一種汙泥處理裝置及處理工藝的製作方法

2023-06-26 20:36:26

一種汙泥處理裝置及處理工藝，屬於汙水處理技術領域。

背景技術：

在汙水處理過程中，一般會通過添加各種助凝劑或混凝劑，使汙水中的懸浮微粒失去穩定性，膠粒物相互凝聚形成絮凝體，隨著絮凝體體積的進一步增大，在重力作用下脫離水相沉澱形成大量汙泥。其中，聚丙烯醯胺由於原料易得，具有優良的吸附架橋作用，和電中和作用，汙泥顆粒絮凝效果好，得到了廣泛的應用。

汙泥處理最重要的步驟就是分離汙泥中的水分，減少汙泥的體積，從而減輕後續處理環節的汙泥體積負荷。但由於汙泥中的有機物大部分是微生物的細胞物質，為細胞壁和細胞壁所包裹，此外，聚丙烯醯胺與汙泥中親水性物質形成複合膠體網狀結構的同時，聚丙烯醯胺長鏈條也把大量的水也卷裹了起來從而導致汙泥絮體顆粒內部水和結合水的量增多，對後期過濾脫水阻力大。此外，細胞物質由於細胞壁和細胞膜的存在，導致細胞內的水分釋放不出來，進一步提高了水分分離的難度。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種能夠對汙泥中的微生物的細胞物質破壁、且破壁效果好、能夠徹底分離汙泥中水分的汙泥處理裝置及處理工藝。

本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：該汙泥處理裝置，其特徵在於：包括汙泥分散機構、固液分離機構、破壁裝置、除水機構以及脫鹽裝置，汙泥分散機構的出料口與固液分離機構的進料口連通，固液分離機構的汙泥出口依次連接破壁裝置、除水機構和脫鹽裝置，固液分離機構的出水口連接脫鹽裝置，除水後的汙泥由除水機構的汙泥出口排出。

優選的，所述的破壁裝置包括破壁裝置主體以及破壁裝置主體內的絞龍，破壁裝置主體包括同軸且間隔設置的兩個圓筒，兩圓筒的兩端封閉，從而在兩圓筒之間形成升溫腔，升溫腔內設有4℃的水，絞龍連接有帶動起轉動的動力機構，破壁裝置主體的一端設有進料口，另一端設有出料口。

優選的，所述的絞龍為中空的殼體結構，使絞龍內形成絞龍內腔，絞龍內腔內也設有4℃的水。

優選的，所述的破壁裝置主體內的壓力大於大氣壓力。

優選的，所述的脫鹽裝置包括由多個曝氣頭拼接而成的曝氣板以及濾板，濾板設置在曝氣板的一側，且曝氣板靠近濾板的一側低於另一側傾斜設置，曝氣板的每個曝氣頭均連接有壓縮空氣。

優選的，所述的曝氣板與水平面的夾角為5°~15°。

優選的，所述的汙泥分散機構為儲泥池或攪拌罐。

優選的，所述的除水機構為壓濾機或壓榨機。

一種上述的汙泥處理裝置的處理工藝，其特徵在於：包括如下步驟：

步驟（1），將汙泥加入汙泥分散機構內，並加入破乳劑或分散劑，保持汙泥分散機構的溫度為0℃~1℃；

步驟（2），分散後的汙泥送入固液分離機構內分離為汙泥和水，分離後的水經脫鹽裝置脫鹽後排放，分離後的汙泥送入破壁裝置內，固液分離機構的溫度為0℃~1℃；

步驟（3），破壁裝置對汙泥加熱並使汙泥升溫至4℃，同時保持破壁裝置內的壓力大於大氣壓力，使細胞壁破裂；

步驟（4），破壁後的汙泥進入除水機構內除水，除水後的汙泥經汙泥出口排出，水經脫鹽裝置脫鹽後排放。

優選的，步驟（3）所述的加熱採用水浴加熱。

與現有技術相比，本發明所具有的有益效果是：

1、本汙泥處理裝置的汙泥分散機構能夠使汙泥分散開來，固液分離機構對汙泥進行固液分離，既方便了破壁裝置的使汙泥中微生物的細胞物質的細胞壁破裂，還能夠保證對細胞壁的破壁徹底，防止由於細胞物質聚集在一起導致破壁存在死角的問題，除水機構能夠除去汙泥中的水，且除水徹底，脫鹽裝置取出水中的鹽，從而使水能夠達到排放標準，除水後的汙泥中含水僅為7%，減少了汙泥的體積，從而減輕後續處理環節的汙泥體積負荷，處理後的每噸汙泥能夠盈利3000~5000元。

2、由於水在1℃~4℃時，隨著溫度的升高，水的體積會減小，從而能夠使細胞物質的細胞壁破裂，不依賴化學試劑，破壁成本低，不存在死角，通過水浴的方式使汙泥由加熱，加熱均勻；絞龍內腔內也設有4℃的水，從而能夠保證對破壁裝置主體內的汙泥加熱均勻。

3、破壁裝置內的壓力大於大氣壓力，能夠保證細胞物質的細胞壁完全破裂，還能夠使細胞膜破裂，方便後續汙泥的除水，且保證除水徹底。

4、水由曝氣板流向濾板，曝氣板的曝氣頭連接有壓縮空氣，從而使曝氣板向上吹氣，加快了水的蒸發，從而使鹽析出，濾板能夠進行過濾，將析出的固體鹽過濾出來；曝氣板與水平面的夾角為5°~15°，使水的流速適中，並使水流經曝氣板時能夠徹底蒸發，脫鹽效果好。

5、壓濾機或壓榨機能夠將除水後的汙泥壓成泥餅，從而方便後續的運輸和存放，既能夠作為燃料，又能夠在脫鹽後作為肥料使用。

6、本汙泥處理裝置的處理工藝利用水在1℃~4℃時體積隨溫度的升高而減小的原理進行破壁，且在破壁前對汙泥加入破乳劑和分散劑，避免汙泥聚集，避免了破壁死角的存在，提高了破壁效率，從而能夠從根源上降低處理後汙泥的含水率，減輕後續處理環節的汙泥體積負荷，降低了後續處理成本。

附圖說明

圖1為汙泥處理裝置的結構示意圖。

圖2為破壁裝置的主視剖視示意圖。

圖3為圖2中a處的局部放大圖。

圖4為脫鹽裝置的主視結構示意圖。

圖中：1、汙泥分散機構2、固液分離機構3、破壁裝置4、除水機構5、脫鹽裝置6、升溫腔7、破壁裝置主體8、絞龍內腔9、絞龍10、端蓋11、曝氣板12、脫鹽裝置主體13、鹽水槽14、濾板。

具體實施方式

圖1~4是本發明的最佳實施例，下面結合附圖1~4對本發明做進一步說明。

一種汙泥處理裝置，包括汙泥分散機構1、固液分離機構2、破壁裝置3、除水機構4以及脫鹽裝置5，汙泥分散機構1的出料口與固液分離機構2的進料口連通，固液分離機構2的汙泥出口依次連接破壁裝置3、除水機構4和脫鹽裝置5，固液分離機構2的出水口連接脫鹽裝置5，除水後的汙泥由除水機構4的汙泥出口排出。本汙泥處理裝置的汙泥分散機構1能夠使汙泥分散開來，固液分離機構2對汙泥進行固液分離，既方便了破壁裝置3的使汙泥中微生物的細胞物質的細胞壁破裂，還能夠保證對細胞壁的破壁徹底，防止由於細胞物質聚集在一起導致破壁存在死角的問題，除水機構4能夠除去汙泥中的水，且除水徹底，脫鹽裝置5取出水中的鹽，從而使水能夠達到排放標準，除水後的汙泥中含水僅為7%，減少了汙泥的體積，從而減輕後續處理環節的汙泥體積負荷，處理後的每噸汙泥能夠盈利3000~5000元。

下面結合具體實施例對本發明做進一步說明，然而熟悉本領域的人們應當了解，在這裡結合附圖給出的詳細說明是為了更好的解釋，本發明的結構必然超出了有限的這些實施例，而對於一些等同替換方案或常見手段，本文不再做詳細敘述，但仍屬於本申請的保護範圍。

如圖1所示：汙泥分散機構1為儲泥罐或攪拌罐，在進行汙泥處理時，向汙泥分散機構1的汙泥內加入分散劑或破乳劑，從而避免汙泥內存在絮凝體，從而方便後續的破壁操作，保證破壁徹底，避免由於絮凝體的存在導致部分微生物的細胞物質的細胞壁無法破裂的問題。

汙泥分散機構1和固液分離機構2之間設有輸送泵，輸送泵用於將分散後的汙泥輸送至固液分離機構2內。在本實施例中，固液分離機構為疊螺機或板框壓濾機。固液分離機構2用於在破壁操作前，出去汙泥中的大部分水，以方便後續的破壁操作，提高破壁效率，另一方面避免能夠在破壁時節約能源。

固液分離機構2的出水口串聯輸送泵後與脫鹽裝置5的進水口連通，並將分離後的水送入脫鹽裝置5內進行脫鹽操作。固液分離機構2的汙泥出口串聯輸送泵後與除水機構4連通，除水機構4為壓榨機或壓濾機，從而對汙泥除水並將汙泥壓成餅狀，方便儲存和運輸。除水機構4的出水口與脫鹽裝置5的進水口之間也設有輸送泵。

當使用本汙泥處理裝置處理汙泥時，汙泥分散機構1和固液分離機構2的溫度維持在0℃~1℃之間，優選為1℃。破壁裝置3的溫度維持4℃，從而能夠利用水在1~4℃時的體積隨溫度的升高而減小的特性進行破壁，即使細胞壁破裂的操作。

如圖2~3所示：破壁裝置3包括破壁裝置主體7以及破壁裝置主體7內的絞龍9，破壁裝置主體7包括同軸設置的兩個圓筒，兩個圓筒的直徑不同，從而使兩個圓筒的側壁間隔設置，破壁裝置主體7的兩端分別設有端蓋10，從而在兩個圓筒之間形成升溫腔6。絞龍9同軸設置在破壁裝置主體7內，且絞龍9的兩端轉動安裝在兩端的端蓋10上。絞龍9為中空的殼體，使絞龍9內形成絞龍內腔8。絞龍內腔8和升溫腔6內均設有流動的4℃的水，絞龍內腔8和升溫腔6內優選設有鹽水，從而避免水結冰，影響破壁裝置3的使用或者對破壁裝置3造成損壞。絞龍9連接有帶動其轉動的動力機構，動力機構為電機，電機和絞龍9之間設有減速機，電機的輸出軸與減速機的輸入軸相連，減速機的輸出軸上設有帶輪，絞龍9的一端也安裝有帶輪，減速機的輸出軸通過皮帶與絞龍9相連，並帶動絞龍9轉動。右側的端蓋10的下部設有進料口，左端的端蓋10的上部設有出料口，物料又進料口送入破壁裝置主體7內，並依靠絞龍9的輸送運動至左側，並由出料口排出。破壁裝置主體7的軸向長度根據需要設置，通過調節破壁裝置主體7的軸向長度和絞龍9的轉速可以調節汙泥在破壁裝置主體7內的破壁時間，通常破壁時間為1~14h。破壁裝置主體7內維持一定的壓力，從而能夠保證細胞壁或者細胞膜能夠徹底破裂，破壁裝置主體7內的壓力通常大於一個大氣壓。

如圖4所示：脫鹽裝置5包括由多個曝氣頭拼接而成的曝氣板11以及濾板14。曝氣板11為由多個曝氣頭拼接而成的長方形板，每個曝氣頭的進氣端均連接有壓縮空氣。曝氣板11的下側設有脫鹽裝置主體12，脫鹽裝置主體12的上部為左側高於右側的傾斜狀，曝氣板11安裝在脫鹽裝置主體12的上側，且曝氣板11液位左側高於右側的傾斜狀。曝氣板11與水平面的夾角為5°~15，優選10°，從而既能夠保證水能夠順暢的流下，避免由於析出的鹽較多導致水流速過慢，還能夠避免水流過快，導致無法使水內的鹽完全析出。濾板14設置在曝氣板11的右側，濾板14水平設置，濾板14的下側設有鹽水槽13，鹽水槽13為上部開口的長方體箱體，鹽水槽13的長大於或等於濾板14的長，鹽水槽13的寬大於或等於濾板14的寬，水能夠通過濾板14進入到鹽水槽13內，析出的鹽留在濾板14上，從而實現除水效果。曝氣板11可以設置多塊，使鹽水依次經過多塊曝氣板11進行除鹽，保證鹽析出的效率，曝氣板11的曝氣頭可以連接高溫蒸汽，從而保證水蒸發快，加快鹽的析出。

曝氣板11可以通過噴頭來代替，還可以通過微孔板來代替，微孔板的下側設有進氣箱，進氣箱連接進氣管，從而通過微孔板向上配出壓縮空氣。

一種上述汙泥處理裝置處理工藝，包括如下步驟：

步驟（1），將汙泥加入汙泥分散機構1內，並加入破乳劑或分散劑，保持汙泥分散機構1的溫度為0℃~1℃；

將待處理的汙泥放入汙泥分散機構1內，並向汙泥分散機構1內加入破乳劑或分散劑並攪拌，使汙泥分散機構1內的汙泥內不存在絮凝體，從而避免絮凝體內的細胞壁無法破裂。汙泥分散機構1的溫度為0℃~1℃，且優選為1℃，從而使汙泥分散機構1內的汙泥的溫度為1℃。

步驟（2），分散後的汙泥送入固液分離機構2內分離為汙泥和水，分離後的水經脫鹽裝置5脫鹽後排放，分離後的汙泥送入破壁裝置3內，固液分離機構2的溫度為0℃~1℃；

輸送泵將分散好的汙泥送入固液分離機構2內，固液分離機構2能夠初步出去汙泥內的水，從而能夠提高汙泥破壁處理速度，避免水過多導致破壁操作時汙泥升溫慢，即影響破壁效率，又增加了能源消耗。分離後的汙泥經輸送泵送入破壁裝置3的破壁裝置主體7內，分離後的水經輸送泵輸送至脫鹽裝置5內進行脫鹽操作。固液分離過程中，汙泥的溫度維持0℃~1℃，優選1℃。

進入脫鹽裝置5內的水送至曝氣板11較高的一端，同時曝氣板11向上噴氣，從而在水緩慢沿曝氣板11向較低一側流動的過程中加快水的蒸發，從而使鹽析出。析出的鹽在重力和水流作用下流至濾板14上，水穿過濾板14的濾孔流至鹽水槽13內，析出的鹽留在濾板14上。鹽水槽13內的水再次通過輸送泵送至曝氣板11較高的一側循環處理。

步驟（3），破壁裝置（3）對汙泥加熱並使汙泥升溫至4℃，同時保持破壁裝置（3）內的壓力大於大氣壓力，使細胞壁破裂；

汙泥經輸送泵由破壁裝置3的進料口送入破壁裝置主體7內，並在絞龍9的作用下向出料口移動並經出料口排出。在汙泥在破壁裝置主體7內輸送過程中，通過升溫腔6和絞龍內腔8內的鹽水對汙泥加溫至4℃，且破壁裝置主體7內的壓力大於一個大氣壓，從而保證汙泥內的細胞壁或細胞膜完全破裂。汙泥在破壁裝置主體7內的時間為1h~24h，從而保證汙泥的溫度能夠升至4℃，進而保證細胞壁和細胞膜完全破裂，破壁效果好，且無破壁死角。此外，整個破壁過程中不需要添加輔助破壁的物料，降低了破壁成本，且操作方便。

步驟（4），破壁後的汙泥進入除水機構4內除水，除水後的汙泥經汙泥出口排出，水經脫鹽裝置5脫鹽後排放。

破壁後的汙泥進入除水機構4內徹底除去水，並將除水後的幹泥做成餅狀，方便了運輸和儲存，幹泥既可以用作燃料，又可以在經過冷凍脫鹽後用作肥料。除水機構4產生的水進入到脫鹽裝置5內脫鹽，其脫鹽流程與步驟（2）中固液分離產生的水的脫鹽採用統一脫鹽裝置5，且脫鹽流程相同，降低了投入成本，還能夠避免設備過多導致設備空閒的情況。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非是對本發明作其它形式的限制，任何熟悉本專業的技術人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬於本發明技術方案的保護範圍。