申请日2015.10.18
公开(公告)日2016.01.20
IPC分类号C02F11/12; C02F11/18
摘要
本发明公开一种加压加热击打分流式污泥脱水装置，包括污泥预热池、活塞加压升温发射罐、击打分流履带、脱水污泥存储池和分离水收集池，污泥预热池与活塞加压升温发射罐通过间歇式给料输送装置相连;运行时机械臂周期性推动活塞压缩污泥发射到击打分流履带上，钢制履带均匀布设锥形钉齿，正上方的钢板与履带之间保留最小处的渐缩缝隙，使上行污泥受到挤压进一步脱水。本发明一方面能根据不同泥种及脱水要求，设定循环脱水的次数，以达到预定的污泥含水率。另一方面，污泥经过此装置脱水，污泥的保水受到破坏，对于其后续处理有很好的预处理意义。
权利要求书
1.一种加压加热击打分流式污泥脱水装置，包括污泥预热池、活塞加压升温发射罐、击打分流履带、脱水污泥存储池和分离水收集池，其特征在于：所述污泥预热池包括砖砌混凝土污泥池体，在砖砌混凝土污泥池体内设电力水热加热层，电力水热加热层内设加热电炉丝，通过温度传感器自动控制砖砌混凝土污泥池体内温度，砖砌混凝土污泥池体与活塞加压升温发射罐通过间歇式给料输送泵相连;活塞加压升温发射罐包括发射罐抗压罐体和活塞，发射罐抗压罐体由长圆柱形的无缝抗压钢管构成，在长圆柱形的无缝抗压钢管的末端管道为一段渐缩式管道，渐缩式管道的喷射口处设有可控开关，当推动置于发射罐抗压罐体中的活塞时能将进入发射罐抗压罐体中的预热污泥发射到击打分流履带上;所述击打分流履带为上行环形的履带，履带均匀布设有锥形钉齿，履带上设向下的细小液体导游槽，液体导游槽包括竖向导游槽和斜向导游槽，竖向导游槽与斜向导游槽为交错分布，便利于脱离水分的向下分流，履带四周用钢板包围，在位于履带顶部上方的钢板且正对履带顶部的那个面上设有尖齿，尖齿与履带布设有的锥形钉齿能使从其之间上行的污泥受到挤压而进一步脱水，在位于履带的底部下方设有刮泥板和引流板，在位于刮泥板下面设有承接水槽，刮泥板下端固定在承接水槽中，引流板下端固定在刮泥板支架上，刮泥板支架下端固定在位于履带下方的钢板上，在位于履带下方的钢板上设置传送带，履带上掉下的脱水污泥和刮泥板将履带上刮下的脱水污泥能掉到传送带上，引流板将履带上分离的水引导进入承接水槽中，承接水槽中的污水经脱离水输送装置、通过收集池进水口输送到分离水收集池，所述分离水收集池包括分离水砖砌混凝土池体和收集池出水口，污水经分离水砖砌混凝土池体澄清后获得的达标水经收集池出水口排出;脱水污泥经脱水污泥输送机构输送到脱水污泥存储池，所述脱水污泥存储池包括污泥池体，用于接收经输送机构输送到的脱水污泥，在污泥池体设置温度传感器以监控池内的温度，在污泥池体的下方设出料口，出料口与传送带相通。
2.根据权利要求1所述的一种加压加热击打分流式污泥脱水装置，其特征在于，所述的污泥池预热设计的主体为砖砌混凝土污泥池体，设于高于活塞加压升温发射罐的平台之上，内部设电力水热加热层，砖砌混凝土污泥池体上设有污泥的进料口、温度控制开关和间歇式给料输送泵，池体内的四周为电力水热加热层，电力水热加热层为密封钢体结构，内设加热电炉丝，通过温度传感器自动控制水体温度，在电力水热加热层靠近池体一侧布设保温隔热层，内侧直接通过钢板加传热到池内污泥，电力水热加热层内同时设有进排水阀及安全阀，当池内污泥达到预设温度时，通过间歇式给料输送泵开始向活塞加压升温发射罐间歇性输送污泥，进料口设于砖砌混凝土污泥池体上方，设密封盖子，砖砌混凝土污泥池体内设上中下三个温度传感器，能全面监测池内污泥的温度状况，电力水热加热层内设单个温度传感器并设加热控制开关，用于保证控制电力水热加热层始终处于预设温度。
3.根据权利要求1或2所述的一种加压加热击打分流式污泥脱水装置，其特征在于，所述的发射罐抗压罐体设有发射罐抗压罐体进料口、压力表和温度表。
4.根据权利要求1或2所述的一种加压加热击打分流式污泥脱水装置，其特征在于，所述的击打分流履带，为一条顺时针循环的履带，垂直倾斜30°，履带设有传动电机、传动轮、锥形钉齿、导游槽、刮泥板和引流板，传动电机带动履带顺时针循环转动，锥形钉齿均匀垂直布设于履带上，当污泥经喷射作用击打在履带上后，锥形钉齿能在增加污泥结构破坏力的同时减小污泥溅射程度，并能防止污泥下滑，此时污泥保水结构受到第三次破坏，击打后，污泥的泥水产生分离，履带上划设竖向和斜向交纵的液体导游槽，便于脱离水分的向履带边缘并向下分流，污泥随着履带上行，履带四周用钢板包围，保证少量溅射污泥无法逃离，在履带正上方的钢板与履带之间保留渐缩缝隙作为挤压脱水口，在位于挤压脱水口处的履带正上方的钢板底面设有尖齿，其与履带钉齿正好错开，上行污泥在履带的带动下在挤压脱水口处进行挤压进一步脱水，脱除的水分顺液体导游槽向履带下方流动，挤压后的泥饼在重力作用下从履带掉落到位于履带下方的钢板上所设置的传送带上。
说明书
一种加压加热击打分流式污泥脱水装置
技术领域
本发明涉及一种加压加热击打分流式污泥脱水装置，尤其涉及一种具有较高可控性及脱水效率的污泥脱水反应器。
背景技术
随着城市化进程的加速，特别是城市污水处理设施的大力推广建设，各种城市污泥量不断增加(包括生活污水污泥、工业废水污泥、给水污泥及城市管道污泥等)，随之而来的是一系列污泥处理方法的应运而生。污泥是由细菌菌体、无机颗粒、有机残片、胶体等组成的极其复杂的非均质体，是一种介于液体和固体之间的浓稠物。污泥中含有大量的有毒有害物质，处理处置不当极易造成二次污染，危害环境及人类健康。污泥处理已经成为继污水处理之后另一个社会高度关注且头痛的问题。
我国关于污泥处理的规划管理不够完善，资金投入及研究相对落后。目前污泥主要的处理处置方法有焚烧、固化、填埋、堆肥等。几种方法各有优缺点及针对性。但无论哪一种处理方法，都不可避免的要面对一个现实和尴尬，那就是污泥的含水率太高的问题(污泥处理厂的浓缩污泥含水率可达98%以上，脱水污泥泥饼的含水率也在80%以上)。
污泥焚烧法具有最好的污泥减量化效果，且对于病原微生物的杀灭效果也极好，但是，如果污泥含水量太高，那么将大大的增加其焚烧处理的成本;填埋是最为直接的污泥处置措施，同样对于污泥含水量有严格的要求，中华人民共和国城镇建设行业标准CJ/T249-2007《城镇污水处理厂污泥处置-混合填埋泥质》规定，污泥用于混合填埋时，其污泥含水率必须≦60%;堆肥是目前污泥资源化前景最好的一种处理方法，其面临的两个最大挑战，一个是污泥中以重金属为首的有毒有害处理的处理，另一个就是做为原料的污泥含水率太高的问题。一般污泥好氧堆肥要求进料的含水率为50%-60%之间，太高的含水率将导致污泥含氧量不足，导致厌氧发臭的发生从而影响堆肥的腐熟度及堆肥品质;固化主要做为填埋处理的前处理，主要原因也是因为污泥中的水分极大的限制了污泥的填埋稳定性。
因此，无论是采用何种污泥处理处置方式，污泥中的高含水率都是一个限制性的因素。污泥脱水也是目前污泥处理的重要研究课题。
目前污泥脱水主要的方法有真空脱水法、机械压榨脱水法及离心脱水法。单独的真空脱水法的脱水效率较低，只能将水份脱至70%左右。离心脱水法无法很好的脱除污泥的毛细水、表面吸附水及内部水，脱水效率较低，也只能将污泥脱水至70%以上。机械压榨脱水法脱水效率相对较好，可将水分脱至60%左右，但耗能较大，若要进一步脱水，则需要对污泥进行预先的调理或者增加其它的处理方式，有人将超声波处理与滚压脱水结合在一起，可进一步将污泥含水率降到50%以下，但其投入则大大增加。
本次设计的反应器基本原理是：污泥初步预热，经机械活塞加压升温，然后依靠活塞喷射突然降压解离污泥胶体结构，最后污泥击打旋转上升的金属履带实现固液分流，分流固体多次经过上述步骤实现多次固液分流。通过快速测定分离固体的含水率设定循环处理次数，以达到既定的脱水效率。污泥含水率最低可脱到30%-50%。分流脱除的水份经收集后进行处理后达标排放。
本设计的优点在于污泥经过预热、加压升温后，其污泥胶体结构受到第一次破坏;再经过喷射降压之后，由于压力的突然降低，污泥的毛细水、表面吸附水及细胞内部水得到第二次破坏;最后在高速喷射击打的作用下，污泥的结构受到第三次破坏。污泥通过多次重复这三次破坏，其保水结构受到强力破坏。经过重力分流、挤压即能实现高效脱水。
发明内容
鉴于目前污泥处理，特别是污泥脱水所面临的上述问题，本发明的目的是要设计一种三重破坏污泥保水结构并通过简易机械分流即可实现高效脱水的反应器。
本发明的目的是这样实现的，所述的一种加压加热击打分流式污泥脱水装置，包括污泥预热池、活塞加压升温发射罐、击打分流履带、脱水污泥存储池和分离水收集池，其特征在于：所述污泥预热池包括砖砌混凝土污泥池体，在砖砌混凝土污泥池体内设电力水热加热层，电力水热加热层内设加热电炉丝，通过温度传感器自动控制砖砌混凝土污泥池体内温度，砖砌混凝土污泥池体与活塞加压升温发射罐通过间歇式给料输送泵相连;活塞加压升温发射罐包括发射罐抗压罐体和活塞，发射罐抗压罐体由长圆柱形的无缝抗压钢管构成，在长圆柱形的无缝抗压钢管的末端管道为一段渐缩式管道，渐缩式管道的喷射口处设有可控开关，当推动置于发射罐抗压罐体中的活塞时能将进入发射罐抗压罐体中的预热污泥发射到击打分流履带上;所述击打分流履带为上行环形的履带，履带均匀布设有锥形钉齿，履带上设向下的细小液体导游槽，液体导游槽包括竖向导游槽和斜向导游槽，竖向导游槽与斜向导游槽为交错分布，便利于脱离水分的向下分流，履带四周用钢板包围，在位于履带顶部上方的钢板且正对履带顶部的那个面上设有尖齿，尖齿与履带布设有的锥形钉齿能使从其之间上行的污泥受到挤压而进一步脱水，在位于履带的底部下方设有刮泥板和引流板，在位于刮泥板下面设有承接水槽，刮泥板下端固定在承接水槽中，引流板下端固定在刮泥板支架上，刮泥板支架下端固定在位于履带下方的钢板上，在位于履带下方的钢板上设置传送带，履带上掉下的脱水污泥和刮泥板将履带上刮下的脱水污泥能掉到传送带上，引流板将履带上分离的水引导进入承接水槽中，承接水槽中的污水经脱离水输送装置、通过收集池进水口输送到分离水收集池，所述分离水收集池包括分离水砖砌混凝土池体和收集池出水口，污水经分离水砖砌混凝土池体澄清后获得的达标水经收集池出水口排出;脱水污泥经脱水污泥输送机构输送到脱水污泥存储池，所述脱水污泥存储池包括污泥池体，用于接收经输送机构输送到的脱水污泥，在污泥池体设置温度传感器以监控池内的温度，在污泥池体的下方设出料口，出料口与传送带相通。
所述的污泥池预热设计的主体为砖砌混凝土污泥池体，设于高于活塞加压升温发射罐的平台之上，内部设电力水热加热层，砖砌混凝土污泥池体上设有污泥的进料口、温度控制开关和间歇式给料输送泵，池体内的四周为电力水热加热层，电力水热加热层为密封钢体结构，内设加热电炉丝，通过温度传感器自动控制水体温度，在电力水热加热层靠近池体一侧布设保温隔热层，内侧直接通过钢板加传热到池内污泥，电力水热加热层内同时设有进排水阀及安全阀，当池内污泥达到预设温度时，通过间歇式给料输送泵开始向活塞加压升温发射罐间歇性输送污泥，进料口设于砖砌混凝土污泥池体上方，设密封盖子，砖砌混凝土污泥池体内设上中下三个温度传感器，能全面监测池内污泥的温度状况，电力水热加热层内设单个温度传感器并设加热控制开关，用于保证控制电力水热加热层始终处于预设温度。
所述的发射罐抗压罐体设有发射罐抗压罐体进料口、压力表和温度表。
所述的击打分流履带，为一条顺时针循环的履带，垂直倾斜30°，履带设有传动电机、传动轮、锥形钉齿、导游槽、刮泥板和引流板，传动电机带动履带顺时针循环转动，锥形钉齿均匀垂直布设于履带上，当污泥经喷射作用击打在履带上后，锥形钉齿能在增加污泥结构破坏力的同时减小污泥溅射程度，并能防止污泥下滑，此时污泥保水结构受到第三次破坏，击打后，污泥的泥水产生分离，履带上划设竖向和斜向交纵的液体导游槽，便于脱离水分的向履带边缘并向下分流，污泥随着履带上行，履带四周用钢板包围，保证少量溅射污泥无法逃离，在履带正上方的钢板与履带之间保留渐缩缝隙作为挤压脱水口，在位于挤压脱水口处的履带正上方的钢板底面设有尖齿，其与履带钉齿正好错开，上行污泥在履带的带动下在挤压脱水口处进行挤压进一步脱水，脱除的水分顺液体导游槽向履带下方流动，挤压后的泥饼在重力作用下从履带掉落到位于履带下方的钢板上所设置的传送带上。
具体地说，本发明设计主要由以下技术设计方案实现：加压加热击打分流式污泥脱水装置由污泥预热池设计、活塞加压升温发射罐设计、击打分流履带设计、脱水污泥存储池设计、分离水收集池等部分组成。污泥预热池设计的主体为砖砌混凝土方形池体，内部设电力水热加热层，与活塞加压升温发射罐通过间歇式给料输送装置相连;活塞加压升温发射罐由长圆柱形的无缝抗压钢管构成，末端管道设为渐缩样式，喷射口设可控开关，运行时机械臂周期性推动活塞压缩发射罐空间，使发射罐压力迅速升高，里面的污泥由于压力作用温度进一步提升，污泥毛细结构、细胞膜等保水结构得到破坏，喷射时由于压力突然降低，其保水结构受到二次破坏，脱水能力大大提升，罐体上设温度压力显示表盘;击打分流履带设计为宽度50cm,垂直倾斜30°的上行式环形钢制履带，钢制履带均匀布设高度3cm的锥形钉齿，用于增加破坏力度并且减小污泥溅射程度，履带上划设向下的细小液体导游槽，便利于脱离水分的向下分流，履带四周用钢制铁板包围，保证溅射少量溅射污泥无法逃离，正上方的铁板与履带之间保留最小处0.2cm的渐缩缝隙，使上行污泥受到挤压进一步脱水，履带正下方设刮泥板和引流板，用于将分流的液体和固体分别刮离;脱水污泥存储池设计的主体为砖砌混凝土方形池体，用于接收由履带上脱落的脱水污泥，存储池的下方设出料口，出料口与传送带相通，若有需要进一步脱水则可通过传送带将污泥送至上述污泥池预热设计单元进行再次处理直到达到脱水要求;分离水收集池主体是一个密封混凝土砖砌方形池体，池体设进水口和出水口。分离水外接成熟的二级污水生化处理单元。分离污水经处理后达标排放。
所述的污泥池预热设计的主体为砖砌混凝土方形池体，设于高于发射罐的平台之上，池体上设有污泥的进料口、温度控制开关、热电偶、电力水热层、间歇式给料输送泵。池体四周为电力水热层，水热层为密封钢体结构，内设加热电炉丝，通过温度控制系统自动控制水体温度。水热层靠近池体一侧布设保温隔热层，内侧直接通过钢板加传热到池内污泥，水热层内同时设有进排水阀及安全气阀。当池内污泥达到预设温度时，通过间歇式给料输送装置开始向活塞加压升温发射罐间歇性输送污泥。进料口设于池体上方，设密封盖子。污泥池内设上中下三个温度传感器，能全面监测池内污泥的温度状况，水热层内设单个温度传感器并设加热控制开关，用于保证控制水热层始终处于预设温度。
所述的活塞加压升温发射罐，主体由长圆柱形的无缝抗压钢管构成，末端设置一定长度的渐缩管道，并与设有可控开关的喷射口相连。发射罐设有进料口、喷射口、周期性压缩活塞、压力表、温度表等装置。污泥由上述污泥池的间歇式给料输送装置进入发射罐，一次进料后，机械臂开始快速推动活塞压缩发射罐并带动污泥向发射罐发射口移动，污泥的压力和温度在压力作用下进一步提升，其毛细结构、细胞膜等保水结构受到第一次破坏，当压力达到发射口预设压力时，发射口打开，污泥在压力作用下向外喷射，污泥在突然的压力释放下，其保水结构受到第二次破坏，脱水能力得到较大提升。进料口设于发射罐上方，压力表及温度表设于罐体上，发射口采用智能控制模式，可预设开关频率。
所述的击打分流履带，为一条顺时针循环的履带，垂直倾斜30°，设有履带设有传动电机、传动轮、锥形钉齿、导游槽、刮泥板和引流板，传动电机带动履带顺时针循环转动，锥形钉齿均匀垂直布设于履带上，当污泥经喷射作用击打在履带上后，锥形钉齿能在增加污泥结构破坏力的同时减小污泥溅射程度，并能防止污泥下滑，此时污泥保水结构受到第三次破坏，击打后，污泥的泥水产生分离，履带上划设竖向和斜向交纵的液体导游槽，便于脱离水分的向履带边缘并向下分流，污泥随着履带上行，履带四周用钢板包围，保证少量溅射污泥无法逃离，在履带正上方的钢板与履带之间保留渐缩缝隙作为挤压脱水口，在位于挤压脱水口处的履带正上方的钢板底面设有尖齿，其与履带钉齿正好错开，上行污泥在履带的带动下在挤压脱水口处进行挤压进一步脱水，脱除的水分顺液体导游槽向履带下方流动，挤压后的泥饼在重力作用下从履带掉落到位于履带下方的钢板上所设置的传送带上。所述的击打分流履带，其主体是一条顺时针循环的钢制履带，宽度50cm,垂直倾斜30°。长3cm的锥形钉齿均匀垂直布设于钢制履带上。正上方的铁板与履带之间保留最小处0.2cm的渐缩缝隙。刮泥板和引流板设于履带正下方，刮泥板可将粘附在履带上的污泥刮落，引流板将分离的液体引流至履带下方的承接水槽内最终排至废水池内。
所述的脱水污泥存储池设计为敞开式混凝土砖砌方形池体。池体设有出料口及数显温度传感器。出料口位于池体下方，设有限高板，与传送带相连。由击打分流履带上脱落的脱水污泥经传送带由上方输送至脱水污泥存储池内，若污泥含水率达到要求，则通过池子下文的传送带经限高板作用后输送出去，若没有达到要求，则通过传送带输送至污泥预热池再次进行脱水处理。温度传感器设于池体的上中下位置，有助于全面了解脱水污泥的温度状况，这对于把握污泥的下一部处理有一定的意义。
所述的分离水收集池，其主体是一个密封混凝土砖砌方形池体，池体设进水口和出水口。分离水外接成熟的二级污水生化处理单元，此处不做知识产权保护。分离污水经处理后达标排放。
本发明设计具有较高的可控性，如污泥预热温度可控，发射罐压力可控，污泥脱水程度可控等。就其在污泥脱水方面的作用，一方面，装置可以根据不同的污泥种类及脱水程度要求，设定循环脱水的次数，以达到预定的污泥含水率。另一方面，污泥经过此装置脱水，污泥的胶体结构、微生物细胞膜、纤维结构等都受到破坏，对于其后续处理，特别是堆肥处理具有很好的预处理意义(首先由于含水率较低，污泥不需要晾晒即可直进行堆肥;其次由于污泥结构的破坏，其通风供氧能力变强，纤维等生物大分子的破坏更是可以大大缩短发酵腐熟的周期并提高堆肥品质)。