CN103936252A - 一种用于污泥热水解处理的连续式塔式反应器 - Google Patents

Abstract

本发明属于污泥的减量化处理领域，特别涉及一种可以连续运行，且稳定性好效率高的用于污泥热水解处理的连续式塔式反应器。本发明包括顶部带有顶盖、底部带有封头的筒体，以及设置在筒体轴线上的搅拌轴，搅拌轴通过顶盖上的搅拌电机带动，搅拌轴从下向上依次设置有贴合封头的锚式搅拌器、螺杆式搅拌器和至少一个桨式搅拌器，桨式搅拌器外侧还设有刮刀。所述筒体下端连接有污泥进口管和斜向上的蒸汽管路，筒体上端连接有污泥出口管，通过螺杆式搅拌器轴向输送从顶部流出，浆式搅拌器无轴向力，确保了污泥热水解反应的反应时间，避免了现有装置所导致的系统物料泵及阀门的不断开关，实现了热水解工艺的连续运行。

Description

一种用于污泥热水解处理的连续式塔式反应器

技术领域

本发明属于污泥的减量化处理领域，特别涉及一种用于污泥热水解处理的连续式塔式反应器。

背景技术

随着我国经济的快速发展和城市化水平的不断提高，污水处理量在迅速增长，由此产生的污泥量也迅速增加，对污泥进行减量化、无害化、资源化的处置迫在眉睫。而各种污泥处置方式（如卫生填埋、土地利用、焚烧、用做建筑材料等）都对污泥的含水率有一定的要求。

污泥中的水分有间隙水、毛细水、吸附水和结合水四种存在状态，机械脱水只能脱除污泥中的部分间隙水和少量毛细水，脱水后污泥的含水率仍有80%左右。要去除污泥中的吸附水和结合水，传统方法是采用热力干燥的方法将水分蒸发除掉，由于水汽化潜热的影响，这将在污泥处理过程中消耗大量能量，使得污泥处理成本大大增加。

污泥热水解是一种简单、高效、经济的污泥预处理方法，是在一定的温度和压力下，将污泥在密闭的容器中进行加热，使污泥絮体发生一系列物理化学变化的污泥预处理过程。污泥通过热水解处理之后，污泥絮体解散，微生物细胞体破碎，胶体结构破坏，细胞内水分被释放出来，提高了污泥的沉降性能和脱水性能。同时，在污泥热水解过程中大分子有机物释放并水解成小分子物质，胞内以各类大分子相结合的水也被释放，导致水更容易与污泥颗粒分离，通过后续脱水步骤可以有效降低污泥的含水率。

污泥的热水解反应需要较长的时间，约为30～60min，因此目前的热水解工艺绝大多数为间歇式的，即将一定量的污泥加入反应罐中，加热保持足够的反应时间后，排出污泥，再加入新的污泥继续反应，在30～60min的反应时间内物料管路被切断，整个系统在运行过程中，物料泵、管路阀门不断地开启、关闭，操作复杂，稳定性差，效率低，成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种用于污泥热水解处理的连续式塔式反应器，本发明能够确保污泥热水解的反应时间，避免了现有装置所导致的系统物料泵及阀门的不断开关，实现了热水解工艺的连续运行，且提高了物料的分散和反应效果，稳定性好效率高。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种用于污泥热水解处理的连续式塔式反应器，包括顶部带有顶盖、底部带有封头的筒体，以及设置在筒体轴线上的搅拌轴，搅拌轴连接顶盖上部的搅拌电机，搅拌轴从下向上依次设置有贴合反应器封头型线的锚式搅拌器，以及螺杆式搅拌器和至少一个桨式搅拌器，所述筒体下端连接有污泥进口管和蒸汽管路，筒体上端连接有污泥出口管。

所述蒸汽管路包括蒸汽主管和若干蒸汽支管，蒸汽支管一端向下倾斜连接筒体，另一端连接蒸汽主管。

所述蒸汽主管的管径由下至上逐渐减小。

所述蒸汽支管与筒体间夹角小于45°。

所述螺杆式搅拌器外部设置有与其配合使用的螺杆式搅拌器套筒。

所述桨式搅拌器外侧设置有贴合筒体内壁型线的近壁旋转刮刀，刮刀的两侧设有棱角。

所述筒体底端开设有排污管。

与现有技术相比，本发明中的物料从筒体底部进入，锚式搅拌器可以混合蒸汽与污泥，并且实现轴向的大剪切力，提高流体湍动程度，加强传热、传质过程，快速达到反应参数，同时锚式搅拌器采用与反应器底部封头贴合的底框，防止污泥在反应器底部堆积，再通过螺杆式搅拌器轴向输送从顶部流出，浆式搅拌器无轴向力，加上反应器是下进上出的塔式结构，确保了污泥热水解反应的反应时间，避免了现有装置所导致的系统物料泵及阀门的不断开关，实现了热水解工艺的连续运行。

进一步的，本发明通过若干个蒸汽支管与筒体内部相连通，以保证蒸汽和污泥进行均匀的混合，同时蒸汽支管向下倾斜，与反应器呈一定的角度布置，防止污泥进入蒸汽支管造成其堵塞。

进一步的，本发明蒸汽主管的管径由下至上逐渐减小，以确保各支管蒸汽流速相等，使蒸汽在轴向均布进入反应器内部加热污泥。进一步的，本发明的螺旋式搅拌器套筒可以提高螺杆式搅拌器的机械剪切作用，确定了充分循环的流型，提高搅拌效率，使螺杆式搅拌器同时实现轴向和径向的大剪切力，可提高流体湍动程度，加强传热、传质过程，快速达到反应参数。。

进一步的，本发明的刮刀能够防止污泥在径向分散和轴向输运的过程中粘附在反应器壁面上。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明蒸汽主管的局部放大图；

图3是本发明刮刀的截面视图；

图中：1、搅拌电机；2、顶盖；3、污泥出口管；4、刮刀；5、桨式搅拌器；6、筒体；7、螺杆式搅拌器；8、蒸汽主管；9、蒸汽支管；10、封头；11、排污管；12、污泥进口管；13、锚式搅拌器；14、螺杆式搅拌器套筒；15、搅拌轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步的说明。

如图1所示，一种用于污泥热水解处理的连续式塔式反应器包括顶部带有顶盖2、底部带有封头10的筒体6，以及设置在筒体6轴线上的搅拌轴15，搅拌轴15连接顶盖2上部的搅拌电机1，搅拌轴15从下向上依次设置有贴合反应器封头10型线的锚式搅拌器13、螺杆式搅拌器7和至少一个桨式搅拌器5，螺杆式搅拌器7外部设置有与其配合使用的螺杆式搅拌器套筒14，桨式搅拌器5外侧设置有贴合筒体6内壁型线的近壁旋转刮刀4，刮刀4的两侧设有棱角，筒体6底端开设有排污管11，筒体下端连接有污泥进口管12和斜向上倾斜45°以上的若干蒸汽支管9，蒸汽支管9连接管径由下至上逐渐减小的蒸汽主管8，筒体6上端连接有污泥出口管3。

如图2所示，蒸汽主管8上焊接有多个蒸汽支管9，蒸汽支管9与筒体6成一定的夹角（如45°），防止污泥进入蒸汽支管9造成其堵塞；蒸汽主管8的管径由下至上逐渐减小，确保各支管气流速度相等。具体实施时，在筒体6下侧打与蒸汽支管9数目、管径相对应的孔排，将各蒸汽支管9与其相应的孔焊接。

如图3所示，刮刀4的周向型面为与反应器壁相贴合的圆弧，两侧有棱角，可以有效地防止污泥粘到反应器壁面。

本发明的工作过程如下：污泥从污泥进口管12进入本装置中，蒸汽从蒸汽主管8进入蒸汽支管9后通入本装置内，污泥与蒸汽通过锚式搅拌器13混合均匀后再通过螺杆式搅拌器,7进一步搅拌，搅拌后的污泥与蒸汽混合物再送入上层通过桨式搅拌器5搅拌，刮刀4能够防止污泥在径向分散和轴向输运的过程中粘附在反应器壁面上，污泥在本装置中通过桨式搅拌器搅拌到达热水解反应时间后通过污泥出口管3排出。

本发明设为塔式结构，高径比大，一般大于3，对于具体的设计工况，反应器的高度由热水解反应所需的时间计算得到。

Claims (7)

1.一种用于污泥热水解处理的连续式塔式反应器，其特征在于：包括顶部带有顶盖（2）、底部带有封头（10）的筒体（6），以及设置在筒体（6）轴线上的搅拌轴（15），搅拌轴（15）连接顶盖（2）上部的搅拌电机（1），搅拌轴（15）从下向上依次设置有贴合反应器封头（10）型线的锚式搅拌器（13），以及螺杆式搅拌器（7）和至少一个桨式搅拌器（5），所述筒体（6）下端连接有污泥进口管（12）和蒸汽管路，筒体（6）上端连接有污泥出口管（3）。

2.根据权利要求1所述的一种用于污泥热水解处理的连续式塔式反应器，其特征在于：所述蒸汽管路包括蒸汽主管（8）和若干蒸汽支管（9），蒸汽支管（9）一端向下倾斜连接筒体（6），另一端连接蒸汽主管（8）。

3.根据权利要求2所述的一种用于污泥热水解处理的连续式塔式反应器，其特征在于：所述蒸汽主管（8）的管径由下至上逐渐减小。

4.根据权利要求2所述的一种用于污泥热水解处理的连续式塔式反应器，其特征在于：所述蒸汽支管（9）与筒体（6）间夹角小于45°。

5.根据权利要求1所述的一种用于污泥热水解处理的连续式塔式反应器，其特征在于：所述螺杆式搅拌器（7）外部设置有与其配合使用的螺杆式搅拌器套筒（14）。

6.根据权利要求1所述的一种用于污泥热水解处理的连续式塔式反应器，其特征在于：所述桨式搅拌器（5）外侧设置有贴合筒体（6）内壁型线的近壁旋转刮刀（4），刮刀（4）的两侧设有棱角。

7.根据权利要求1、2或6所述的一种用于污泥热水解处理的连续式塔式反应器，其特征在于：所述筒体（6）底端开设有排污管（11）。