CN112028415B - 一种污泥催化氧化处理泵及其污泥分离分质综合利用方法 - Google Patents

Abstract

一种污泥催化氧化处理泵及其污泥分离分质综合利用方法，属于环境领域。该污泥催化氧化处理泵由串联的切削混合电催化氧化器、多相流体泵、螺旋加压催化氧化提取器以及第一环形渗透加液器和第二环形渗透加液器组成。利用脉冲电和氧化剂原位生成催化剂，对污泥催化氧化、提取、分离，再分质综合利用，能够使得污泥中的含氮硫量高的物质催化氧化分解成水溶性物质，与营养素以及重金属一起提取，调pH值后，去除重金属等有害物质，得到液体肥料的基肥；沉淀制成多孔陶瓷滤料；提取后的污泥制成燃料。该方法实现污泥的分离和分质综合利用。

Description

一种污泥催化氧化处理泵及其污泥分离分质综合利用方法

技术领域

本发明属于环境技术领域，具体涉及一种污泥催化氧化处理泵及其污泥分离分质综合利用方法。

背景技术

污泥是污水处理过程中的产物，污水中有30-50％有机物、30-50％TN、95％TP富集于污泥中。污泥中含有大量的水、微生物残体组成的有机质等，成分十分复杂。据分析，污泥中含有丰富的蛋白质和氮、磷、钾等营养元素。但同时还含有重金属、多环芳烃、病原菌等有害物质，若处理不当会造成严重的生态环境问题。污泥的处置和利用难度大，是污水处理中的“世界难题”。

污泥的处理原则是实现污泥的减量化、稳定化、无害化和资源化，目前污泥处理的主要方式有卫生填埋、堆肥和焚烧，其中，卫生填埋占比量最大，但是卫生填埋耗费土地资源且存在严重的生态隐患；堆肥可实现污泥资源化利用，但是污泥中重金属成为限制资源化的瓶颈；焚烧必须深度脱水干化，能耗太大，且污泥成分复杂，焚烧易造成空气污染。因此，污泥的资源化利用是一种大势所趋且势在必行的研究方向。

污泥中含有大量的有机质，有一定量的热值，可以作为燃料；含有大量的氮磷钾元素以及蛋白质、氨基酸等营养成分，可以作为肥料利用。燃料化和肥料化土地利用因消耗量大是污泥处置和综合利用最为理想的途径。目前的燃料化利用是深度脱水干燥后与煤炭或秸秆等生物质燃料混合，存在问题有污泥含水率高且脱水困难；热值低，必须大量掺混煤炭、秸秆等热值高的材料；无机盐、重金属和氮含量高，燃烧污染空气；肥料化土地利用一般采用堆肥或厌氧发酵技术将污泥中的有机质分解、消灭病原菌和有害微生物等制成肥料直接使用，但是，有机物堆肥发酵气味很大，污染空气，无法有效去除重金属等有害成分，如果施入土地，这些有害成分将进入生物圈，对人和生态环境具有严重的潜在风险。脱水、不同性质的各个组份分离是无害化综合利用的最合理方案。为了解决这些问题，人们开展了大量的研究工作，公开了诸多污泥分离处理及综合利用技术：如，申请号201610970932.8公开了一种高效节能的污泥多用途资源化处理装置和方法，其采用厌氧-酸洗-水洗方法提取无机盐，实现了污泥有机物和无机物的分离，但是该方法厌氧发酵需要2-10天，周期长，酸洗时需要加水调污泥的含固率为7-10％，加酸调pH值0.5-4，酸消耗量大，成本高，实践应用受到限制。申请号201610567085.0公开了一种将污泥中的无机质分别提取利用的方法与装置，采用调节污泥含水率85％以上，加入硫酸、盐酸等酸，调污泥的pH小于2，多次提取分离无机盐和有机物，多次沉淀分离回收污泥中的无机盐及金属离子，实现了提高污泥有机质含量、回收和综合利用无机盐。但是该法处理污泥，仅仅分离了无机盐，消耗酸量大，工艺复杂；张馨月(剩余污泥碳氮分质资源回收工艺系统参数调控[D]，沈阳，辽宁大学，2019)采用高温热水解处理污泥，实现了污泥炭氮的分离，但是高温高压对设备要求高，工艺成本高。申请号201510251718.2公开了一种多相催化臭氧处理剩余活性污泥的方法，采用污泥池中直接投加臭氧催化剂，采用臭氧催化氧化分解污泥中的有机物，实现污泥的减量化。申请号201811332772.X公开了一种破解生活污泥的催化剂及其制备方法和处理生活污泥的方法，其合成了一种铁钴基破解污泥催化剂，通过催化酶解反应破解污泥，为污泥的下一步综合利用提供了条件。但是该催化剂合成成本高，制备工艺复杂，材料成本高，无法应用；多相催化剂与氧化剂、污泥接触不充分、分散不均匀，催化氧化能力不能充分发挥，臭氧在水中溶解度低，与污泥接触不充分，催化剂和氧化剂利用率均低，污泥脱水效果不理想，成本高。还有很多电渗透脱水，电解，电压滤等技术，如申请号201610132525.X公开的一种市政污水处理厂污泥的再利用方法；申请号201911284706.4公开的一种基于预电解的湿式催化氧化污泥处理系统及其方法；申请号201711037458.4公开的一种污泥处理系统；申请号201910347899.7公开的污泥电渗析热解处理方法及装置等。这些技术功能过于单一，也都无法实现污泥的各组分快速分离，分质综合利用。

随着高危传染性病毒“粪口传播”的发现，市政污水处理厂作为病毒传播的最后一道防线，废水和污泥的高效安全消毒灭菌也引起人们的关注。污泥处理过程的安全性也应引起人们的重视。如何无害化、安全处置，实现污泥的分离分质综合利用是急需解决的问题。

发明内容

为了一步实现消毒、污泥细胞破壁脱水、不同性质的有用成分分离、回收有用的氮磷钾、氨基酸，去除重金属等有害物质，提高污泥中有机质含量及热值，减少氮含量，实现污泥的肥料化、燃料化综合利用，本发明提供了一种污泥催化氧化处理泵及其污泥分离分质综合利用方法，该污泥催化氧化处理泵通过实时原位生成催化剂，催化效率高，并且通过结构设计使得氧化剂分配更均匀，还能够实现催化剂和氧化剂配比调节，其脉冲放电，能够降低能耗，并且放电改性污泥，辅助污泥破壁氧化分解，该方法安全无害、能够将污泥有效分离，分离后的污泥能够分质综合利用，提高利用效率。

本发明的一种污泥催化氧化处理泵，包括切削混合电催化氧化器、第一环形渗透加液器、第二环形渗透加液器、多相流体泵和螺旋加压催化氧化提取器；

所述的切削混合电催化氧化器上设置有污泥进料口，切削混合电催化氧化器配设有驱动电机，切削混合电催化氧化器的物料出口和多相流体泵的物料进口连接，在连接处设置有第一环形渗透加液器，多相流体泵的物料出口和螺旋加压催化氧化提取器的物料进口连接；螺旋加压催化氧化提取器中，向物料流动方向内径逐渐变小，然后再逐渐增大，形成喇叭形物料出口，其中，内径从最小到逐渐增大处为缩放口，在缩放口瓶颈处设置有第二环形渗透加液器。

进一步的，所述的切削混合电催化氧化器包括切削混合电催化氧化器壳体、中心驱动轴、切削刀、脉冲放电氧化棒、半牺牲式电催化氧化头、催化氧化电源和供氧化剂系统；

中心驱动轴设置在切削混合电催化氧化器壳体内，且中心驱动轴的轴向和物料流动方向平行，在中心驱动轴上设置有切削刀和脉冲放电氧化棒；脉冲放电氧化棒与切削刀交替等弧距垂直固定于中心驱动轴上；并且，设置的脉冲放电氧化棒与中心驱动轴绝缘，中心驱动轴内设置有导线，脉冲放电氧化棒和半牺牲式电催化氧化头分别通过导线和催化氧化电源的正负极相连，随着中心驱动轴的转动，形成脉冲放电；半牺牲式电催化氧化头的一端插入切削混合电催化氧化器壳体内，与中心驱动轴的轴线形成的夹角α为0～80度，半牺牲式电催化氧化头和切削刀、脉冲放电氧化棒所在的面形成的夹角β为10～90度；半牺牲式电催化氧化头设置在切削混合电催化氧化器壳体外的另一端通过管道与供氧化剂系统连接，半牺牲式电催化氧化头插入切削混合电催化氧化器壳体内的一端的端面形成切削面和切削刀相切。

进一步的，所述的切削刀为螺旋桨叶片形，切削刀转动方向前缘加工成刀刃状，刀身扭转并向物料流动方向倾斜形成桨叶角，桨叶角为1-80度；切削刀的横截面呈凹弧形，凹弧口朝向切削刀转动方向，切削刀转动方向后缘加工成锯齿状，形成扰动齿，扰动齿齿尖朝向物料流动方向。

进一步的，所述的半牺牲式电催化氧化头包括弹匣、隔板、固定式氧化剂分散器、氧化剂缓冲腔、氧化剂输送管、氧化剂分配器、牺牲式催化氧化棒、密封活塞、驱动连杆、可调同步推进器和导电针；

半牺牲式电催化氧化头的壳体为弹匣，弹匣的一端为与切削刀相匹配的切削面，在弹匣内设置有隔板，隔板将弹匣内腔体分为固定弹匣仓和牺牲弹匣仓，固定弹匣仓和牺牲弹匣仓在切削面端为开放式；在固定弹匣仓内远离切削面的一端设置有氧化剂缓冲腔，氧化剂缓冲腔通过氧化剂输送管和供氧化剂系统连接；在固定弹匣仓内靠近切削面的一端设置有固定式氧化剂分散器，固定式氧化剂分散器靠近半牺牲式催化氧化头切削面的一端加工成与切削面角度一致的平面；在固定式氧化剂分散器和氧化剂缓冲腔的连接位置处的隔板上设置有开口通道，开口通道上设置有氧化剂分配器；氧化剂分配器用于调整氧化剂缓冲腔内氧化剂进入牺牲弹匣仓和固定式氧化剂分散器的比例；

在牺牲弹匣仓内设置有可更换的牺牲式催化氧化棒，牺牲式催化氧化棒的靠近半牺牲式催化氧化头切削面的一端加工成与切削面角度一致的平面，为牺牲面，远离牺牲面的另一端与密封活塞接合，密封活塞的另一侧通过同步推进连杆与可调同步推进器连接，且牺牲式催化氧化棒可以随着密封活塞在可调同步推进器的推动下，向切削面端运动；

密封活塞上牺牲式催化氧化棒一侧设置有导电针，导电针作为半牺牲式电催化氧化头连接催化氧化电源的连接点；导电针插入牺牲式催化氧化棒，实现牺牲式催化氧化棒和脉冲放电氧化棒形成电极对。

进一步的，所述的牺牲式催化氧化棒包括铝槽和多孔通孔金属复合吸附催化材料，铝槽为多块铝板形成的多个凹槽结构，铝槽槽口朝向为设置氧化剂缓冲腔的一侧，在铝槽的凹槽空间设置有多孔通孔金属复合吸附催化材料；所述的多孔通孔金属复合吸附催化材料包括：多孔通孔金属，以及吸附在多孔通孔金属孔洞中的多孔钛酸钙和多孔活性炭。

所述的多相流体泵为螺杆泵或离心泵，泵体为耐腐蚀、耐氧化材料制成；当多相流体泵为螺杆泵时，包括螺杆和设置在螺杆外周的定子，螺杆和切削混合电催化氧化器的中心驱动轴连接。

所述的螺旋加压催化氧化提取器包括锥壳体和锥塔，锥塔设置在锥壳体内并与锥壳体相配合，锥壳体内壁自大内径端向小内经端设置螺旋上升的隆脊，锥塔表面设置有自塔底到塔尖顶的螺旋推料桨叶，且螺旋推料桨叶升角大于隆脊的螺旋升角；物料在二者间由锥内径大的一端向锥塔的锥尖推进；

第一环形渗透加液器和第二环形渗透加液器均为惰性稳定材质环形壁以及形成的环形空腔结构构成，在物料流向方向一侧的惰性稳定材质环形壁上密布渗透加药孔，第一环形渗透加液器配设有第一药液罐，第一药液罐和第一环形渗透加液器的环形空腔连通，第二环形渗透加液器配设有第二药液罐，第二药液罐和第二环形渗透加液器的环形空腔连通。

所述的污泥催化氧化处理泵还包括第一pH测定器和第二pH测定器，第一pH测定器设置在第一环形渗透加液器后，距第一环形渗透加液器距离为第一环形渗透加液器的环半径的1-2倍处，第二pH测定器设置在螺旋加压催化氧化提取器的喇叭形物料开放出口的最大直径处，用以监测污泥料液的pH值，从而根据监测污泥料液的pH值调整第一环形渗透加液器和第二环形渗透加液器药液渗透加入量。

本发明的一种污泥催化氧化处理泵的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：根据污泥催化氧化处理泵的结构准备各个部件；

步骤二：制备多孔通孔金属复合吸附催化材料

步骤1，取多孔通孔金属，并将其切割修整和铝槽凹槽空间相匹配的多孔通孔金属块体；

所述的步骤二的1中，多孔通孔金属块为铝、铁、铜中的一种或几种。

步骤2：多次浸润

将多孔通孔金属块体浸入聚乙烯醇溶液中，使得多孔通孔金属内孔洞内壁润湿，取出；再浸没于钛酸钙溶胶中，超声振荡使得钛酸钙溶胶充分浸入多孔通孔金属孔洞内；优选，超声振荡时间为20-30min，取出，再浸没于酚醛树脂胶中，然后将浸入酚醛树脂胶中的多孔通孔金属与酚醛树脂胶一并置于密闭容器，超声振荡，并抽真空至-0.09～-0.1MPa，保持10-30min，打开密闭容器，使得多孔通孔金属的孔洞内充满酚醛树脂胶，然后置于烘箱中，加热至150-300℃使酚醛树脂固化，生成多孔酚醛树脂固体；

向多孔酚醛树脂固体内喷洒浓磷酸，至吸附饱和，置于高温炉内，隔绝空气加热至400-600℃碳化活化30-60min，取出，用热风吹除残留磷酸，得到多孔通孔金属复合吸附催化材料。

所述的步骤二的2中，聚乙烯醇溶液为质量百分含量为1-10％的聚合度为1700、醇解度为88％的聚乙烯醇的水溶液。

步骤三：根据污泥催化氧化处理泵的结构进行组装，得到污泥催化氧化处理泵。

本发明的一种污泥催化氧化处理泵进行污泥分离分质综合利用方法，包括以下步骤：

步骤I：

污泥在多相流体泵驱动下，进入切削混合电催化氧化器内；

启动催化氧化电源和供氧化剂系统，供氧化剂系统内的氧化剂进入氧化剂缓冲腔，在氧化剂分配器的分配下，一部分进入固定式氧化剂分散器经由切削面进入切削混合电催化氧化器；另一部分进入牺牲弹匣仓，渗透进入牺牲式催化氧化棒，和牺牲式催化氧化棒反应后，通过切削刀对牺牲式催化氧化棒的切削，进入切削混合电催化氧化器；

随着中心驱动轴的转动，带动切削刀、脉冲放电氧化棒转动，在可调同步推进器的推动下，牺牲式催化氧化棒向前运动，牺牲面高出切削面，当脉冲放电氧化棒转到切削面时，脉冲电源接通，脉冲放电氧化棒与牺牲式催化氧化棒放电，在脉冲电和氧化剂的共同作用下，牺牲式催化氧化棒牺牲面被氧化，形成新的复合氧化物膜层；中心驱动轴继续转动，脉冲放电氧化棒离开切削面，断电，切削刀转动到切削面并和切削面相切，切削刀将高出切削面的牺牲式催化氧化棒的牺牲面切削下来，得到新生复合氧化物吸附催化剂，同时切削下来的新生复合氧化物吸附催化剂裹挟吸附着氧化剂，一同进入泵中，与污泥混合，中心转轴继续转动，切削刀转离切削面，牺牲式催化氧化棒在可调同步推进器推进下，继续向设置有切削面的一端推进，牺牲面又高出切削面，中心驱动转轴继续转动，当脉冲放电氧化棒转到切削面时，催化氧化电源再次接通，脉冲放电氧化棒与牺牲式催化氧化棒放电，再次发生电催化氧化反应，使得刚刚切削过的牺牲式催化氧化棒的牺牲面氧化，再次生成新的复合氧化物膜，中心转轴继续转动，脉冲放电氧化棒转离切削面，断电，切削刀再次转到切削面，再次完成对牺牲式催化氧化棒的切削，再次切削得到新生复合氧化物吸附催化剂，依此重复循环；

所述的步骤I中，氧化剂选用臭氧或双氧水；

步骤II：

切削下来的复合氧化物膜层、氧化剂和污泥在切削刀的搅动下，迅速充分混合，发生催化氧化反应，负压作用下，流经第一环形渗透加液器，与第一环形渗透加液器内的药液混合，在经过多相流体泵进入螺旋加压催化氧化提取器，泵压力作用下，以及锥形结构和隆脊存在，形成高压区，压力作用下，氧化剂充分渗入污泥细胞内部，污泥充分氧化，污泥中的有机质分解、形成水溶性物质，当物料进入瓶颈后流速增大，压力突然降低，形成负压，污泥细胞内部压力释放，彻底破碎，胞液释放，第二环形渗透加液器内药液在负压作用下进入并与污泥料液混合，继续提取污泥中的成分，对料液改性，完成污泥的氧化分解、有害物质的提取，得到污泥催化氧化泵处理的料液；

步骤III：

将污泥催化氧化泵处理的料液进行固液分离，得到固体A和液体A；

向液体A中，加入pH调节剂，调节pH至6～8，搅拌至沉淀完全，进行第二次固液分离，得到沉淀和上层清液；上层清液加入营养素，得到液体功能肥；其中，营养素的类型和加入量根据用于的土壤要求进行调整；pH调节剂为氢氧化钾、氨水、氢氧化钙中的一种或几种；

将产生的沉淀与硅藻土，按质量比，沉淀：硅藻土＝1:(2-5)比例混合，球磨，成型烘干，于1000-1200℃煅烧6h，制备多孔陶瓷；

固体A添加等质量的煤粉、再加入固体A的质量的1％-5％的氧化钙，混合均匀，制成颗粒燃料。

所述的步骤III中，制备的多孔陶瓷可用于水处理滤料。

本发明的一种污泥催化氧化处理泵及其污泥分离分质综合利用方法，有如下优点：

一、本发明通过对污泥进行催化氧化破壁分解、消毒与输送相结合，催化氧化消毒和抽吸污泥同步密闭完成，减少病毒微生物扩散风险，同时除臭；

二、本发明的切削混合电催化氧化器的结构设计使得催化剂、氧化剂分散更均匀，通过改变牺牲式催化氧化棒的步进速度，能够调整催化剂的加入量和颗粒大小，使得原料消耗量更低；

三、本发明的牺牲式电催化氧化头在铝-多空通孔金属(铝铁铜)-活性炭-钛酸钙多孔材料基础上，电催化原位生成Al-Al₂O₃-活性炭-钛酸钙，或Al-Al₂O₃-铁-氧化铁-活性炭-钛酸钙，或Al-Al₂O₃-铁-氧化铁-铜-氧化铜-活性炭-钛酸钙新生复合氧化物吸附催化剂，催化活性更高；

四、通过氧化剂分配器调整氧化剂分配量，调整氧化剂用于生成催化剂比例，改变催化剂的成分比例，适应不同性质的污泥；

五、本发明通过铝槽、多孔通孔金属、催化剂填料与弹匣仓结构设计，氧化剂、催化剂可以根据需要配比调整，适合不同催化需求；

六、催化剂内吸附包含氧化剂，以切削方式进入并与污泥混合，同时切削刀扇叶形和后缘尖齿设计，增加搅动涡流，具有更强的搅拌功能，氧化剂、催化剂和污泥混合接触更充分，催化速度更快；

七、本发明通过脉冲放电，使得其具有催化氧化牺牲式催化氧化棒，原位生成新型复合氧化物催化剂，还能放电改性污泥，起到辅助破壁氧化分解作用；

八、通过第一环形渗透加液器和第二环形渗透加液器的设计能够均匀加酸，同时可根据催化氧化所需介质pH值的不同调整加酸量和位置，也可根据需要加不同的其它试剂，充分提取被氧化破络后的重金属，快速混合提取更充分；

九、螺旋加压催化氧化提取器设计成尖锥形，管径逐渐变小，锥塔设置螺旋推料挤压桨叶，增大压力，形成泵后高压区，锥壳内壁设置隆脊，螺旋推料桨叶升角大于隆脊的螺旋升角，物料前进过程翻滚阻滞，混合加压，使得压力进一步增大，催化剂、氧化剂向污泥内部渗透量更大，更深，催化氧化分解和提取更充分；

十、本发明通过污泥催化氧化处理泵的结构设计，使得牺牲式催化氧化棒能够在线催化氧化分解，速度快；

十一、本发明中污泥催化氧化处理泵的前置切削混合电催化氧化器和后置催化氧化锥设计，使得物料与氧化剂、催化剂混合后，经历负压、加压和高压过程再到常压过程，氧化剂和催化剂更易渗透进入污泥细胞内部，催化氧化破壁作用发挥更充分；

十二、通过本发明的方法进行污泥分离分质综合利用，能够使得污泥中的蛋白质、脂肪等含氮硫量高的物质催化氧化分解成水溶性物质，与氮磷钾等营养素以及重金属一起提取，调pH值后，去除重金属等有害物质，得到液体肥料的基肥；沉淀固体加入硅藻土，煅烧即可制成多孔陶瓷滤料，实现金属离子的固化和综合利用；氧化分解提取后，污泥中氮、硫、重金属、无机盐类等有害成分的含量大幅降低，纤维素等有机成分比例增加，热值提高，废物无害化同时制备燃料，综合利用，无二次污染。

十三、在物料流向方向的一侧的环形渗透加液器上密布渗透加药孔，并将环形渗透加液器设置在污泥催化氧化处理泵形成负压的结构处，从而使得，当物流流过环形渗透加液器进入负压区，使得环形渗透加液器中的药剂自动渗入物料中，和污泥进行反应，该结构的设计使得用于加入药剂的环形渗透加液器不容易堵塞，并且利用负压作用，使得药剂进行自动渗透，不采用动力加药，能够降低成本和能耗。

附图说明

图1为本发明的一种污泥催化氧化处理泵的结构示意图；

图2为切削混合电催化氧化器的结构示意图，具体为：切削刀转到不同位置内部结构图；

其中，A1为切削混合电催化氧化器主视图，A2为切削混合电催化氧化器侧视图，B1为切削混合电催化氧化器的主视剖面图，其中，搅斩刀旋转到水平位置，B2为切削混合电催化氧化器的侧视剖面图，其中，搅斩刀旋转到水平位置，C1为切削混合电催化氧化器的主视剖面图，其中，搅斩刀旋转到垂直位置，C2)为切削混合电催化氧化器的侧视剖面图，其中，搅斩刀旋转到垂直位置；

图3为本发明的半牺牲式电催化氧化头外部结构示意图；

图4为本发明的半牺牲式电催化氧化头沿中对称轴的剖面图；

图5为本发明半牺牲式电催化氧化头的切削面(A为完整视图，B为去除固定式氧化剂分散器和牺牲式催化氧化棒的视图)；

图6为本发明的半牺牲式电催化氧化头弹匣局部剖开内部结构示意图；

图7为本发明的半牺牲式电催化氧化头弹匣局部抛开，去除固定式氧化剂分散器和部分隔板以及氧化剂分配器的内部结构图；

图8为本发明的半牺牲式电催化氧化头，未装填氧化剂分散器和牺牲式催化氧化棒的弹匣(局部剖开)内部结构示意图；

图9为本发明的牺牲式催化氧化棒(A)和铝槽(B)的结构示意图；

图10为本发明的螺旋加压催化氧化提取器(A锥壳体沿对称轴向剖面图，B为右侧视图，C为螺旋加压催化氧化提取器锥塔)；

图11污泥催化氧化处理泵的第一环形渗透加液器区域沿中心轴纵向剖面图(A)，第一环形渗透加液器侧面视图(B)和第一环形渗透加液器的立体视图；

图12污泥催化氧化处理泵的第二环形渗透加液器区域沿中心轴纵向剖面图(A)，第二环形渗透加液器侧面视图(B)和第二环形渗透加液器的立体视图；

图中：1-切削混合电催化氧化器，11-切削刀，12-脉冲放电氧化棒，13-半牺牲式电催化氧化头，14-催化氧化电源；130-弹匣；131-固定式氧化剂分散器，132-氧化剂分配器，133-氧化剂缓冲腔，134-牺牲式催化氧化棒，135-密封活塞，136-可调同步推进器，137-氧化剂输送管，138-导电针，139-导线，1310-隔板，1311-固定弹匣仓，1312-牺牲弹夹仓，1313-驱动连杆，1340-牺牲面，1341-铝槽，1342-多孔通孔金属复合吸附催化材料，2-螺杆泵，21-螺杆，22-定子，3-螺旋加压催化氧化提取器，31-锥塔，32-锥壳体，311-螺旋推料桨叶，321-隆脊，4-第一环形渗透加液器，41-第一药液罐，42-第一环形渗透加液器上的渗透加药孔，43-第一药液管，5-第二环形渗透加液器，51-第二药液罐，52-第二环形渗透加液器的渗透加药孔，53-第二药液管，6-第一pH测定器，61-第一pH值测定显示器，7-第二pH测定器，71-第二pH值测定显示器，8-驱动电机，9-污泥进料口，10-中心驱动轴，101-碳刷。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

为了说明本发明，下面加以说明。

实施例中，铝槽采用厚为5mm的纯铝板制成，7个槽，槽中填充的多孔通孔铝孔径范围为0.1mm-1mm；孔隙率：80％，通孔率：90％；多孔通孔铁：孔径范围为0.1mm-5mm，孔隙率为95％-98％，通孔率为95％；多孔通孔铜：孔径范围为0.1mm-1mm，孔隙率为90％-95％，通孔率为98％。

钛酸钙溶胶按文献(纳米钛酸钙粉体的制备及其对水中铅和镉的吸附行为，张东，侯平，化学学报，2009，67(12)：1336-1342)方法合成；

酚醛树脂胶为市售水溶性酚醛树脂胶，性状为：红棕色透明粘稠液，游离酚8％；游离醛5％；固含量75％；pH值为8；粘度(25℃)为1500Mpa；使用时，按质量比，树脂胶：去离子水为1:2比例混合均匀。

实施例1

污泥催化氧化处理泵A

一种污泥催化氧化处理泵A，其结构示意图见图1，包括切削混合电催化氧化器1、第一环形渗透加液器4、第二环形渗透加液器5、多相流体泵和螺旋加压催化氧化提取器3；

其中，多相流体泵采用螺杆泵2，螺杆泵2的螺杆21由不锈钢制成，定子22由耐腐蚀耐氧化的橡胶制成，泵前设置与泵同轴的切削混合电催化氧化器1，在切削混合电催化氧化器1上设置有污泥进料口9，泵后设置与泵同轴的螺旋加压催化氧化提取器3，在螺杆泵2和切削混合电催化氧化器1间设置第一环形渗透加液器4，螺旋加压催化氧化提取器3的物料出口为喇叭形开放出口，形成文丘里结构，在螺旋加压催化氧化提取器3的最狭窄的瓶颈处设置第二环形渗透加液器5。螺杆泵2、切削混合电催化氧化器1和螺旋加压催化氧化提取器3均由同一驱动电机8驱动。

中心驱动轴10设置在切削混合电催化氧化器壳体内，且中心驱动轴10的轴向和物料流动方向平行，切削混合电催化氧化器1中的中心驱动轴上10等弧距交替间隔设置2把不锈钢切削刀11和2根不锈钢脉冲放电氧化棒12，切削刀11和脉冲放电氧化棒12均垂直切削混合电催化氧化器中轴、半牺牲式电催化氧化头13与切削混合电催化氧化器中的中心驱动轴10呈60度角，半牺牲式电催化氧化头13与切削刀12和脉冲放电氧化棒12旋转所在的面呈30度角、脉冲放电氧化棒12与半牺牲式电催化氧化头13的切削面距离为5mm(切削混合电催化氧化器的结构示意图见图2)，催化氧化电源14采用0-500A，0-100V可调直流电源，供氧化剂系统采用10g/h的臭氧发生器；脉冲放电氧化棒12与中心驱动轴10绝缘，通过穿过中心驱动轴的导线与中心驱动轴10上设置的导电接触点连接，导电接触点利用碳刷101与催化氧化电源14负极断续接通；

切削刀11为螺旋桨叶片形，切削刀转动方向前缘加工成刀刃口，刀身扭转并向物料流动方向倾斜形成桨叶角，桨叶角为45度；切削刀的横截面呈凹弧形，凹弧口朝向切削刀转动方向，切削刀转动方向后缘为锯齿状，齿距为15mm，形成扰动齿，扰动齿齿尖朝向物料流动方向。

半牺牲式电催化氧化头13，其外部结构示意图见图3，半牺牲式电催化氧化头沿中对称轴的剖面图见图4，半牺牲式电催化氧化头的切削面见图5，其去除部分部件后的内部结构示意图见图8，半牺牲式电催化氧化头的弹匣130采用不锈钢制作的长方方体，一端加工成30度的斜尖，斜尖所在的端面为切削面，沿长度方向由不锈钢板隔板1310分隔成上下两个腔室，上腔室为固定弹匣仓1311、下腔室为牺牲弹匣仓1312，固定弹匣仓1311，从切削面一端开始依次设置有固定式氧化剂分散器131、氧化剂分配器132和氧化剂缓冲腔133，其中，固定式氧化剂分散器131由外径为0.3壁厚为0.1mm的不锈钢毛细管集束制成，固定式氧化剂分散器131的微管管口一端开放于切削面，另一端开放于氧化剂分配器132，固定弹匣仓1311中部设置转动板式氧化剂分配器132，氧化剂缓冲腔133与供臭氧发生器相连通，供臭氧发生器和氧化剂缓冲腔133通过氧化剂输送管137连通，在弹匣的隔板1310上，氧化剂分配器132处设置有开口，使得固定弹匣仓1311和牺牲弹匣仓1312连通，调整氧化剂分配器132的角度，使得氧化剂缓冲腔133内的氧化剂以不同的比例进入牺牲弹匣仓1312和固定式氧化剂分散器131，牺牲式弹匣仓1312内设置可以前后活动的牺牲式催化氧化棒134，牺牲式催化氧化棒134的一端加工成30度斜面，开放于切削面，并与切削面平行，另一端通过导电针138与密封活塞135接合，密封活塞135后通过驱动连杆1313和可调同步推进器136连接，并有导线139连接导电针138与催化氧化电源14的正极；半牺牲式电催化氧化头弹匣局部剖开内部结构示意图见图6和图7；

牺牲式催化氧化棒A制备，取铝槽1341和多孔通孔金属铝，切割修整使其正好嵌装于与弹匣仓形状匹配的铝槽的槽中的块体，将多孔通孔金属铝块浸入质量百分含量为5％的聚乙烯醇1788溶液中，使孔洞内壁润湿，再浸没于钛酸钙溶胶中，超声振荡20min，取出，再浸入酚醛树脂胶中，多孔通孔金属铝块同酚醛树脂胶一并置于密闭容器中，超声振荡条件下，同时对密闭容器抽真空至-0.09～-0.1MPa，保持20min，打开密闭容器进气阀，使空气进入，密闭容器内恢复常压，使得多孔通孔金属铝的孔洞内充满酚醛树脂胶，置于烘箱内，加热200℃使酚醛树脂固化，生成多孔铝-酚醛树脂固体，喷洒浓磷酸，至吸附饱和，置于高温炉内，隔绝空气加热500℃碳化活化45min，取出，用热风吹去磷酸，得到多孔通孔金属复合吸附催化材料1342填装于铝槽1341中，一端加工成30度斜面，为牺牲面1340，制成牺牲式催化氧化棒，且牺牲式催化氧化棒的铝槽槽口朝向氧化剂缓冲腔133方向，安装于弹匣仓内既得，其结构示意图见图9。

螺杆泵2与切削混合电催化氧化器1间设置不锈钢第一环形渗透加液器4，第一环形渗透加液器4是由朝向螺杆泵方向具有微孔的环形不锈钢管制成，环形管腔与第一药液罐41通过第一药液管43连通，并且，在物料流向方向一侧密布，第一环形渗透加液器上的渗透加药孔42，其结构示意图见图11。

螺杆泵2后设置螺旋加压催化氧化提取器3，其由不锈钢锥壳体32和设置在壳体内的与之匹配的锥塔31配合构成，其结构示意图见图10，螺旋加压催化氧化提取器3锥底端与螺杆泵2出口端密闭接合，锥壳体32内壁自大内径端向小内经端设置螺旋上升的隆脊321，锥塔31表面设置有自塔底到塔尖顶的螺旋推料桨叶311，且螺旋推料桨叶311升角为60度，隆脊321的螺旋升角45度；物料在二者间由锥内径大的一端向锥尖推进。锥壳体32细端经瓶颈接喇叭形开放出口，形成文丘里式结构，在锥壳体32缩放口瓶颈处设置第二环形渗透加液器5，第二环形渗透加液器5是由物料流动方向一侧面密布微孔的环形不锈钢管制成，环形管腔与第二药液罐51通过第二药液管53连通；加药罐内药液可通过环上的第二环形渗透加液器的渗透加药孔52，渗透进入并与物料快速混合均匀，第二环形渗透加液器5结构示意图见图12。

一种污泥催化氧化处理泵进行污泥分离分质综合利用方法，包括以下步骤：

步骤一：切削生成催化剂

污泥催化氧化处理泵工作时，第一环形渗透加液器4进药阀门关闭，第二环形渗透加液器5的第二药液罐51内添加等量混合的1+1的磷酸和1+1的硝酸混合液；开启臭氧发生器，调整流量，调整氧化剂分配器132，使得20％的臭氧进入牺牲式催化氧化棒134，氧化活化牺牲式催化氧化棒134，开启螺杆泵2，污泥进入切削混合电催化氧化器1内，切削刀11、脉冲放电氧化棒12在中心驱动轴转动带动下转动，切削刀11与半牺牲式电催化氧化头13的切削面匹配、随切削刀11转动完成切削动作，开启催化氧化电源14，调整电压36V，进入氧化剂缓冲腔133的氧化剂，在氧化剂分配器132的分配下，氧化剂一部分通过固定式氧化剂分散器131经由切削面进入切削混合电催化氧化器1，另一部分氧化剂进入牺牲弹匣仓1312，渗透进入牺牲式催化氧化棒134，经由牺牲面1340进入切削混合电催化氧化器1内部，调整可调同步推进器136推进速度，牺牲式催化氧化棒134在可调同步推进器136的推动下，向前运动，使得牺牲式催化氧化棒134牺牲面1340高于切削面1～5μm，牺牲式催化氧化棒134的推进速度和高于切削面的高度可以根据污泥的成分和处理量进行调整，切削混合电催化氧化器1中心驱动轴10继续转动，当脉冲放电氧化棒12转到切削面时，脉冲电源通过碳刷101接通，脉冲放电氧化棒12与牺牲式催化氧化棒134放电，在脉冲电和氧化剂的共同作用下，牺牲式催化氧化棒134牺牲面被氧化，形成新型复合氧化物膜层，切削混合电催化氧化器1中心驱动轴继续转动，当脉冲放电氧化棒12远离切削面时，脉冲电源断开，切削刀11转到切削面，完成切削动作，牺牲式催化氧化棒134牺牲面1340被切削3-5微米的一层，得到新生复合氧化物吸附催化剂；中心驱动轴继续转动，脉冲放电氧化棒12再次接近切削面，再次接通电源，放电，再次将牺牲式催化氧化棒134刚刚切削过的牺牲面氧化，形成新的复合氧化物膜，切削刀再次转到切削面，再次切削动作，牺牲式催化氧化棒134牺牲面1340再次被切削一层，再次得到新生复合氧化物吸附催化剂；从而循环往复；源源不断地生成新的氧化物膜，源源不断地将新生复合氧化物吸附催化剂切削加入，并与氧化剂和污泥混合；

步骤二：污泥催化氧化

切削下来的新生复合氧化物吸附催化剂、氧化剂在切削刀的搅动下与污泥迅速充分混合，催化氧化反应，负压作用下，继续向前流动，通过第一环形渗透加液器进入螺杆泵，再进入螺旋加压催化氧化提取器3，泵压力作用下，以及螺旋锥形和隆脊结构，形成高压区，压力作用下，氧化剂进一步渗入污泥细胞内部，催化氧化从污泥细胞内外同步进行，污泥充分氧化，蛋白质等有机质分解、生成水溶性物质，当物料进入瓶颈后流速增大，压力突然降低，形成负压，污泥细胞内部压力释放，彻底破碎，胞液释放，第二环形渗透加液器5内药液在负压作用下进入并与污泥料液混合，调整药液渗透加入量，使得污泥的pH值控制在2-3，完成污泥的氧化分解、提取，料液进入固液分离器。

步骤三：污泥分离分质综合利用

固液分离器为板框压滤机，固液分离，得到固体A1和液体A1；

液体A1用氢氧化钾调pH值6-8，搅拌沉淀，静置沉淀24h，得到上层清液和沉淀；上层清液可用作液体肥的基肥，补加营养素，即得到液体功能肥a1；沉淀与硅藻土按质量比1:3比例混合，球磨，成型烘干，于1050℃煅烧6h，制备多孔陶瓷a1，用作水处理滤料；

固体A1与等质量的干煤粉混合，再添加氧化钙，混合造粒，烘干，制成颗粒燃料a1，其中，氧化钙占固体A1的质量百分比为5％。

实施例2

污泥催化氧化处理泵B

与实施例1中污泥催化氧化处理泵1相同，不同之处在于：多相流泵采用离心泵，氧化剂采用双氧水，牺牲式催化氧化棒134采用多孔通孔铁，第一环形渗透加液器4内添加6mol/L的硫酸溶液，第二环形渗透加液器5内添加等量混合的1+1的磷酸和1+1的硝酸混合液，最后得到固体A2和液体A2，同样处理后最终得到液体功能肥a2、制备多孔陶瓷a2和颗粒燃料a2。

同时，污泥催化氧化处理泵还包括第一pH测定器6和第二pH测定器7，第一pH测定器6设置在第一环形渗透加液器4后，距第一环形渗透加液器4距离为第一环形渗透加液器4的环半径的1倍处，第二pH测定器7设置在螺旋加压催化氧化提取器3的物料出口的喇叭形开放出口的最大直径处。

实施例3

污泥催化氧化处理泵C

与实施例3中污泥催化氧化处理泵A相同，不同之处在于：本实施例氧化剂采用臭氧，牺牲式催化氧化棒134采用多孔通孔铝、多孔通孔铁和多孔通孔铜，按体积比例为多孔通孔铝：多孔通孔铁：多孔通孔铜＝4:2:1，即铝槽1341中，第1、3、5、7槽为多孔通孔铝，第2和6槽为多孔通孔铁，第4为多孔通孔铜，处理方法相同；第一环形渗透加液器4内添加1mol/L的草酸溶液，第二环形渗透加液器5的药液罐内添加等量混合的1+1的磷酸和1+1的硝酸混合液，最后得到固体A3和液体A3，同样处理后得到液体功能肥a3、制备多孔陶瓷a3和颗粒燃料a3。

实施例4

一种污泥催化氧化处理泵

一种污泥催化氧化处理泵，包括切削混合电催化氧化器、第一环形渗透加液器、第二环形渗透加液器、多相流体泵和螺旋加压催化氧化提取器。

切削混合电催化氧化器包括切削刀、脉冲放电氧化棒、半牺牲式电催化氧化头、催化氧化电源和供氧化剂系统；

半牺牲式电催化氧化头包括弹匣、隔板、固定式氧化剂分散器、氧化剂缓冲腔、氧化剂分配器、牺牲式催化氧化棒、密封活塞、驱动连杆和可调同步推进器；

牺牲式催化氧化棒包括铝槽、多孔通孔金属复合吸附催化材料；

其中，多孔通孔金属复合吸附催化材料填充于铝槽的槽内，其制备方法为：取多孔通孔铁，切割修整使其正好嵌装于与弹匣仓形状匹配的铝槽的槽中的块体，将多孔通孔金属块浸入聚乙烯醇溶液中，使孔洞内壁润湿，取出；其中，聚乙烯醇溶液为质量百分含量为5％的聚合度为1700、醇解度为88％的聚乙烯醇的水溶液；

再浸没于钛酸钙溶胶中，超声振荡20min，取出，再浸入酚醛树脂胶中，多孔通孔金属块同酚醛树脂胶一并置于密闭容器中，超声振荡条件下，同时对密闭容器抽真空至-0.09～-0.1MPa，保持10-30min，打开密闭容器，使空气进入，密闭容器恢复常压，使得多孔通孔金属的孔洞内充满酚醛树脂胶，置于烘箱内，加热150-300℃使酚醛树脂固化，生成多孔酚醛树脂固体，喷洒浓磷酸，至吸附饱和，置于高温炉内，隔绝空气加热400-600℃碳化活化30-60min，取出，用热风吹去磷酸，填装于铝槽中，制成牺牲式催化氧化棒。

切削混合电催化氧化器内设置有中心驱动轴，污泥催化氧化泵中的切削混合电催化氧化器的中心驱动轴的轴向与物料流动方向一致设置，中心驱动轴上设置切削刀和脉冲放电氧化棒，切削刀为螺旋桨叶片形，一端固定于切削混合电催化氧化器的中心驱动轴上，转动方向前缘加工成刀刃状，刀身扭转成向物料流动方向倾斜，形成桨叶角，桨叶角为45度，且横截面呈凹弧形，凹弧口朝向切削刀转动方向，切削刀转动方向后缘设置扰动齿，齿尖方向与物料流动方向一致；脉冲放电氧化棒与切削刀交替等弧距垂直固定于中心驱动轴上，与中心驱动轴绝缘，中心驱动轴内设置导线，脉冲放电氧化棒通过中心驱动轴内导线与供电系统的催化氧化电源随转轴转动周期连通。

半牺牲式电催化氧化头主体为密封弹匣，一端为与切削刀相匹配的平面，为切削面，弹匣内通过隔板分割，并列设置的固定弹匣仓和牺牲弹夹仓，固定弹匣仓和牺牲弹夹仓的一端开放于切削面，固定弹匣仓内设置固定式氧化剂分散器、氧化剂分配器和氧化剂缓冲腔，牺牲弹匣仓内设置牺牲式催化氧化棒和密封活塞；固定式氧化剂分散器后依次设置氧化剂分配器和氧化剂缓冲腔，氧化剂缓冲腔与氧化剂供应系统连通；牺牲式催化氧化棒后为密封活塞，密封活塞可在可调同步推进器的推动下前后运动，使得牺牲式催化氧化棒向牺牲式电催化氧化头设置有切削面的一端推进，活塞上设置导电针，导电针与脉冲放电氧化棒连接的供电系统的催化氧化电源的另外一个电极连通，导电针能够插入牺牲式催化氧化棒，实现牺牲式催化氧化棒与脉冲放电氧化棒形成电极对；固定弹夹仓和牺牲弹夹仓中间设有通道，通过氧化剂分配器实现调整氧化剂缓冲腔内的氧化剂进入固定式弹夹仓和牺牲式弹夹仓的比例，实现氧化剂通过固定式氧化剂分散器和牺牲式催化氧化棒头进入的比例；固定式氧化剂分散器和牺牲式催化氧化棒的一端开放于切削面，并与切削面角度一致；牺牲式催化氧化棒的铝槽槽口迎向切削刀刀刃运动方向。

切削混合电催化氧化器后设置驱动和多相流体泵，多相流体泵的入口端与切削混合电催化氧化器出口端经第一环形渗透加液器接合。泵为螺杆泵，泵体为耐腐蚀、耐氧化材料制成。

多相流体泵后设置螺旋加压催化氧化提取器，由锥壳体和设置在壳体内的与之匹配的锥塔配合构成，螺旋加压催化氧化提取器锥底端与多相流体泵出口端密闭接合，锥壳体内壁自大内径端向小内经端设置螺旋上升的隆脊，锥塔表面设置有自塔底到塔尖顶的螺旋推料桨叶，且螺旋推料桨叶升角大于隆脊的螺旋升角；物料在二者间由锥内径大的一端向锥尖推进。锥壳体细端经瓶颈接喇叭形开放出口，形成文丘里式结构，在锥壳收缩口瓶颈处设置第二环形渗透加液器；第一环形渗透加液器和第二环形渗透加液器均为惰性稳定材质制成，环内空腔与药剂罐连通，在环体上，物料流动方向侧密布渗透加药孔，加药罐内药液可通过环上的渗透微孔，渗透进入并与物料快速混合均匀；

一种污泥催化氧化处理泵进行污泥分离分质综合利用方法，包括以下步骤：

污泥催化氧化处理泵工作时，污泥在多相流体泵的驱动下，进入切削混合电催化氧化器内，催化氧化电源和供氧化剂系统同时启动，切削刀、脉冲放电氧化棒在中心驱动轴转动带动下转动，切削刀与半牺牲式电催化氧化头的切削面匹配、随切削刀转动完成切削动作；氧化剂进入氧化剂缓冲腔，在氧化剂分配器的分配下，氧化剂一部分通过固定式氧化剂分散器经由切削面进入切削混合电催化氧化器，另一部分氧化剂进入牺牲弹匣仓，渗透进入牺牲式催化氧化棒，经由牺牲面进入切削混合电催化氧化器内部；调整可调同步推进器的推进速度，通过驱动连杆，向前推动牺牲式催化氧化棒，使牺牲面略高于切削面，切削混合电催化氧化器中心驱动轴继续转动，当脉冲放电氧化棒转到切削面时，脉冲电源接通，脉冲放电氧化棒与牺牲式催化氧化棒放电，在脉冲电和氧化剂的共同作用下，牺牲式催化氧化棒的牺牲面被氧化，形成新的复合氧化物膜层，切削混合电催化氧化器中心驱动轴继续转动，当脉冲放电氧化棒远离切削面时，脉冲电源断开，切削刀转到切削面，完成切削动作，将牺牲面刚刚生成的复合氧化物膜层与活性炭、钛酸钙切削下来，得到新生复合氧化物吸附催化剂，新生复合氧化物吸附催化剂裹挟吸附着氧化剂一起与污泥混合，可调同步推进器继续向前推动牺牲式催化氧化棒，使牺牲面略高于切削面，中心驱动轴继续转动，脉冲放电氧化棒再次接近切削面，通电再次将牺牲式催化氧化棒刚刚切削过的牺牲面氧化，形成新的复合氧化物膜层；随着中心驱动轴转动，循环重复上述氧化-切削混合过程，持续不断地将新生复合氧化物吸附催化剂加入流动的污泥中；

切削下来的新生复合氧化物吸附催化剂、氧化剂在切削刀的搅动下与污泥迅速充分混合，负压作用下，继续向前流动，经过第一环形渗透加液器，第一环形渗透加液器内的药液在负压作用下，渗透进入并与料液混合，其中，第一环形渗透加液器中，加入的药液为柠檬酸和EDTA溶液的混合液，混合比例为1:1；

混合后的料液经多相流体泵后进入螺旋加压催化氧化提取器，泵压力作用下，以及锥形结构，形成高压区，压力作用下，氧化剂渗入污泥细胞内部，催化氧化从污泥细胞内外同步进行，污泥充分氧化，蛋白质等有机质分解、形成水溶性物质，当物料进入瓶颈后流速增大，压力突然降低，形成负压，污泥细胞内部压力释放，彻底破碎，胞液释放，完成污泥的氧化分解、提取；

经污泥催化氧化泵处理的料液进入固液分离系统，固液分离，得到固体A和液体A；

液体A用氨水调pH值6-8，搅拌沉淀，进行第二次固液分离，得到沉淀和上层清液；根据土壤缺少的成分，向上层清液补加对应的营养素，即可达到液体功能肥；

将产生的沉淀和硅藻土混合，沉淀与硅藻土按质量比1:3比例混合，球磨，成型烘干，于1000-1200℃煅烧6h，制备多孔陶瓷，用于水处理滤料；

固体A添加等质量的煤粉、再加入固体A的质量的3％的氧化钙，混合均匀，制成颗粒燃料。

本实施例中，氧化剂为双氧水；

实施例5

催化氧化破解效果

某市政污水处理厂排放的剩余污泥，用本发明设备及方案处理，分析原料泥及用实施例1-3得到的处理后得到固体A1-A3和液体A1-A3，分别按国家标准方法测定固体的含水率，固体和液体的总氮和总大肠杆菌，见表1.

表1.处理效果

由表1可见，处理后，本发明的污泥催化氧化处理泵对污泥的脱水和氮的去除具有显著效果，重金属离子基本都被提取，进入液相。

实施例6

颗粒燃料、液体肥和多孔陶瓷性能

取实施例1-3得到的颗粒燃料a1-a3、液体肥a1-a3和多孔陶瓷a1-a3分别按标准方法测试(GB/T17608-2006煤炭产品品种和等级划分；DB33/699-2008有机液体肥料和有机-无机复混液体肥料质量安全要求；CJ/T299-2008水处理用人工陶粒滤料)各项指标。同时，利用相同的原料泥，低温干化至含水率42％，按固体A相同的处理方法加入煤粉和氧化钙，制得颗粒燃料0，同样检测各项指标，结果见表2，表3，表4和表5。

表2.颗粒燃料性能指标

	颗粒燃料a0	颗粒燃料a1	颗粒燃料a2	颗粒燃料a3
					全水分(％)	15.1	14.7	15.2	15.1
总氮(％)	2.48	0.44	0.52	0.49
					全硫(％)	1.8	0.4	0.5	0.5
灰分(％)	22.3	12.6	13.5	13.1
					发热量(MJ/kg)	12.2	15.27	14.65	15.18

表3液体肥的营养指标(有机-无机复混液体肥)

表4液体肥安全指标(单位：mg/kg)

样品	铅	镉	铜	锌
					液体肥a1	24.81	7.24	0.17	78.41
液体肥a2	21.22	5.35	0.25	82.20
					液体肥a3	19.69	6.64	0.21	56.38
DB33/699-2008规定值	≤50	≤10	——	——

表5多孔陶瓷滤料性能指标

由表2-表5可见，本发明处理后的污泥，加工成颗粒燃料、液体肥和多孔陶瓷均满足标准要求。

Claims (9)

1.一种污泥催化氧化处理泵，其特征在于，该污泥催化氧化处理泵包括切削混合电催化氧化器、第一环形渗透加液器、第二环形渗透加液器、多相流体泵和螺旋加压催化氧化提取器；

所述的切削混合电催化氧化器上设置有污泥进料口，切削混合电催化氧化器配设有驱动电机，切削混合电催化氧化器的物料出口和多相流体泵的物料进口连接，在连接处设置有第一环形渗透加液器，多相流体泵的物料出口和螺旋加压催化氧化提取器的物料进口连接；螺旋加压催化氧化提取器中，向物料流动方向内径逐渐变小，然后再逐渐增大，形成喇叭形物料出口，其中，内径从最小到逐渐增大处为缩放口，在缩放口瓶颈处设置有第二环形渗透加液器；

所述的切削混合电催化氧化器包括切削混合电催化氧化器壳体、中心驱动轴、切削刀、脉冲放电氧化棒、半牺牲式电催化氧化头、催化氧化电源和供氧化剂系统；

中心驱动轴设置在切削混合电催化氧化器壳体内，且中心驱动轴的轴向和物料流动方向平行，在中心驱动轴上设置有切削刀和脉冲放电氧化棒；脉冲放电氧化棒与切削刀交替等弧距垂直固定于中心驱动轴上；并且，设置的脉冲放电氧化棒与中心驱动轴绝缘，中心驱动轴内设置有导线，脉冲放电氧化棒和半牺牲式电催化氧化头分别通过导线和催化氧化电源的正负极相连，随着中心驱动轴的转动，形成脉冲放电；半牺牲式电催化氧化头的一端插入切削混合电催化氧化器壳体内，与中心驱动轴的轴线形成的夹角α为0～80度，半牺牲式电催化氧化头所在的面和脉冲放电氧化棒所在的面形成的夹角β为10～90度；半牺牲式电催化氧化头设置在切削混合电催化氧化器壳体外的另一端通过管道与供氧化剂系统连接，半牺牲式电催化氧化头插入切削混合电催化氧化器壳体内的一端的端面形成切削面和切削刀相切。

2.根据权利要求1所述的污泥催化氧化处理泵，其特征在于，所述的切削刀为螺旋桨叶片形，切削刀转动方向前缘加工成刀刃状，刀身扭转并向物料流动方向倾斜形成桨叶角，桨叶角为1-80度；切削刀的横截面呈凹弧形，凹弧口朝向切削刀转动方向，切削刀转动方向后缘加工成锯齿状，形成扰动齿，扰动齿齿尖朝向物料流动方向。

3.根据权利要求1所述的污泥催化氧化处理泵，其特征在于，所述的半牺牲式电催化氧化头包括弹匣、隔板、固定式氧化剂分散器、氧化剂缓冲腔、氧化剂输送管、氧化剂分配器、牺牲式催化氧化棒、密封活塞、驱动连杆、可调同步推进器和导电针；

半牺牲式电催化氧化头的壳体为弹匣，弹匣的一端为与切削刀相匹配的切削面，在弹匣内设置有隔板，隔板将弹匣内腔体分为固定弹匣仓和牺牲弹匣仓，固定弹匣仓和牺牲弹匣仓在切削面端为开放式；在固定弹匣仓内远离切削面的一端设置有氧化剂缓冲腔，氧化剂缓冲腔通过氧化剂输送管和供氧化剂系统连接；在固定弹匣仓内靠近切削面的一端设置有固定式氧化剂分散器，固定式氧化剂分散器靠近半牺牲式催化氧化头切削面的一端加工成与切削面角度一致的平面；在固定式氧化剂分散器和氧化剂缓冲腔的连接位置处的隔板上设置有开口通道，开口通道上设置有氧化剂分配器；氧化剂分配器用于调整氧化剂缓冲腔内氧化剂进入牺牲弹匣仓和固定式氧化剂分散器的比例；

在牺牲弹匣仓内设置有可更换的牺牲式催化氧化棒，牺牲式催化氧化棒的靠近半牺牲式催化氧化头切削面的一端加工成与切削面角度一致的平面，为牺牲面，远离牺牲面的另一端与密封活塞接合，密封活塞的另一侧通过同步推进连杆与可调同步推进器连接，且牺牲式催化氧化棒随着密封活塞在可调同步推进器的推动下，向切削面端运动；

密封活塞上牺牲式催化氧化棒一侧设置有导电针，导电针作为半牺牲式电催化氧化头连接催化氧化电源的连接点；导电针插入牺牲式催化氧化棒，实现牺牲式催化氧化棒和脉冲放电氧化棒形成电极对。

4.根据权利要求3所述的污泥催化氧化处理泵，其特征在于，所述的牺牲式催化氧化棒包括铝槽和多孔通孔金属复合吸附催化材料，铝槽为多块铝板形成的多个凹槽结构，铝槽槽口朝向为设置氧化剂缓冲腔的一侧，在铝槽的凹槽空间设置有多孔通孔金属复合吸附催化材料；多孔通孔金属复合吸附催化材料包括：多孔通孔金属，以及吸附在多孔通孔金属孔洞中的多孔钛酸钙和多孔活性炭。

5.根据权利要求1所述的污泥催化氧化处理泵，其特征在于，所述的多相流体泵为螺杆泵或离心泵，泵体为耐腐蚀、耐氧化材料制成；当多相流体泵为螺杆泵时，包括螺杆和设置在螺杆外周的定子，螺杆和切削混合电催化氧化器的中心驱动轴连接。

6.根据权利要求1所述的污泥催化氧化处理泵，其特征在于，所述的螺旋加压催化氧化提取器包括锥壳体和锥塔，锥塔设置在锥壳体内并与锥壳体相配合，锥壳体内壁自大内径端向小内经端设置螺旋上升的隆脊，锥塔表面设置有自塔底到塔尖顶的螺旋推料桨叶，且螺旋推料桨叶升角大于隆脊的螺旋升角；物料在二者间由锥内径大的一端向锥塔的锥尖推进。

7.根据权利要求1所述的污泥催化氧化处理泵，其特征在于，第一环形渗透加液器和第二环形渗透加液器均为惰性稳定材质环形壁以及形成的环形空腔结构构成，在物料流向方向一侧的惰性稳定材质环形壁上密布渗透加药孔，第一环形渗透加液器配设有第一药液罐，第一药液罐和第一环形渗透加液器的环形空腔连通，第二环形渗透加液器配设有第二药液罐，第二药液罐和第二环形渗透加液器的环形空腔连通。

8.权利要求1-7任意一项所述的污泥催化氧化处理泵的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：根据污泥催化氧化处理泵的结构准备各个部件；

步骤二：制备多孔通孔金属复合吸附催化材料

步骤1，取多孔通孔金属，并将其切割修整和铝槽凹槽空间相匹配的多孔通孔金属块体；其中，多孔通孔金属块为铝、铁、铜中的一种或几种；

步骤2：多次浸润

将多孔通孔金属块体浸入聚乙烯醇溶液中，使得多孔通孔金属内孔洞内壁润湿，取出；再浸没于钛酸钙溶胶中，超声振荡使得钛酸钙溶胶充分浸入多孔通孔金属孔洞内；取出，再浸没于酚醛树脂胶中，然后将浸入酚醛树脂胶中的多孔通孔金属与酚醛树脂胶一并置于密闭容器，超声振荡，并抽真空至-0.09～-0.1MPa，保持10-30min，打开密闭容器，使得多孔通孔金属的孔洞内充满酚醛树脂胶，然后置于烘箱中，加热至150-300℃使酚醛树脂固化，生成多孔酚醛树脂固体；

向多孔酚醛树脂固体内喷洒浓磷酸，至吸附饱和，置于高温炉内，隔绝空气加热至400-600℃碳化活化30-60min，取出，用热风吹除残留磷酸，得到多孔通孔金属复合吸附催化材料；

步骤三：根据污泥催化氧化处理泵的结构进行组装，得到污泥催化氧化处理泵。

9.一种污泥催化氧化处理泵进行污泥分离分质综合利用方法，其特征在于，采用权利要求1-7任意一项所述的污泥催化氧化处理泵，包括以下步骤：

步骤I：

污泥在多相流体泵驱动下，进入切削混合电催化氧化器内；

启动催化氧化电源和供氧化剂系统，供氧化剂系统内的氧化剂进入氧化剂缓冲腔，在氧化剂分配器的分配下，一部分进入固定式氧化剂分散器经由切削面进入切削混合电催化氧化器；另一部分进入牺牲弹匣仓，渗透进入牺牲式催化氧化棒，和牺牲式催化氧化棒反应后，通过切削刀对牺牲式催化氧化棒的切削，进入切削混合电催化氧化器；

随着中心驱动轴的转动，带动切削刀、脉冲放电氧化棒转动，在可调同步推进器的推动下，牺牲式催化氧化棒向前运动，牺牲面高出切削面，当脉冲放电氧化棒转到切削面时，脉冲电源接通，脉冲放电氧化棒与牺牲式催化氧化棒放电，在脉冲电和氧化剂的共同作用下，牺牲式催化氧化棒牺牲面被氧化，形成新的复合氧化物膜层；中心驱动轴继续转动，脉冲放电氧化棒离开切削面，断电，切削刀转动到切削面并和切削面相切，切削刀将高出切削面的牺牲式催化氧化棒的牺牲面切削下来，得到新生复合氧化物吸附催化剂，同时切削下来的新生复合氧化物吸附催化剂裹挟吸附着氧化剂，一同进入泵中，与污泥混合，中心转轴继续转动，切削刀转离切削面，牺牲式催化氧化棒在可调同步推进器推进下，继续向设置有切削面的一端推进，牺牲面又高出切削面，中心驱动转轴继续转动，当脉冲放电氧化棒转到切削面时，催化氧化电源再次接通，脉冲放电氧化棒与牺牲式催化氧化棒放电，再次发生电催化氧化反应，使得刚刚切削过的牺牲式催化氧化棒的牺牲面氧化，再次生成新的复合氧化物膜，中心转轴继续转动，脉冲放电氧化棒转离切削面，断电，切削刀再次转到切削面，再次完成对牺牲式催化氧化棒的切削，再次切削得到新生复合氧化物吸附催化剂，依此重复循环；

步骤II：

切削下来的复合氧化物膜层、氧化剂和污泥在切削刀的搅动下，迅速充分混合，发生催化氧化反应，负压作用下，流经第一环形渗透加液器，与第一环形渗透加液器内的药液混合，在经过多相流体泵进入螺旋加压催化氧化提取器，泵压力作用下，形成高压区，压力作用下，氧化剂充分渗入污泥细胞内部，污泥充分氧化，污泥中的有机质分解、形成水溶性物质，当物料进入瓶颈后流速增大，压力突然降低，形成负压，污泥细胞内部压力释放，彻底破碎，胞液释放，第二环形渗透加液器内药液在负压作用下进入并与污泥料液混合，继续提取污泥中的成分，对料液改性，完成污泥的氧化分解、有害物质的提取，得到污泥催化氧化泵处理的料液；

步骤III：

将污泥催化氧化泵处理的料液进行固液分离，得到固体A和液体A；

向液体A中，加入pH调节剂，调节pH至6～8，搅拌至沉淀完全，进行第二次固液分离，得到沉淀和上层清液；上层清液加入营养素，得到液体功能肥；其中，营养素的类型和加入量根据用于的土壤要求进行调整；pH调节剂为氢氧化钾、氨水、氢氧化钙中的一种或几种；

将产生的沉淀与硅藻土，按质量比，沉淀：硅藻土＝1:(2-5)比例混合，球磨，成型烘干，于1000-1200℃煅烧6h，制备多孔陶瓷；

固体A添加等质量的煤粉、再加入固体A的质量的1％-5％的氧化钙，混合均匀，制成颗粒燃料。

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