CN1088691C - 有机废物含水物料的处理方法和装置 - Google Patents

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Abstract

将含有有机废物和化学试剂的液体，连续引入垂直的圆柱形处理室的上部。用快速转动部件捶打穿过处理室沉落的物料，并使物料混合。处理部件还沿轴向运动，使蒸汽和气体从物料中逸出。逸出的蒸汽和气体从处理室的顶部排出。

Description

有机废物含水物料的处理方法和装置
本发明涉及一种有机废物含水物料的处理方法和装置，特别是污水处理场排放的污泥的处理方法和装置。本发明处理方法的特别目的是使处理后的物料可用作肥料或土壤改良剂。
现有的处理装置都是分批将待处理物料送入处理室，并在处理室中加入化学试剂。化学添加剂使该物料发生化学反应，结果产生了热量，并使液体蒸发，调节了物料的pH值，使最终产物中的氮含量增加。于是，对化学处理后的物质加热，以便蒸发掉液体，可使最终产物得到希望的固体百分含量。
这种现有技术存在严重的缺陷和不足。因为这种分批处理不是一种有效的方案。此外，处理过程使用较高的温度(大约425℃)会使对土壤改良起重要作用的腐植酸和其它物质分解。
另外，当在物料中发生化学反应时，会妨碍液体的气化，结果通常使反应过程变慢。如果采用外部加热进行气化/干燥，化学处理后进行造粒时，又要求将温度降到足够低的温度，以避免有益于土壤改良的物质的流失。各种低温技术都适用于该方法。然而，反应处理过程离析的物料的特性是非常重要的，处理过程的生成物也同样至关重要。
本发明的主要目的是提供一种能连续处理的方案，它无需对污泥进行外部加热，就能进行所需的蒸发，同时又使温度保持足够低，以避免任何对土壤改良有益物质的流失。
通过采用本发明权利要求书限定的方法和装置，可以实现本发明的上述目的。
当转动处理部件穿过垂直处理室下落时，通过转动处理部件直接捶打待处理物料，可达到激活反应过程。通过捶打，使固体颗粒孔隙中液体和气体逸出，在促进脱气的条件下，形成压实的游离颗粒。此外，释放出的液体存在较大的促进蒸发和脱气的表面，同时还具有冷却作用，以保持足够低的温度，而化学反应产生的热量足以能产生所需的蒸发作用。在这种连续处理过程中，颗粒周围的游离液体能有效地吸收供给的热能。此外，对这种压实的颗粒，人们可非常随意地选择造粒或制粒设备。
下面参照附图详细描述本发明的内容。
图1是适于处理如污水污泥的本发明装置的正视图；
图2和图3是本发明处理装置的放大纵剖面图；
图4，5和6分别是处理元件的正视图、平面图和剖面图。
参照图1，本发明的处理装置1通常包括一个具有上气体排放部分3的材料处理室2、一个进料部件4、一个排料部件5和两个驱动部件6、7。
参见图2和3，处理室2通常由一个竖直方向的圆柱形外壳10构成，在所示的实施例中，它一般由几个部分组成。在处理室的上部，进料口11设置有用于输送待处理材料的螺旋进料器12，在与进料口11同样高的位置，或低于进料口11的位置上，设置有用于加入化学试剂的垂直喷嘴15形式的进料口14。在进料口11，14上方，处理室2与上述气体排放部分3合在一起，其顶部由上部端壁16限定，处理室2的底部设置有一个开口端或出口17。
一个管状主体18同心和可转动地设置在处理室2中。一个较短的管状套管19可围绕管状主体18快速转动，同时轴向滑动，管状套管19带有例如11个的多个处理部件20。
在管状主体18内，有一个在管状主体18中可绕轴转动的轴21，其转动独立于管状主体18的转动。轴21可穿过圆柱形外壳10的上壁22向上延伸，在此与上部的驱动部件6相连，例如驱动部件6包括一个沿反方向转动的，适于给轴21提供一个周期性间歇转动的电动机。设置在外壳上壁22和处理室端壁16之间的滑轮25，锁定在位于管状套管19上端的位置26处，通过一个位于外壳横向部分28中的驱动滑轮27，借助于图中未示的滑轮传递驱动力，外壳的横向部分28还带有一个用于驱动滑轮27的驱动电机7。
在所描述的本发明的该实施例中，在圆柱形外壳中，管状主体18的转动支承件是上部轴承组件30和下部轴承32。在所述的实施例中，上部轴承组件由两个通过隔离环隔开的球轴承36，37组成，且它们的外滚道设置在排放部分的上部端壁16上。设置在端壁附属部分40端的密封件38，密封管状主体18的外圆周。
如图所示，下部轴承32是一个轴向/径向滚柱轴承，其轴承环的外滚道锁定在管状主体18的下端，其轴承环的内滚道抵靠锁定在圆柱形轴架42上的台肩上，该轴架42向内设置在管状主体内的底部，彼此之间留有间隙，通过中间锁定螺钉44和锁定盘45，可刚性固定在十字形外壳10上，底部构件46限定了处理室2的下端。从内部设置在底部构件46中的密封件48密封管状主体18的外部。
在支承管状主体18中轴21的转动支承件，由上轴承组件50、中间轴承51和下轴承52组成。同管状主体上部轴承组件30一样，上轴承组件50包括两个球轴承56、57，通过垫圈将它们隔开，借助于另一个上部垫圈，可将该轴承环的外滚道锁定，在管状主体18的内台肩60与顶部锁定盘61之间，还将滑轮25和管状主体上部轴承36、37的内滚道轴向锁定在管状主体上。借助于上部垫圈62，将轴向轴承56、57的轴承环内滚道锁定在卡圈64和轴21的锁定环65之间。
分别借助于锁紧环66和锁定盘68，用常规方式将中间轴承51锁定在轴21和管状主体18上，同时，也用常规方式，借助于锁紧环69和端盖70，将下轴承52锁定在上述轴和管状主体上，端盖70还设置有用于密封由此延伸的部分72的密封件71。
借助于轴承76、78，使轴21的下部外螺纹延伸部分74与带有上部分的纵向圆柱形套管螺母75相配合，轴承76、78与滑动设置在管状主体内部，并通过两个螺栓91固定连接到管状套管19上的支承环90相连，每一个螺栓91分别沿两个径向相对的方向延伸，在管状主体18中形成了垂直延伸的狭缝92。在所示的实施例中，螺栓91穿过各个处理部件20延伸。套管94在管状套管19和支承环90之间环绕每个螺栓91。
轴的下端螺纹延伸部分伸进支座42中形成的、且尺寸可接收该下部螺纹延伸部分的圆柱形镗孔95中，并且如图3所示，螺母75的下部在其底部位置留有一定的间隙。轴21有一个安装在支座镗孔底部配合凹槽中的底部定位销96。在支座镗孔的上部，有一个在套管螺母的外圆周伸进配合纵向凹槽99的定位突块98，由此，可在轴转动过程中，使螺母的转动保持静止。
如上所述，借助于例如大约1.4mm的径向间隔，可使管状套管19在管状主体18的外部轴向滑动。用密封件100密封管状主体的外部。
当轴21沿相反方向周期性转动时，螺母75将在轴上上下移动，这取决于轴的转动方向，由此借助于支承环90和螺栓91，使管状套管在管状主体上沿轴向上下移动，一个冲程的长度是例如100mm。
在图3中，如上所述，带有管状套管19的螺母75处在底部位置，而图2显示的是管状套管19处在上部位置。
安装在管状套管19外部的处理部件20，可以有任何适用于此目的的形状，即它在穿过处理室2的沉落过程中，能够用力撞击或捶打污泥就可以，同时它还要有效地将加进处理室中的化学试剂与污泥物料相混合。
从图4-6可以清楚地看到，处理部件20可由多个具有两条腿或“齿部件”101的一般的U形元件组成，当将处理部件20安装到管状套管上时，它从径向外部向圆柱形壳体的内圆周面延伸，它们相互之间有小间距，中间基座部分102具有用于将该元件固定在管状套管上的安装孔103。最好将每一个元件20安装在适于旋拧在管状套管上、并通过螺栓固定在管状套管上的支承环104上。通常齿部件101有一平冲击面105，也就是在本发明的装置运行过程中，撞击污泥的前表面。如图2和3所示，处理部件20沿管状套管19的圆周向下均匀分布，优选地处理部件20之间的轴向间距稍小于螺母75的冲程，由此使它们的末端位置重合。
为了给处理室2中的污泥具有足够的停留时间，以使所希望的化学反应进行完全，处理室2在进料口11之下，应有大约2米的长度。
当采用上述装置时，本发明的处理方法大体如下。
开始启动驱动部件6、7，借助于螺旋进料器12将待处理的污泥通过进料口11连续供给处理室2，同时通过化学试剂进料口14加入浓硫酸或硝酸。通过穿过处理室向下的重力使污泥沉落，迅速转动的处理部件20对多孔性的有机物料进行捶打，同时使周围的物料强烈扰动，将加入的酸混入被处理的物料中。合适的装有处理部件的管状套管19的合适转动速度在1500-3000rpm范围内。化学反应排出的气体将在处理室2中向上流动，并流入排放部分3，由此通过导管107(见图1)抽到例如冷凝器中，其中的冷凝液1可用作液态肥料。处理部件20的前表面105将捕集在固态污泥物料中的液体和气体捶打出来，由此有效地使液体与固体分离，使固体呈现比较紧密的颗粒形状，在化学反应产生的热量作用下，分离出的液体被蒸发掉，蒸汽和反应排放的气体会穿过脱气部分上升。
转动处理部件20的垂直重叠冲程能提高混合效果，而处理齿部件101的外端部分可用作抵靠处理室2内表面的刮板，由此可使处理室无沉积物。根据送入的待处理物料的固体含量百分数，确定处理部件20的周期性垂直运动的频率，对大约30％的初始固体含量，需要每分钟大约3000个周期。
然后，借助于排料部件5的螺旋输送机106，经附加螺旋输送器或其它适用部件108，将酸处理后的物料送入上述图1-3所示结构的另一处理装置1的入口，在该装置中，重复上述处理过程，唯一的区别是在此通过化学试剂进料口14加入氨水而不是酸。如果需要，还可以通过设置在两处理装置1-1之间的螺旋输送器108中的侧进料口109，加入参与氨化学处理的附加添加剂，并连续调和添加剂相对于被处理物料的重量。通常所加氨水的量大约是酸用量的30％，结果使处理物料中的氮含量大约为10％，固体物质含量上升到大约45％。
连续或间歇测量处理过程的重要参数，如污泥温度、pH值、氮含量等等，并通过控制进料的速度和化学试剂的添加量进行简单的控制。

Claims (8)

1、一种有机废物含水物料的处理方法，包括将物料连续输送到基本上垂直的圆柱形处理室(2)的上部，同时加入化学试剂；在使物料中的液体蒸发和脱气的条件下，使化学试剂与污泥相混合，以达到较高的固体物质含量；以及从处理室中排放蒸汽和化学反应生成的气体，其特征在于，由多个位于处理室中快速转动的捶打部件(20)的作用，使物料穿过处理室沉落，部件还用作物料的混合部件；在捶打部件转动的同时，部件沿处理室的轴向往复运动。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，将排放的蒸汽和气体引入冷凝器，在冷凝器中将它们冷凝成适于用作液态肥料的冷凝液。
3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在进料的同时，在处理室(2)中加入酸，从处理室(2)将酸处理后的物料连续排入另一附加的对应处理室(2)，在其中同时加入氨水。
4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，酸的加入量是被处理物料重量的10-13％，而氨水的加入量是所用酸量的30％。
5、如权利要求1、2和4中任一项所述的方法，其特征在于，处理部件(20)的转动速度是3000rpm。
6、如权利要求3所述的方法，其特征在于，处理部件(20)的转动速度是3000rpm。
7、一种实施上述任一权利要求所述方法的、有机废物含水物料的处理装置，该装置包括一个处理室(2)，在其中物料混合并进行化学反应，以及通过物料液体组分的蒸发和脱气，提高物料中固定组分含量，上述处理室(2)是一个带有上部进料口(11)和下部出料口(17)的细长垂直圆柱体；在与进料口(11)大体相同的高度上设置有化学试剂进料口(14)；设置在处理室中的混合部件；以及一个设置在处理室(2)的上端，用于排放在穿过处理室向下沉落物料过程中产生的蒸汽和气体的排放口(107)，其特征在于，快速转动的捶打部件(20)靠近处理室的内圆周面延伸，并适于对物料进行捶打，同时也搅拌物料，并且在转动的同时，沿处理室(2)的轴向周期性往复运动，上述捶打部件(20)安装在快速转动并沿管状主体(18)的轴向滑动的管状套管(19)上，管状主体(18)可对中地和可转动地设置在处理室(2)中，并轴向地围绕独立转动的支承轴(21)，该支承轴具有一个与螺母(75)相配合的螺纹部分，借助于螺栓(21)螺母(75)与管状套管(19)相连，螺栓(21)穿过管状主体(18)上形成的垂直狭缝(92)延伸。
8、如权利要求6所述的装置，其特征在于，捶打部件(20)呈径向向外延伸的捶打齿部件(101)的形式，每一个齿部件有基本上平的撞击面(105)。
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