CN105565640A - 一种污泥均质浆化与热水解反应一体装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种污泥均质浆化与热水解反应一体装置，包括罐体、设置在所述罐体上的数个蒸汽口以及设置在所述罐体内的第一搅拌器和第二搅拌器，通过在所述罐体上设置有数个蒸汽口，所述蒸汽口用以向所述罐体内通入蒸汽，在所述罐体内形成一定的温度和压力，并通过所述第一搅拌器和第二搅拌器的旋转使污泥物料快速均匀的传质传热，可以实现同速或差速、同向或逆向等多种组合搅拌方式，并具有剪切、刮壁等功能，并同时结合所述蒸汽的稳流力，使得污泥物料在所述罐体内翻动和/或翻滚容易，且在双搅拌器的作用下，不留死角，进一步促进了浆化与热水解反应的均匀性。

Description

一种污泥均质浆化与热水解反应一体装置

技术领域

本发明涉及污泥处理装置技术领域，具体涉及一种污泥均质浆化与热水解反应一体装置。

背景技术

我国2011年颁布《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南(试行)》中对污水处理后剩余的污泥进行水处理的技术介绍如下：水热处理技术是将污泥加热，在一定温度和压力下使污泥中的粘性有机物水解，破坏污泥有机胶体结构，改装脱水性能和厌氧消化性能的技术，也称热调质。水热处理技术按照处理过程是否加入氧化剂，把水热处理分成热水解和湿式氧化两种。污泥的热水解通常被称作污泥处置技术路线中的关键技术，用于污泥的减量化、稳定化、无害化或者资源化利用组合工艺中的单元环节。

传统污泥热水解技术系统中，通常包括均质浆化、水热反应、闪蒸卸料等主要单元环节。如中国专利文献CN202465470U公开了一种污泥水热干化处理装置的水热反应器，其包括顺序连接的均质反应器、浆化反应器、水热反应器和闪蒸反应器，所述水热反应器包括反应器罐体、搅拌器和至少一个用于向所述反应器罐体内通入蒸汽的蒸汽管，所述反应器罐体的物料入口设置与反应器罐体的侧壁的上部，物料出口设置于反应器罐体的底部，自浆化反应器输出的污泥物料自物料入口输入至反应器罐体内，所述物料出口与所述污泥水热干化处理装置的闪蒸反应器的物料入口连通，所述反应器罐体架设在支撑裙座上，所述搅拌器伸入至反应器罐体内部搅拌反应器罐体内的物料，所述蒸汽管设置于所述反应罐体的内壁设置。上述技术中通过设置顺序连接的所述均质反应器、浆化反应器和水热反应器来实现进行闪蒸之前的关于污泥物料的均质浆化与热水解反应，但是因为污泥粘度高、流动性差、比热容大以及传热传质效果差等特性，使得上述技术中顺序连接的反应器装置中，当污泥含固率较高时，存在污泥物料在各个反应器中流转困难，且存在搅拌困难造成浆化不完全的现象，进而使得处理后的污泥的污泥比阻和毛细吸水指标难以达到后续脱水的指标；而为了解决上述问题时，就需要先将物料进行稀释处理，导致反应器体积变大，且单位污泥物料能耗较高。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术的污泥水热干化处理装置的水热反应器装置设置复杂且浆化不均匀的现象，进而使得处理后的污泥的污泥比阻和毛细吸水指标难以达到后续脱水的指标的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种污泥均质浆化与热水解反应一体装置，其包括：

罐体，在所述罐体的上部和下部分别设置有进料口和出料口，所述进料口和所述出料口分别连接设置有第一密封件和第二密封件；

第一搅拌器，位于所述罐体内，包括第一搅拌轴，所述第一搅拌轴伸出所述罐体顶部与第一驱动机构相连，且所述第一搅拌轴与所述罐体之间轴密封；

还包括，数个蒸汽口，分布设置在所述罐体上，用以向所述罐体内通入蒸汽；

第二搅拌器，位于所述罐体内，包括第二搅拌轴，所述第二搅拌轴伸出所述罐体底部与第二驱动机构相连，且所述第二搅拌轴与所述罐体之间轴密封。

优选地，所述数个蒸汽口均匀间隔设置，且位于所述罐体上的同一高度；同时，所述数个蒸汽口与紧贴所述罐体内壁设置的环形蒸汽管相连通，且所述环形蒸汽管上设置有数个蒸汽出口。

优选地，所述数个蒸汽口均匀间隔设置，且部分所述数个蒸汽口位于所述罐体上的同一高度；同时，位于所述罐体上的同一高度的所述数个蒸汽口与紧贴所述罐体内壁设置的环形蒸汽管相连通，且所述环形蒸汽管上设置有数个蒸汽出口。

进一步，所述罐体的侧壁为双层结构，所述双层结构形成以储热空间，且所述储热空间与热源形成循环。

进一步，所述第一搅拌器的底部伸入到所述第二搅拌器中，且所述第一搅拌器与所述第二搅拌器转动时互不干涉。

进一步，所述第一搅拌器为旋浆式搅拌器，所述第二搅拌器为锚式搅拌器。

进一步，还包括循环清洗装置和排污口，所述循环清洗装置分别与喷淋口和回流口相连通；所述排污口设置在所述罐体的下部。

进一步，所述罐体外包覆有保温层。

进一步，所述循环清洗装置含有加热系统、过滤系统、pH在线监测系统、清洗液储存装置及PLC控制系统。

进一步，所述罐体的内壁及所述罐体内的部件均设置有防蚀层。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

(1)本发明的污泥均质浆化与热水解反应一体装置，通过在所述罐体上设置有数个蒸汽口，所述蒸汽口用以向所述罐体内通入蒸汽，在所述罐体内形成一定的温度和压力，并通过所述第一搅拌器使污泥物料快速均匀的传质传热，可实现所述第一搅拌器的搅拌旋转剪切力和所述蒸汽的稳流力的合力协作下，从而为污泥物料的水热反应提供必须的温度和压力，使其均匀的发生水热反应；通过在所述罐体内设置第二搅拌器，进而通过在所述罐体内设置了独立驱动的双搅拌器，可以实现同速或差速、同向或逆向等多种组合搅拌方式，并具有剪切、刮壁等功能，并同时结合所述蒸汽的稳流力，使得污泥物料在所述罐体内翻动和/或翻滚容易，且在双搅拌器的作用下，不留死角，进一步促进了浆化与热水解反应的均匀性，从而，本发明通过单一设备实现了现有技术的多个设备实现的功能，避免了现有技术的污泥水热干化处理装置的水热反应器装置设置复杂且浆化不均匀的现象，适合含水率宽泛范围内的污泥物料，搅拌传热效果好，进而得到污泥比阻和毛细吸水指标低的污泥，容易进行脱水处理。

(2)本发明的污泥均质浆化与热水解反应一体装置，所述数个蒸汽口均匀间隔设置，且位于所述罐体上的同一高度；同时，所述数个蒸汽口与紧贴所述罐体内壁设置的环形蒸汽管相连通，且所述环形蒸汽管上设置有数个蒸汽出口。通过上述设计，使得所述蒸汽从环向方向喷入旋转中的污泥物料，能够使污泥物料受到的蒸汽冲击力更强，使污泥物料被搅拌的更加均匀，且所述环形蒸汽管上的数个蒸汽出口处于凸弧面上，避免了管路被堵的现象。

(3)本发明的污泥均质浆化与热水解反应一体装置，所述数个蒸汽口均匀间隔设置，使得污泥物料受到到的蒸汽冲击力均匀，增加了均匀传质传热性能，且部分所述数个蒸汽口位于所述罐体上的同一高度；同时，位于所述罐体上的统一高度的所述数个蒸汽口与紧贴所述罐体内壁设置的环形蒸汽管相连通，且所述环形蒸汽管上设置有数个蒸汽出口。通过上述设计，部分所述蒸汽口与蒸汽出口同时向旋转中的污泥物料喷入蒸汽，进一步加强传质传热性能，使物料的浆化与热水解效果最好。

(4)本发明的污泥均质浆化与热水解反应一体装置，所述罐体的侧壁为双层结构，所述双层结构形成以储热空间，且所述储热空间与热源形成循环。通过所述罐体侧壁采用夹层式设计形成储热空间，当污泥物料加入所述罐体后，先向储热空间通入热源，对污泥物料进行预热，可以避免启动所述第一搅拌器和所述第二搅拌器时，污泥物料的阻力对所述第一搅拌器和所述第二搅拌器造成的损坏。进一步，所述罐体外设置有保温层，这样可以充分利用热能，节约能源。

(5)本发明的污泥均质浆化与热水解反应一体装置，所述第一搅拌器的底部伸入到所述第二搅拌器中，且所述第一搅拌器与所述第二搅拌器转动时互不干涉。这样可以使得所述第一搅拌器和所述第二搅拌器最大范围接触到污泥物料，可以向污泥物料传输最大的剪切力，更加加速了污泥物料的浆化和热水解反应。进一步，所述第一搅拌器为旋浆式搅拌器，所述第二搅拌器为锚式搅拌器，上述两种搅拌器的协同作用最佳，可最大限度的加速污泥物料的浆化和热水解反应，降低了热分解后的污泥物料的污泥比阻和毛细吸水指标，更加适合于后续的脱水处理。

(6)本发明的污泥均质浆化与热水解反应一体装置，还包括循环清洗装置和排污口，所述循环清洗装置分别与喷淋口和回流口相连通；所述排污口设置在所述罐体的底部。通过上述设计，在实现了污泥均质浆化与热水解反应装置的一体化，同时亦实现了上述一体化装置与清洗装置的一体化，结构简单，占用空间少。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。

图1是本发明实施1所述污泥均质浆化与热水解反应一体装置的结构示意图；

图2是本发明实施2所述污泥均质浆化与热水解反应一体装置的结构示意图；

图3是本发明实施3所述污泥均质浆化与热水解反应一体装置的结构示意图；

图中附图标记表示为：1-罐体；2-进料口；3-出料口；4-第一搅拌器；41-第一搅拌轴；5-蒸汽口；6-第二搅拌器；61-第二搅拌轴；7-环形蒸汽管；8-循环清洗装置；9-排污口；10-喷淋口；11-回流口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的内容进行详细说明。

实施例1

本发明提供一种污泥均质浆化与热水解反应一体装置，罐体1，在所述罐体1的上部和下部分别设置有进料口2和出料口3，所述进料口2和所述出料口3分别连接设置有第一密封件和第二密封件；第一搅拌器4，位于所述罐体1内，包括第一搅拌轴41，所述第一搅拌轴41伸出所述罐体1顶部与第一驱动机构相连，且所述第一搅拌轴41与所述罐体1之间轴密封；还包括，数个蒸汽口5，分布设置在所述罐体1上，用以向所述罐体1内通入蒸汽；第二搅拌器6，位于所述罐体1内，包括第二搅拌轴61，所述第二搅拌轴61伸出所述罐体1底部与第二驱动机构相连，且所述第二搅拌轴61与所述罐体1之间轴密封。

上述技术方案是本发明的核心技术方案，通过在所述罐体1上设置有数个蒸汽口5，所述蒸汽口5用以向所述罐体1内通入蒸汽，在所述罐体1内形成一定的温度和压力，并通过所述第一搅拌器4使污泥物料快速均匀的传质传热，可实现所述第一搅拌器4的搅拌旋转剪切力和所述蒸汽的稳流力的合力协作下，从而为污泥物料的水热反应提供必须的温度和压力，使其均匀的发生水热反应；通过在所述罐体1内设置第二搅拌器6，进而通过在所述罐体1内设置了独立驱动的双搅拌器，可以实现同速或差速、同向或逆向等多种组合搅拌方式，并具有剪切、刮壁等功能，并同时结合所述蒸汽的稳流力，使得污泥物料在所述罐体1内翻动和/或翻滚容易，且在双搅拌器的作用下，不留死角，进一步促进了浆化与热水解反应的均匀性，从而，本发明通过单一设备实现了现有技术的多个设备实现的功能，避免了现有技术的污泥水热干化处理装置的水热反应器装置设置复杂且浆化不均匀的现象，适合含水率宽泛范围内的污泥物料，搅拌传热效果好，进而得到污泥比阻和毛细吸水指标低的污泥，容易进行脱水处理。

具体地，如图1所示，所述罐体1包括圆筒状的侧壁以及圆弧盖状的上部和下部，当然，所述罐体1亦可以为现有技术中的罐体的形状；在所述罐体1的上部和下部分别设置有进料口2和出料口3，为了保证所述罐体1在加完污泥物料和放出搅拌均匀且浆化完全和热水解反应完全的浆料后可以实现密闭的情况下，所述加料口2和所述出料口3分别连接设置有第一密封件和第二密封件，所述第一密封件和所述第二密封件在图1中被没有给出，在本实施例中，其可以是常用的罐体进料口或出料口常用的设置，如在进料口或出料口的边缘活动连接有盖板，在所述盖板上设置有圆形凹槽，在所述圆形凹槽内设置有密封条，如橡胶条，当盖上所述盖板时，即可实现所述罐体的密封，当然，所述第一密封件和所述第二密封件还可以为其他的形式，只要保证在将其盖住所述出料口2和所述出料口3时可以实现管理密封即可。

所述第一搅拌器4，位于所述罐体1内，其包括第一搅拌轴41，所述第一搅拌轴41的一端部伸出所述罐体1顶部与第一驱动机构(图中未示出)相连，且所述第一搅拌轴41与所述罐体1之间轴密封；在本实施例中，所述第一驱动机构包括驱动电机(如伺服电机)、联接轴承、支架等结构，只要能够实现所述第一驱动机构带动所述第一搅拌轴41即可；而所述第一搅拌轴41与所述罐体1的轴密封的方式可以是机械轴密封、磁轴密封和填料轴密封的一种。

数个蒸汽口5，分布设置在所述罐体1上，用以向所述罐体1内通入蒸汽；在本实施例中，所述数个蒸汽口5主要分布在所述罐体1下部三分之二甚至于四分之三更甚至于五分之四的范围内，同时，所述数个蒸汽口5与蒸汽源相连通。

所述第二搅拌器6，位于所述罐体1内，其包括第二搅拌轴61，所述第二搅拌轴61的一端部伸出所述罐体1底部与第二驱动机构(图中未示出)相连，且所述第二搅拌轴61与所述罐体1之间轴密封；在本实施例中，所述第二驱动机构包括驱动电机(如伺服电机)、联接轴承、支架等结构，只要能够实现所述第二驱动机构带动所述第二搅拌轴61即可；而所述第二搅拌轴61与所述罐体1的轴密封的方式可以是机械轴密封、磁轴密封和填料轴密封的一种。

关于第一搅拌器4和第二搅拌器6，优选地，所述第一搅拌器4的底部伸入到所述第二搅拌器6中，且所述第一搅拌器4与所述第二搅拌器6转动时互不干涉。具体地，第一搅拌器4为旋浆式搅拌器，且具有平行设置的两组旋转桨叶；所述第二搅拌器6为锚式搅拌器，具有两个类似L型浆翅，以方便与所述第一搅拌器4伸入其中。当让，所述第一搅拌器4和第二搅拌器6可以为现有技术中的任何搅拌器之一，只要二者旋转时互不干涉。

作为一种改进实施方式，所述罐体1的侧壁和/或下部为双层结构，所述双层结构形成储热空间，且所述储热空间与热源形成循环，其用以对污泥物料的预加热，所述热源优选导热油，当然其可以为现有技术的热源，如蒸汽等。

作为进一步改进的实施方式，在本实施例中，还包括循环清洗装置8和排污口9，所述循环清洗装置8通过管道分别与设置在所述罐体1上的喷淋口10和回流口11相连通。所述循环清洗装置8可以实现清洗液循环清洗所述罐体1内部，且为了更好的清洗所述罐体1的内部，在所述喷淋口10处设置有液体分布器；所述排污口11用以将清洗过程中沉淀的污泥残渣排出。进一步，所述循环清洗装置8含有加热系统、过滤系统、pH在线监测系统、清洗液储存装置及PLC控制系统等构成。

为了进一步利用能源，作为进一步改进的实施方式，在所述罐体1外还包覆有保温层(图中未示出)，其可以采用现有技术中的任何的保温材料，如聚氨酯泡沫，其厚度可以根据实际情况记性选择。

为了使所述罐体1的内壁以及在所述罐体1内部的部件不被污泥物料中的无机酸、有机酸以及清洗液中含有的无机酸和有机酸腐蚀，降低寿命，所述罐体1的内壁及所述罐体1内的部件均设置有防蚀层，如铬层。

需要说明的是，在本发明装置以及相应的管路中，应该安装一些阀门来控制物料的流通，在此不一一赘述。

实施例2

如图2所示，本实施例提供一种污泥均质浆化与热水解反应一体装置，其是在实施例1的基础上做的一种改进，与实施例1的技术方案相比，其不同仅仅在于：所述数个蒸汽口5均匀间隔设置，且位于所述罐体1上的同一高度；同时，所述数个蒸汽口5与紧贴所述罐体1内壁设置的环形蒸汽管7相连通，且所述环形蒸汽管7上设置有数个蒸汽出口，同时，所述蒸汽出口设置成孔状，优选圆孔状，且所述蒸汽出口在所述环形蒸汽管7上为两排，且均匀设置，当然，所述蒸汽出口还可以设置成别的孔状以及其他的在所述环形蒸汽管7上位置设置。

实施例3

如图3所示，本实施例提供一种污泥均质浆化与热水解反应一体装置，其是在实施例1的基础上做的一种改进，与实施例1的技术方案相比，其不同仅仅在于：所述数个蒸汽口5均匀间隔设置，且部分所述数个蒸汽口5位于所述罐体1上的同一高度；同时，位于所述罐体1上的同一高度的所述数个蒸汽口5与紧贴所述罐体1内壁设置的环形蒸汽管7相连通，且所述环形蒸汽管7上设置有数个蒸汽出口，同时，所述蒸汽出口设置成孔状，优选圆孔状，且所述蒸汽出口在所述环形蒸汽管7上为两排，且均匀设置，当然，所述蒸汽出口还可以设置成别的孔状以及其他的在所述环形蒸汽管7上位置设置。

以下是本发明所述污泥均质浆化与热水解反应一体装置的使用方法，包括：

(1)经所述罐体1上的所述进料口2加入污泥物料(含水率80％)，可是具体处理要求同时加入浓缩池污泥(含水率97％)，然后使用所述第一密封件将所述进料口2密封；

(2)向所述罐体1侧壁夹层内的储热空间内通入蒸汽进行对所述罐体1内的污泥物料和/或浓缩池污泥预热，接着缓慢顺序开启所述第一搅拌器4和所述第二搅拌器6，搅拌10-15分钟；

(3)通过所述数个蒸汽口5向所述罐体1内通入蒸汽至污泥物料和/或浓缩池污泥温度达到150度并维持在150度或者之上进入保压状态，继续搅拌10-15分钟，停止所述第二搅拌轴6，继续使用所述第一搅拌轴4搅拌40-60分钟，完成水解反应过程；

(4)关闭蒸汽，缓慢打开进料口2进行泄压排气，待所述罐体1内压力降到0.1Mpa时，打开出料口3，在压力和重力作用下将污泥物料转移至后续处理装置或系统，如闪蒸系统。

以下是本发明所述污泥均质浆化与热水解反应一体装置的清洗方法，包括：

(1)排空完所述罐体1内污泥物料，由循环清洗装置8由顶部清洗液喷淋口10喷入清水，不启动循环清洗回路，开启第二搅拌器6，搅拌10-20min，由所述罐体1下部所述排污口9排除清洗液，至无明显污浊物时停止操作；

(2)排空所述罐体1内残液，由循环清洗装置8由顶部清洗液喷淋口10喷入稀酸，稀酸通过回流口11进入所述循环清洗装置8进行回收，其中，稀酸的酸液比例及浓度可根据不同污泥在所述罐体内壁上的结垢性质进行针对性的调整，如总酸浓度在5％的草酸与柠檬酸比例为1:1的混合液；

(3)待所述罐体1内pH值趋于一定范围或者固定时间1h，清洗结束，循环清洗装置8停止工作，稀酸由循环清洗装置8抽空，再次进行清水清洗，完成清洗过程。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种污泥均质浆化与热水解反应一体装置，包括：

罐体(1)，在所述罐体(1)的上部和下部分别设置有进料口(2)和出料口(3)，所述进料口(2)和所述出料口(3)分别连接设置有第一密封件和第二密封件；

第一搅拌器(4)，位于所述罐体(1)内，包括第一搅拌轴(41)，所述第一搅拌轴(41)伸出所述罐体(1)顶部与第一驱动机构相连，且所述第一搅拌轴(41)与所述罐体(1)之间轴密封；

其特征在于，

还包括，数个蒸汽口(5)，分布设置在所述罐体(1)上，用以向所述罐体(1)内通入蒸汽；

第二搅拌器(6)，位于所述罐体(1)内，包括第二搅拌轴(61)，所述第二搅拌轴(61)伸出所述罐体(1)底部与第二驱动机构相连，且所述第二搅拌轴(61)与所述罐体(1)之间轴密封。

2.根据权利要求1所述的污泥均质浆化与热水解反应一体装置，其特征在于，所述数个蒸汽口(5)均匀间隔设置，且位于所述罐体(1)上的同一高度；同时，所述数个蒸汽口(5)与紧贴所述罐体(1)内壁设置的环形蒸汽管(7)相连通，且所述环形蒸汽管(7)上设置有数个蒸汽出口。

3.根据权利要求1所述的污泥均质浆化与热水解反应一体装置，其特征在于，所述数个蒸汽口(5)均匀间隔设置，且部分所述数个蒸汽口(5)位于所述罐体(1)上的同一高度；同时，位于所述罐体(1)上的同一高度的所述数个蒸汽口(5)与紧贴所述罐体(1)内壁设置的环形蒸汽管(7)相连通，且所述环形蒸汽管(7)上设置有数个蒸汽出口。

4.根据权利要求1-3任一所述的污泥均质浆化与热水解反应一体装置，其特征在于，所述罐体(1)的侧壁为双层结构，所述双层结构形成以储热空间，且所述储热空间与热源形成循环。

5.根据权利要求4所述的污泥均质浆化与热水解反应一体装置，其特征在于，所述第一搅拌器(4)的底部伸入到所述第二搅拌器(6)中，且所述第一搅拌器(4)与所述第二搅拌器(6)转动时互不干涉。

6.根据权利要求5所述的污泥均质浆化与热水解反应一体装置，其特征在于，所述第一搅拌器(4)为旋浆式搅拌器，所述第二搅拌器(6)为锚式搅拌器。

7.根据权利要求6所述的污泥均质浆化与热水解反应一体装置，其特征在于，还包括循环清洗装置(8)和排污口(9)，所述循环清洗装置(8)分别与喷淋口(10)和回流口(11)相连通；所述排污口(9)设置在所述罐体的下部。

8.根据权利要求7所述的污泥均质浆化与热水解反应一体装置，其特征在于，所述罐体(1)外包覆有保温层。

9.根据权利要求6所述的污泥均质浆化与热水解反应一体装置，其特征在于，所述循环清洗装置(8)含有加热系统、过滤系统、pH在线监测系统、清洗液储存装置及PLC控制系统。

10.根据权利要求8所述的污泥均质浆化与热水解反应一体装置，其特征在于，所述罐体(1)的内壁及所述罐体(1)内的部件均设置有防蚀层。