燥、真空带式干燥、对流盘式干燥、气流干燥中至少一种。
用污泥水解提取微生物蛋白质***提取微生物蛋白质的方法，步骤为：
a、将城市污水处理厂含水率70％-90％的原始污泥，暂存在污泥储存装置中，通过污泥输送装置与药剂一同进入混料装置，调节物料含水率为92％-96％、pH值为10-13，搅拌混合；
b、混合均匀后的物料通过泵送入水解反应装置，同时加热、搅拌，使物料温度为105℃-185℃，停留时间为1-4小时；
c、水解后物料在反应器内压力作用下进入闪蒸装置闪蒸降温，闪蒸后剩余物料通过泵送入固液分离装置，固液分离后污泥残渣含水量小于50％，采用残渣收集输送装置运输至加工车间生产成为绿化用土或绿化肥料，并完成产品的包装，得到的滤液收集进入滤液收集装置；
d、将滤液由泵送入预热装置预热后再送入蒸发浓缩装置进行浓缩，得质量浓度为5％-40％的微生物蛋白质溶液产品，或将浓缩液通过泵送入干燥装置进行干燥，得微生物蛋白质干粉产品；
e、由工艺水回收装置回收的水通过泵送入混料装置，循环使用。
所述的药剂是(但不仅限于)氢氧化钙、氢氧化钠或氢氧化钾中至少一种。
本发明所具有的有益效果：
1、采用本发明，用于污泥水解提取微生物蛋白质，上料、配料、水解、闪蒸、过滤、蒸发、干燥，能耗低，生产效率高，微生物蛋白质提取率高，微生物蛋白质产品性能优良，其发泡性能优于市售发泡剂，且固液分离后污泥残渣含水量小于50％，采用残渣收集输送装置运输至加工车间生产成为绿化用土或绿化肥料。
2、本发明采用工艺水回收***，实现工艺水的循环利用，生产过程中排放的气体经过收集处理后排放，远远低于国家相关标准。
3、采用本发明，实现污泥的全资源化零排放处理，适合全国各城市污泥处理厂污泥的资源化处理。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，1为污泥储存装置；2为污泥输送装置；3为混料装置；4为泵；5为水解反应装置；6为闪蒸装置；7为泵；8为固液分离装置；9为残渣收集输送装置；10为滤液收集装置；11为泵；12为预热装置；13为蒸发浓缩装置；14为废气收集装置；15为废气处理装置；16为废气排放装置；17为泵；18为干燥装置；19为工艺水回收装置；20为泵。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1：
污泥水解提取微生物蛋白质的***，包括污泥储存装置1、污泥输送装置2、混料装置3、水解反应装置5、闪蒸装置6、固液分离装置8、残渣收集输送装置9，滤液收集装置10、预热装置12、蒸发浓缩装置13、干燥装置18、废气收集装置14、废气处理装置15、废气排放装置16、工艺水回收装置19。
污泥储存装置1的出口端通过污泥输送装置2与混料装置3的进料口连接，混料装置3的出料口通过泵4与水解反应装置5的进料口通过管线连接，水解反应装置5的出料口与闪蒸装置6的进料口通过管线连接，闪蒸装置6的出料口通过泵7与固液分离装置8的进料口连接，固液分离装置8的残渣出口端与残渣收集输送装置9连接，固液分离装置8的滤液出口端通过管线与滤液收集装置10的入口端连接，滤液收集装置10的出口端通过泵11与预热装置12的进口端连接，预热装置12的出口端与蒸发浓缩装置13的进口端连接，蒸发浓缩装置13的储罐出口端通过泵17与干燥装置18连接，蒸发浓缩装置13的冷凝水出口端与工艺水回收装置19的进口端连接，工艺水回收装置19的出口端通过泵20与混料装置3的进料口连接，混料装置3、闪蒸装置6、固液分离装置8、滤液收集装置10的上方设有废气收集装置14，废气收集装置14经过废气处理装置15再与废气排放装置16连接。
所述的污泥输送装置2为螺旋输送器，所述的固液分离装置8是板框压榨分离设备，所述的预热装置12是列管换热器，所述的蒸发浓缩装置13为三效强制循环蒸发器，所述的干燥装置18为气流干燥设备。
将城市污水处理厂含水率80％的原始污泥，暂存在污泥储存装置1中，通过螺旋输送器与氢氧化钙一同进入混料装置3，调节物料含水率为92％、pH值为13，采用搅拌方式将物料均匀混合，通过泵4送入水解反应装置5，同时加热、搅拌，使物料温度为105℃，停留时间为4小时，水解反应结束后，物料在反应器内压力作用下进入闪蒸装置6，实现物料的初始蒸发与降温，闪蒸后剩余物料通过泵7送入板框压榨分离设备，固液分离后污泥残渣含水量小于50％，采用残渣收集输送装置9运输至加工车间生产成为绿化用土或绿化肥料，并完成产品的包装，得到的滤液收集进入滤液收集装置10，最后将滤液由泵11送入列管换热器预热后再送入三效强制循环蒸发器，实现滤液的蒸发浓缩，得到质量浓度为40％的微生物蛋白质溶液，经泵17送入气流干燥设备进行干燥，得微生物蛋白质干粉产品，由工艺水回收装置19收集来的水通过泵20送入混料装置3，循环使用。
实施例2：
污泥水解提取微生物蛋白质的***，包括污泥储存装置1、污泥输送装置2、混料装置3、水解反应装置5、闪蒸装置6、固液分离装置8、残渣收集输送装置9，滤液收集装置10、预热装置12、蒸发浓缩装置13、干燥装置18、废气收集装置14、废气处理装置15、废气排放装置16、工艺水回收装置19。
污泥储存装置1的出口端通过污泥输送装置2与混料装置3的进料口连接，混料装置3的出料口通过泵4与水解反应装置5的进料口通过管线连接，水解反应装置5的出料口与闪蒸装置6的进料口通过管线连接，闪蒸装置6的出料口通过泵7与固液分离装置8的进料口连接，固液分离装置8的残渣出口端与残渣收集输送装置9连接，固液分离装置8的滤液出口端通过管线与滤液收集装置10的入口端连接，滤液收集装置10的出口端通过泵11与预热装置12的进口端连接，预热装置12的出口端与蒸发浓缩装置13的进口端连接，蒸发浓缩装置13的储罐出口端通过泵17与干燥装置18连接，蒸发浓缩装置13的冷凝水出口端与工艺水回收装置19的进口端连接，工艺水回收装置19的出口端通过泵20与混料装置3的进料口连接，混料装置3、闪蒸装置6、固液分离装置8、滤液收集装置10的上方设有废气收集装置14，废气收集装置14经过废气处理装置15再与废气排放装置16连接。
所述的污泥输送装置2为泵，所述的固液分离装置8是离心分离设备，所述的预热装置12是列管换热器，所述的蒸发浓缩装置13为三效膜式蒸发器，所述的干燥装置18为喷雾干燥设备。
将城市污水处理厂含水率80％的原始污泥，暂存在污泥储存装置1中，通过泵与氢氧化钠一同进入混料装置3，调节物料含水率为94％、pH值为12，采用搅拌方式将物料均匀混合，通过泵4送入水解反应装置5，同时加热、搅拌，使物料温度为105℃，停留时间为4小时，水解反应结束后，物料在反应器内压力作用下进入闪蒸装置6，实现物料的初始蒸发与降温，闪蒸后剩余物料通过泵7送入离心分离设备，固液分离后污泥残渣含水量小于50％，采用残渣收集输送装置9运输至加工车间生产成为绿化用土或绿化肥料，并完成产品的包装，得到的滤液收集进入滤液收集装置10，最后将滤液由泵11送入列管换热器预热后再送入三效膜式蒸发器，实现滤液的蒸发浓缩，得到质量浓度为30％的微生物蛋白质溶液，经泵17送入喷雾干燥设备进行干燥，得微生物蛋白质干粉产品，由工艺水回收装置19收集来的水通过泵20送入混料装置3。
实施例3：
污泥水解提取微生物蛋白质的***，包括污泥储存装置1、污泥输送装置2、混料装置3、水解反应装置5、闪蒸装置6、固液分离装置8、残渣收集输送装置9，滤液收集装置10、预热装置12、蒸发浓缩装置13、干燥装置18、废气收集装置14、废气处理装置15、废气排放装置16、工艺水回收装置19。
污泥储存装置1的出口端通过污泥输送装置2与混料装置3的进料口连接，混料装置3的出料口通过泵4与水解反应装置5的进料口通过管线连接，水解反应装置5的出料口与闪蒸装置6的进料口通过管线连接，闪蒸装置6的出料口通过泵7与固液分离装置8的进料口连接，固液分离装置8的残渣出口端与残渣收集输送装置9连接，固液分离装置8的滤液出口端通过管线与滤液收集装置10的入口端连接，滤液收集装置10的出口端通过泵11与预热装置12的进口端连接，预热装置12的出口端与蒸发浓缩装置13的进口端连接，蒸发浓缩装置13的储罐出口端通过泵17与干燥装置18连接，蒸发浓缩装置13的冷凝水出口端与工艺水回收装置19的进口端连接，工艺水回收装置19的出口端通过泵20与混料装置3的进料口连接，混料装置3、闪蒸装置6、固液分离装置8、滤液收集装置10的上方设有废气收集装置14，废气收集装置14经过废气处理装置15再与废气排放装置16连接。
所述的污泥输送装置2为螺旋输送器，所述的固液分离装置8是板框压榨分离设备，所述的预热装置12是平板换热器，所述的蒸发浓缩装置13为膜式与强制循环蒸发器相结合的三效蒸发器。
将城市污水处理厂含水率90％的原始污泥，暂存在污泥储存装置1中，通过螺旋输送器与氢氧化钙一同进入混料装置3，调节物料含水率为96％、pH值为13，采用搅拌方式将物料均匀混合，通过泵4送入水解反应装置5，同时加热、搅拌，使物料温度为110℃，停留时间为1小时，水解反应结束后，物料在反应器内压力作用下进入闪蒸装置6，实现物料的初始蒸发与降温，闪蒸后剩余物料通过泵7送入板框压榨分离设备，固液分离后污泥残渣含水量小于50％，采用残渣收集输送装置9运输至加工车间生产成为绿化用土或绿化肥料，并完成产品的包装，得到的滤液收集进入滤液收集装置10，最后将滤液由泵11送入平板换热器预热后再送入膜式与强制循环蒸发器相结合的三效蒸发设备，实现滤液的蒸发浓缩，得到质量浓度为20％的微生物蛋白质溶液产品，由工艺水回收装置19收集来的水通过泵20送入混料装置3，循环使用。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术方案作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种污泥水解提取微生物蛋白质装置，其特征在于：包括污泥储存装置(1)、污泥输送装置(2)、混料装置(3)、水解反应装置(5)、闪蒸装置(6)、固液分离装置(8)、残渣收集输送装置(9)，滤液收集装置(10)、预热装置(12)、蒸发浓缩装置(13)、干燥装置(18)、废气收集装置(14)、废气处理装置(15)、废气排放装置(16)、工艺水回收装置(19)；
污泥储存装置(1)的出口端通过污泥输送装置(2)与混料装置(3)的进料口连接，混料装置(3)的出料口通过泵(4)与水解反应装置(5)的进料口连接，水解反应装置(5)的出料口与闪蒸装置(6)的进料口通过管线连接，闪蒸装置(6)的出料口通过泵(7)与固液分离装置(8)的进料口连接，固液分离装置(8)的残渣出口端与残渣收集输送装置(9)连接，固液分离装置(8)的滤液出口端通过管线与滤液收集装置(10)的入口端连接，滤液收集装置(10)的出口端通过泵(11)与预热装置(12)的进口端连接，预热装置(12)的出口端与蒸发浓缩装置(13)的进口端连接，蒸发浓缩装置(13)的储罐出口端通过泵(17)与干燥装置(18)连接，蒸发浓缩装置(13)的冷凝水出口端与工艺水回收装置(19)的进口端连接，工艺水回收装置(19)的出口端通过泵(20)与混料装置(3)的进料口连接，混料装置(3)、闪蒸装置(6)、固液分离装置(8)、滤液收集装置(10)的上方设有废气收集装置(14)，废气收集装置(14)经过废气处理装置(15)再与废气排放装置(16)连接。
2.根据权利要求1所述的污泥水解提取微生物蛋白质装置，其特征在于：所述的污泥输送装置(2)是螺旋输送器、泵中至少一种，所述的混料装置(3)为锥底或椭圆底结构，配有搅拌器。
3.根据权利要求1所述的污泥水解提取微生物蛋白质装置，其特征在于：所述的水解反应装置(5)为椭圆底结构，配有加热器和搅拌器，所述的闪蒸装置(6)为锥底或椭圆底结构。
4.根据权利要求1所述的污泥水解提取微生物蛋白质装置，其特征在于：所述的固液分离装置(8)是离心机、板框压榨装置、带式过滤装置中至少一种。
5.根据权利要求1所述的污泥水解提取微生物蛋白质装置，其特征在于：所述的滤液收集装置(10)为锥底或椭圆底结构。
6.根据权利要求1所述的污泥水解提取微生物蛋白质装置，其特征在于：所述的预热装置(12)是列管换热器、平板换热器中至少一种。
7.根据权利要求1所述的污泥水解提取微生物蛋白质装置，其特征在于：所述的蒸发浓缩装置(13)为三效蒸发器，蒸发器是自然循环蒸发器、强制循环蒸发器、膜式蒸发器中至少一种。
8.根据权利要求1所述的污泥水解提取微生物蛋白质装置，其特征在于：所述的干燥装置(18)是间歇搅拌干燥装置、滚筒干燥装置、喷雾干燥装置、流化床干燥装置、真空带式干燥装置、对流盘式干燥装置、气流干燥装置中至少一种。
9.一种用权利要求1所述污泥水解提取微生物蛋白质装置提取微生物蛋白质的方法，其特征在于：包括：
a、将城市污水处理厂含水率70％-90％的原始污泥，暂存在污泥储存装置(1)中，通过污泥输送装置(2)与药剂一同进入混料装置(3)，调节物料含水率为92％-96％、pH值为10-13，搅拌混合；
b、混合均匀后的物料通过泵(4)送入水解反应装置(5)，同时加热、搅拌，使物料温度为105℃-185℃，停留时间为1-4小时；
c、水解后物料在反应器内压力作用下进入闪蒸装置(6)闪蒸降温，闪蒸后剩余物料通过泵(7)送入固液分离装置(8)，固液分离后污泥残渣含水量小于50％，采用残渣收集输送装置(9)运输至加工车间生产成为绿化用土或绿化肥料，并完成产品的包装，得到的滤液收集进入滤液收集装置(10)；
d、将滤液由泵(11)送入预热装置(12)预热后再送入蒸发浓缩装置(13)进行浓缩，得质量浓度为5％-40％的微生物蛋白质溶液产品，或将浓缩液通过泵(17)送入干燥装置(18)进行干燥，得微生物蛋白质干粉产品；
e、由工艺水回收装置(19)回收的水通过泵(20)送入混料装置(3)，循环使用；
所述的药剂是氢氧化钙、氢氧化钠或氢氧化钾中至少一种。
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