公布日:2023.11.21
申请日:2023.09.28
分类号:C02F11/131(2019.01)I;C02F11/122(2019.01)I;C02F11/00(2006.01)I;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本发明提供了一种污泥热水解装置,包括依次管路连接的污泥输送机、污泥预热器、热水解反应器、减压罐;污泥预热器内设有加热管,减压罐的出口端通过管路与加热管的入口端管路连通,加热管的出口端从污泥预热器接出后连接有污泥脱水器。本发明采用采用微波加热及超声波辅助破壁的技术提高污泥热水解效率,利用热水解污泥对新输入污泥进行预热,无需为污泥预热器提供外热源,能量利用率搞,降低了系统的整体运行能耗。
权利要求书
1.一种污泥热水解装置,其特征在于:包括依次管路连接的污泥输送机(1)、污泥预热器(6)、热水解反应器(14)、减压罐(29);所述的污泥预热器(6)内设有加热管(7),所述的减压罐(29)的出口端通过管路与加热管(7)的入口端管路连通,加热管(7)的出口端从污泥预热器(6)接出后连接有污泥脱水器(35)。
2.如权利要求1所述的一种污泥热水解装置,其特征在于:所述的污泥输送机(1)底部具有进料口(2),污泥输送机(1)的输送管道为竖向设计,输送管道内设有推送螺杆(3),所述的污泥输送机(1)外接有三相电机(4),该三相电机(4)驱动推送螺杆(3)沿输送管道向上输送污泥。
3.如权利要求2所述的一种污泥热水解装置,其特征在于:所述的污泥预热器(6)为罐状结构,污泥预热器(6)上部具有入口,推送螺杆(3)向上输送的污泥通过管路从该入口进入污泥预热器(6)内;所述的加热管(7)螺旋环绕设置在污泥预热器(6)内,加热管(7)由导热材料制成,加热管(7)外周面间隔分布有碟状散热片(12);所述的污泥预热器(6)的内腔内设有第一电动搅拌器(8)。
4.如权利要求1所述的一种污泥热水解装置,其特征在于:所述的热水解反应器(14)包括若内胆(22)、保温外层(23)和若干微波发生器(16),所述的内胆(22)采用不锈钢材料制成,所述的保温外层(23)采用保温材料制作,所述的微波发生器(16)均匀分布在内胆(22)的上部,并向内胆(22)内发射加热微波。
5.如权利要求4所述的一种污泥热水解装置,其特征在于:所述的内胆(22)外层均匀分布有若干超声波发生器(18),所述超声波发生器(18)向内胆(22)内发射不同频率的超声波。
6.如权利要求4所述的一种污泥热水解装置,其特征在于:所述的热水解反应器(14)的顶部设有第二电动搅拌器(17),第二电动搅拌器(17)的转动杆伸入内胆(22)内,且转动杆上分布有搅拌叶片,所述的热水解反应器(14)底部还设有搅拌器支撑(26),所述的搅拌器支撑(26)伸入内胆(22)内并与转动杆端部转动连接。
7.如权利要求4所述的一种污泥热水解装置,其特征在于:所述的热水解反应器(14)的顶部分别设有第一温度监测器(19)、第一压力监测器(20)和第一安全阀(21),所述的第一压力监测器(20)与第一安全阀(21)信号连接。
8.如权利要求1所述的一种污泥热水解装置,其特征在于:所述的热水解反应器(14)底部具有出泥口(27),所述的出泥口(27)外接泄压阀(28)后与减压罐(29)管路连接,所述的减压罐(29)顶部设有第二温度监测器(30)、第二压力监测器(32)和第二安全阀(31),所述的第二压力监测器(32)与第二安全阀(31)信号连接。
9.如权利要求1所述的一种污泥热水解装置,其特征在于:所述的污泥脱水器(35)包括板框压滤机(36)和气泵(37),所述的板框压滤机(36)包括框架底座、液压顶板(39)和滤板(38),所述的滤板(38)由若干层滤布组成,所述的滤板(38)设置在框架底座内并由液压顶板(39)顶紧,所述的滤板(38)远离液压顶板(39)的一侧接出具有三通管道,该三通管道一路与滤板(38)连通,一路为第二进泥口(41),一路为进气口(40),第二进泥口(41)与加热管(7)的出口端管路连通,进气口(40)则与气泵(37)管路连通,所述的气泵(37)产生高压气体进入进气口(40),产生虹吸效应将污泥从第二进泥口(41)吸入并射向滤板(38),所述的滤板(38)下方设有滤液收集器(42)。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:为了克服现有技术之不足,本发明提供一种污泥热水解装置,采用微波加热及超声波辅助破壁的技术提高污泥热水解效率,降低能耗。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种污泥热水解装置,包括依次管路连接的污泥输送机、污泥预热器、热水解反应器、减压罐;所述的污泥预热器内设有加热管,所述的减压罐的出口端通过管路与加热管的入口端管路连通,加热管的出口端从污泥预热器接出后连接有污泥脱水器。
在上述方案中,污泥从污泥输送机被送入污泥预热器,污泥预热器将污泥加热到80℃,预热后的污泥被输送到热水解反应器内,由热水解反应器将污泥加热到160℃并保温30min。热水解后的污泥被输入到减压罐内,减压罐内压强维持在0.6MPa左右。减压后的高温污泥被输入污泥预热器的加热管内,与污泥预热器内的污泥进行热交换,用于加热新污泥。降温后的污泥则输入污泥脱水器进行固液分离操作。通过加热管的热交换操作,一方面实现了热水解污泥的降温,另一方面回收利用了热水解污泥的热能,并将该热能用于对新污泥的余热。同时,由于气压的设置,配合减压罐后,整体热水解装置可利用气压差实现污泥在不同结构之间的流动,热水解反应器与减压罐之间、减压罐与加热管之间,无需额外增加污泥泵送设备,有效降低了设备运行成本。
进一步的,污泥输送如污泥预热器需要使用污泥输送机。所述的污泥输送机底部具有进料口,污泥输送机的输送管道为竖向设计,输送管道内设有推送螺杆,所述的污泥输送机外接有三相电机,该三相电机驱动推送螺杆沿输送管道向上输送污泥。
进一步的,所述的污泥预热器为罐状结构,污泥预热器上部具有入口,推送螺杆向上输送的污泥通过管路从该入口进入污泥预热器内;所述的加热管螺旋环绕设置在污泥预热器内,用于输入热污泥与污泥预热器内的新污泥进行换人操作,可将新污泥加热到70-90℃。加热管由导热材料制成,加热管外周面间隔分布有碟状散热片,碟状散热片可有效增大污泥与加热管的接触面积,即增大换热面积,提高了热传递效率;所述的污泥预热器的内腔内设有第一电动搅拌器,第一电动搅拌器可使新污泥与加热管充分接触,不仅可以促进污泥絮凝体的解体,也可提高预热效率。同时可在污泥预热器底部设计用于支撑电动搅拌器的第一搅拌器支撑,保证电动搅拌器的稳定性。
进一步的,在热水解反应器中采用微波加热的方式对污泥进行热处理。所述的热水解反应器包括若内胆、保温外层和若干微波发生器,所述的内胆采用不锈钢材料制成,可采用加厚设计,最高可承受3.5MPa的压强,内胆为金属材料可以隔绝微波向外辐射,避免微波对操作人员造成危害。所述的微波发生器均匀分布在内胆的上部,并向内胆内发射加热微波。所述的保温外层采用保温材料制作,可减少热量损失,降低能耗。
进一步的,热水解反应器还可采用超声波辅助污泥热水解。所述的内胆外层均匀分布有若干超声波发生器,所述超声波发生器向内胆内发射不同频率的超声波,从而促进污泥的破壁和水解。
进一步的,所述的热水解反应器的顶部设有第二电动搅拌器,所述第二电动搅拌器的转动杆伸入内胆内,且转动杆上分布有搅拌叶片,转动杆以150rpm的转速旋转,为污泥热水解过程提供剪切力,促进污泥破壁。所述的热水解反应器底部还设有第二搅拌器支撑,所述的第二搅拌器支撑伸入内胆内并与转动杆端部转动连接,可提高搅拌器的稳定性和结构刚度。
进一步的,所述的热水解反应器的顶部分别设有第一温度监测器、第一压力监测器和第一安全阀,所述的第一压力监测器与第一安全阀信号连接,可随时监测罐内温度和压力变化情况,当罐内压力达到3MPa时,第一安全阀被顶起,罐内压力降低。
进一步的,所述的热水解反应器底部具有出泥口,所述的出泥口外接泄压阀后与减压罐管路连接。热水解反应器内高温高压的污泥通过泄压阀分段输入所述减压罐内,减压罐起到缓冲和降压的作用,减压罐内污泥在泄压后被排入污泥预热器的加热管内。所述的减压罐顶部设有第二温度监测器、第二压力监测器和第二安全阀,所述的第二压力监测器与第二安全阀信号连接,可以监测罐内实时温度和压力,并为第二安全阀提供压力信号,保证安全。
进一步的,所述的污泥脱水器包括板框压滤机和气泵,所述的板框压滤机包括框架底座、液压顶板和滤板,所述的滤板由若干层滤布组成,可过滤污泥中悬浮固体颗粒,所述的滤板设置在框架底座内并由液压顶板顶紧,所述的滤板远离液压顶板的一侧接出具有三通管道,该三通管道一路与滤板连通,一路为第二进泥口,一路为进气口,第二进泥口与加热管的出口端管路连通,进气口则与气泵管路连通,所述的气泵产生高压气体进入进气口,产生虹吸效应将污泥从第二进泥口吸入并射向滤板,所述的滤板下方设有滤液收集器,滤板将固体物质截留从而实现固液分离,滤液和滤饼可作资源化利用。
本发明的有益效果是:(1)本发明的热水解反应器采用微波加热方式,与传统的蒸汽加热方式相比,加热速度更快,能量转化效率更高,且对水的消耗量更低。
(2)本发明采用超声波辅助污泥热水解,可以促进污泥絮凝体的解体,胞外聚合物的破碎以及污泥细胞壁的破裂,促进有机物的释放和水解,提升污泥的脱水性和可生化性。超声波辅助热水解可使最佳热水解温度降低到160℃,相比于传统热水解装置的170℃,本发明能耗更低,运行成本更低。同时,与传统的药剂辅助热水解相比,超声波可避免药剂对反应釜的腐蚀,延长设备的使用寿命,也可以降低运行成本。
(3)由于热水解反应器内压力很大,如果直接将热水解污泥排入污泥预热器内,将对管道和设备造成严重冲击,影响操作人员的安全。因此,本发明在热水解反应器和污泥预热器之间增加了一个减压罐,用以缓冲管道内气压,这样可以大大提高设备运行的稳定性和安全性。
(4)热水解后的污泥温度达到160℃,这不利于后续的处理。为了降低热水解污泥的温度,传统的方法是通过循环水来降温,但此种方法不利于能量的充分利用。本发明将泄压后的污泥输入进污泥预热器的内置管道内,在搅拌装置的旋转下,管道内的热水解污泥可通过热传递将热量传递给新输入的污泥,并将新输入的污泥加热到70~90℃。这种设计不需要额外对污泥预热器提供热源,极大的提高了能量的利用率,降低了系统的整体运行能耗。同时,管道呈螺旋方式环绕,管道外层嵌有碟状散热片,可极大增大管道与污泥的接触面积,提高热传递效率。
(5)本发明充分利用气压差对污泥进行输送,通过对气压的精确控制,将污泥从系统前端输送入后端,整个系统除了前端的污泥输送装置外不需要额外安装污泥输送泵,这提高了能量的利用率,降低了系统的能耗。
(发明人:李习伟;刘昌敏;毛林强;马安妮)