CN113769845A - 一种超低温脱水粉碎机构、城市污泥的处理方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例提供了一种超低温脱水粉碎机构、城市污泥的处理方法及其应用，涉及城市污泥净化处理领域。该超低温脱水粉碎机构包括回转筒以及用于驱动回转筒转动的驱动机构，回转筒水平倾斜设置，回转筒的一端设置有污泥进口和液氮进口，回转筒的另一端设置有出料口和排气口；回转筒包括外筒、内筒以及连接杆，内筒通过连接杆固定于外筒的内侧且与外筒同轴设置，内筒的圆周面上设置有多个筛孔，内筒内设置有多个用于进行球磨的钢球。本申请利用液氮的特点实现对城市污泥进行脱水处理，同时利用内筒内的钢球对与液氮接触后凝固成块状的城市污泥进行球磨粉碎，使之形成干燥的较细粉末排出。本申请可以将污泥变为肥料，实现了污泥的无害处理。
Description
技术领域
本发明涉及城市污泥净化处理领域，具体而言，涉及一种超低温脱水粉碎机构、城市污泥的处理方法及其应用。
背景技术
城市污泥在城市生活和与城市生活活动相关的城市市政设施运行与维护过程中产生的污泥。按来源，可分为污水厂污泥、给水厂污泥、排水管道污泥、疏浚淤泥和建筑泥浆等。来源不同的污泥性质差别很大，相应的处理处置技术要求和资源化利用途径也各不相同。
传统的污泥的主要处置方法有填埋、焚烧、排海、农用等。但是传统的处理方法也存在一些弊端，无法对污泥进行资源化利用，不能满足现在对污泥处理的技术要求。
鉴于此，特提出本申请。
发明内容
本发明的目的包括，例如，提供了一种超低温脱水粉碎机构，其利用液氮的特点实现对城市污泥进行脱水处理，同时利用内筒内的钢球对与液氮接触后凝固成块状的城市污泥进行球磨粉碎，使之形成干燥的较细粉末排出，实现了污泥的无害处理。
本发明的目的包括，例如，提供了一种城市污泥的处理方法，该处理方法简单，实现污泥的无害处理。
本发明的目的包括，例如，提供了一种城市污泥的处理方法在生产复合有机肥中的应用。
本发明的目的包括，例如，提供了一种复合有机肥，其能够利用超低温脱水粉碎处理后的污泥为原料，将污泥变废为宝，提高了污泥的应用价值。
本发明的实施例可以这样实现：
第一方面，本发明提供一种超低温脱水粉碎机构，其包括回转筒以及用于驱动所述回转筒转动的驱动机构，所述回转筒水平倾斜设置，所述回转筒的一端设置有污泥进口和液氮进口，所述回转筒的另一端设置有出料口和排气口；所述回转筒包括外筒、内筒以及连接杆，所述内筒通过所述连接杆固定于所述外筒的内侧且与所述外筒同轴设置，所述内筒的圆周面上设置有多个筛孔，所述内筒内设置有多个用于进行球磨的钢球。
在可选的实施方式中，所述驱动机构包括动力轮和驱动电机，所述动力轮与所述外筒传动连接，所述驱动电机与所述动力轮传动连接。
在可选的实施方式中，所述驱动机构还包括平衡托轮，所述平衡托轮与所述外筒传动连接。
在可选的实施方式中，所述超低温脱水粉碎机构还包括输送带，所述输送带位于所述出料口的下方用于输送从所述外筒内排出的脱水粉碎后的物料。
第二方面，本发明提供一种城市污泥的处理方法，其包括：将城市污泥通入如前述实施方式任一项所述的超低温脱水粉碎机构进行处理。
在可选的实施方式中，所述城市污泥通过所述污泥进口通入所述超低温脱水粉碎机构，液氮通过所述液氮进口通入所述超低温脱水粉碎机构，所述液氮的加入量为所述城市污泥的加入量的25％-35％。
在可选的实施方式中，所述城市污泥于所述超低温脱水粉碎机构内的处理时间为10-20min。
在可选的实施方式中，在将所述城市污泥通入所述超低温脱水粉碎机构之前，还包括对所述城市污泥进行厌氧消化处理、好氧消化处理或高温熟化处理。
第三方面，本发明提供如前述实施方式任一项所述的城市污泥的处理方法在生产复合有机肥中的应用。
第四方面，本发明提供一种复合有机肥，其包括如前述实施方式任一项所述的城市污泥的处理方法处理后的城市污泥。
本发明实施例的有益效果包括，例如：
本发明实施例提供了一种超低温脱水粉碎机构、城市污泥的处理方法及其应用，其利用液氮的特点实现对城市污泥进行脱水处理，液氮与城市污泥混合时，可瞬间膨胀约680倍而带走城市污泥中的水分，从而强制性地将城市污泥中约80％的水分从排气口排出。城市污泥与液氮接触后，由于液氮的温度较低，可以实现将城市污泥凝固成块状，随着回转筒的内筒和外筒转动，内筒内设置的钢球可以起到球磨粉碎的作用，其通过转动和重力的作用将凝固成块状的城市污泥经球磨粉碎而被打散，而液氮挥发也会带动城市污泥中大量的水分，粉碎后较细的城市污泥粉末从内筒的筛孔排出至外筒与内筒的间隙内，而内筒内未被充分粉碎的城市污泥会进一步随着内筒的转动和钢球的重力作用而被粉碎，直至从出料口排出。采用上述超低温脱水粉碎机构对城市污泥进行处理，可以将污泥变为肥料，并且可根据不同的农作物所需的氮磷钾肥来对处理后的污泥进行调配和添加，使之形成各种功能肥，本申请利用城市污泥制备有机肥，可以改良长期被化学肥料对土壤的结构破坏，起到修复土壤的效果，实现了污泥的无害处理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例1提供的超低温脱水粉碎机构的结构示意图；
图2为本申请实施例1提供的超低温脱水粉碎机构的回转筒截面的结构示意图。
图标：100-超低温脱水粉碎机构；110-回转筒；111-污泥进口；112-液氮进口；113-出料口；114-排气口；115-外筒；116-内筒；117-连接杆；118-钢球；120-驱动机构；121-动力轮；122-驱动电机；123-平衡托轮；130-输送带。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
实施例1
请参阅图1，本实施例提供了一种超低温脱水粉碎机构100，其包括回转筒110以及用于驱动回转筒110转动的驱动机构120。
其中，回转筒110水平倾斜设置，便于回转筒110内的物料在回转的过程中沿着进料到出料的方向进行运动。回转筒110的一端设置有污泥进口111和液氮进口112，回转筒110的另一端设置有出料口113和排气口114；请参阅图2，回转筒110包括外筒115、内筒116以及连接杆117，内筒116通过连接杆117固定于外筒115的内侧且与外筒115同轴设置，内筒116的圆周面上设置有多个筛孔，内筒116内设置有多个用于进行球磨的钢球118。连接杆117为多个且呈环形分布于外筒115和内筒116之间，外筒115和内筒116之间存在一定的间隙。
本申请中，外筒115的直径约为1.6-2.1m，外筒115长12-18m，内筒116的直径小于外筒115的直径，约为1.2-1.6m，内筒116与外筒115的长度保持一致。
城市污泥从污泥进口111进入回转筒110的内筒116，液氮从液氮进口112进入回转筒110的内筒116并分散于回转筒110内，当回转筒110在驱动机构120的带动下进行运动时，城市污泥与液氮进行混合，液氮具有两个特点，一个是常温零下195℃，二是有很强的挥发性，本申请中创新性的利用液氮处理城市污泥，液氮与城市污泥混合时，可瞬间膨胀约680倍而带走城市污泥中的水分，从而强制性地将城市污泥中约80％的水分从排气口114排出。
具体来说，城市污泥与液氮接触后，由于液氮的温度较低，可以实现将城市污泥凝固成块状，随着回转筒110的内筒116和外筒115转动，内筒116内设置的钢球118可以起到球磨粉碎的作用，其通过转动和重力的作用将凝固成块状的城市污泥经球磨粉碎而被打散，而液氮挥发也会带动城市污泥中大量的水分，粉碎后较细的城市污泥粉末从内筒116的筛孔排出至外筒115与内筒116的间隙内，而内筒116内未被充分粉碎的城市污泥会进一步随着内筒116的转动和钢球118的重力作用而被粉碎，直至从出料口113排出。
本申请中驱动机构120包括动力轮121、驱动电机122和平衡托轮123。动力轮121与外筒115传动连接，驱动电机122与动力轮121传动连接。驱动电机122驱动动力轮121转动，动力轮121通过与外筒115传动连接进而带动外筒115进行转动，本申请中动力轮121和外筒115传动连接的方式有多种，包括但不限于齿轮啮合传动或摩擦传动。平衡托轮123与外筒115传动连接起到支撑托举外筒115的作用，减轻外筒115施加于动力轮121上的作用力。
进一步地，本申请中，超低温脱水粉碎机构100还包括输送带130，输送带130位于出料口113的下方用于输送从外筒115内排出的脱水粉碎后的物料。输送带130可以连接后续工艺步骤，实现对经超低温脱水粉碎机构100加工后的物料进行输送。
实施例2
本实施例提供了一种城市污泥的处理方法，其包括如下步骤：
S1、对城市污泥进行厌氧消化处理、好氧消化处理或高温熟化处理。
污泥厌氧消化处理是指污泥在无氧条件下，由兼性菌和厌氧细菌将污泥中的可生物降解的有机物分解为CH4、CO2、H2O和H2S的消化技术。它可以去除废物中30％～50％的有机物并使之稳定化，是污泥减量化、稳定化的常用手段之一，是大型污水厂最为经济的污泥处理方法。
污泥好氧消化处理是将污泥进行较长时间的曝气，使污泥中的微生物处于内源呼吸阶段进行自身氧化，因此微生物机体的可生物降解部分被氧气去除，消化程度高，剩余消化污泥量少，在好氧消化中，氨氮被氧化为NO3 -，pH值将降低，故需要有足够的碱度来调节，以便使好氧消化池内的pH值维持在7左右。
高温熟化处理是将好氧微生物在与空气充分接触的条件下，使堆肥原料中的有机物发生一系列放热分解反应，最终有机物转化为简单而稳定的腐殖质的过程。
上述厌氧消化处理、好氧消化处理或高温熟化处理均可参照常规的处理方法和参数进行处理，本申请不做具体限制。
S2、将经步骤S1处理后的城市污泥通入实施例1的超低温脱水粉碎机构100进行处理。
具体来说，城市污泥通过污泥进口111通入超低温脱水粉碎机构100，液氮通过液氮进口112通入超低温脱水粉碎机构100，液氮的加入量为城市污泥的加入量的25％-35％。城市污泥的加入量约为内筒116容量的1/3。本申请中加入的液氮为工业制氧时产生的大量副产物液氮，每吨制氧大约产生5吨副产物液氮。
城市污泥和液氮加入后，启动驱动机构120，驱动机构120带动回转筒110的外筒115和内筒116进行转动，从而带动回转筒110内的城市污泥和液氮在转动过程中向前运动。由于液氮在常温下的温度为零下195℃，属于超低温，可以实现瞬间将城市污泥凝固成块状，块状的城市污泥在转动过程中，受到内筒116内的钢球118的作用而粉碎，同时液氮挥发时会带走城市污泥中的大部分水分，使得城市污泥经脱水球磨干燥后形成较细的粉末从内筒116的筛孔中排出，最终从出料口113内排出，城市污泥于超低温脱水粉碎机构100内的处理时间为10-20min。
为了加大处理量，本申请可以将超低温脱水粉碎机构100设置为多个，且分别独立的与前处理(厌氧消化处理、好氧消化处理或高温熟化处理)的出料端连通，实现同时对大量的前处理后的城市污泥进行超低温脱水粉碎处理，最后再同一输送至后续工艺阶段。
上述城市污泥的处理方法生产的脱水粉碎后的粉末可以广泛应用于生产复合有机肥中。为此，本申请还提供了一种复合有机肥，其包括上述城市污泥的处理方法处理后的城市污泥。
综上所述，本发明实施例提供了一种超低温脱水粉碎机构100、城市污泥的处理方法及其应用，其利用液氮的特点实现对城市污泥进行脱水处理，液氮与城市污泥混合时，可瞬间膨胀约680倍而带走城市污泥中的水分，从而强制性地将城市污泥中约80％的水分从排气口114排出。城市污泥与液氮接触后，由于液氮的温度较低，可以实现将城市污泥凝固成块状，随着回转筒110的内筒116和外筒115转动，内筒116内设置的钢球118可以起到球磨粉碎的作用，其通过转动和重力的作用将凝固成块状的城市污泥经球磨粉碎而被打散，而液氮挥发也会带动城市污泥中大量的水分，粉碎后较细的城市污泥粉末从内筒116的筛孔排出至外筒115与内筒116的间隙内，而内筒116内未被充分粉碎的城市污泥会进一步随着内筒116的转动和钢球118的重力作用而被粉碎，直至从出料口113排出。采用上述超低温脱水粉碎机构100对城市污泥进行处理，可以将污泥变为肥料，并且可根据不同的农作物所需的氮磷钾肥来对处理后的污泥进行调配和添加，使之形成各种功能肥，本申请利用城市污泥制备有机肥，可以改良长期被化学肥料对土壤的结构破坏，起到修复土壤的效果，实现了污泥的无害处理。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种超低温脱水粉碎机构，其特征在于，其包括回转筒以及用于驱动所述回转筒转动的驱动机构，所述回转筒水平倾斜设置，所述回转筒的一端设置有污泥进口和液氮进口，所述回转筒的另一端设置有出料口和排气口；所述回转筒包括外筒、内筒以及连接杆，所述内筒通过所述连接杆固定于所述外筒的内侧且与所述外筒同轴设置，所述内筒的圆周面上设置有多个筛孔，所述内筒内设置有多个用于进行球磨的钢球。
2.根据权利要求1所述的超低温脱水粉碎机构，其特征在于，所述驱动机构包括动力轮和驱动电机，所述动力轮与所述外筒传动连接，所述驱动电机与所述动力轮传动连接。
3.根据权利要求2所述的超低温脱水粉碎机构，其特征在于，所述驱动机构还包括平衡托轮，所述平衡托轮与所述外筒传动连接。
4.根据权利要求1所述的超低温脱水粉碎机构，其特征在于，所述超低温脱水粉碎机构还包括输送带，所述输送带位于所述出料口的下方用于输送从所述外筒内排出的脱水粉碎后的物料。
5.一种城市污泥的处理方法，其特征在于，其包括：将城市污泥通入如权利要求1-4任一项所述的超低温脱水粉碎机构进行处理。
6.根据权利要求5所述的城市污泥的处理方法，其特征在于，所述城市污泥通过所述污泥进口通入所述超低温脱水粉碎机构，液氮通过所述液氮进口通入所述超低温脱水粉碎机构，所述液氮的加入量为所述城市污泥的加入量的25％-35％。
7.根据权利要求5所述的城市污泥的处理方法，其特征在于，所述城市污泥于所述超低温脱水粉碎机构内的处理时间为10-20min。
8.根据权利要求5所述的城市污泥的处理方法，其特征在于，在将所述城市污泥通入所述超低温脱水粉碎机构之前，还包括对所述城市污泥进行厌氧消化处理、好氧消化处理或高温熟化处理。
9.如权利要求5-8任一项所述的城市污泥的处理方法在生产复合有机肥中的应用。
10.一种复合有机肥，其特征在于，其包括如权利要求5-8任一项所述的城市污泥的处理方法处理后的城市污泥。
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