CN114057367A - 一种水力空化降解污泥装置及降解污泥系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种水力空化降解污泥装置及降解污泥系统，该装置包括外壳、转子、定子、流体入口、流体出口、旋转轴和电机；转子和定子均位于外壳内部，定子相对于外壳固定不动，转子通过转动轴可转动地设置于外壳内部，且定子与转子面对面的设置；转动轴伸出外壳，与电机连接；外壳为蜗壳式结构，由一个圆周侧面和两个平侧面组成，流体出口设置在外壳的圆周侧面且与外壳切向式连通，流体入口设置在外壳的一个平侧面上；定子上设置有穿透定子的流体通道，流体通道与流体入口位置相对应，以使得流体从流体入口流动至转子和定子之间的间隙内。该水力空化降解污泥装置能量利用率高、成本低、无污染，适合于大多数现有的污泥降解环境，易实现规模化。

Description

一种水力空化降解污泥装置及降解污泥系统

技术领域

本发明涉及污泥处理领域，具体涉及一种水力空化降解污泥装置及降解污泥系统。

背景技术

随着我国经济的发展，生产生活中产生的污水不断增加，污泥是污水经过处理后的产物，是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。污泥的含水率高，有机物含量高，因此很容易腐化发臭，并且颗粒呈胶状液态，故很难通过沉降进行固液分离，它也是介于液体和固体之间的浓稠物，因此可以通过泵运输。三级活性污泥脱氮处理是常用的传统活性污泥处理工艺，其系统运行的灵活性较强，有机物降解菌、硝化菌和反硝化菌的生长环境均较佳，因而反应速度快，效果也比较好。

在活性污泥处理过程中会产生大量泥状物质，对于这些泥状物质常用的处置技术有污泥填埋、堆肥、自然干化、焚烧等方式，其所占的比例分别为65％、15％、6％、3％，可以得出目前填埋、焚烧等方法依然是处理这些物质的重要途径。填埋一方面占用了大量土地，造成土地资源的浪费，另一方面填埋后的污泥对土地自然环境有严重的伤害；焚烧会产生大量硫化物、一氧化碳等有害物质，影响大气质量，因此急需一种效率高、易规模化、处理效果好的污泥降解装置。

水力空化是指当流体流经某些水力结构时，流体内部局部压力急剧下降至该状态饱和蒸汽压以下，使溶解在水中的气体析出，导致空化气泡产生并生长，随着流体的继续流动，局部压力恢复正常，产生的空化气泡随之溃灭，造成温度和压力的迅速上升，产生多种复杂的物理、化学效应。利用这种高温高压环境可以打开分子间的化学键，既可以降解污泥中的大分子，也会产生大量羟基自由基从而氧化污泥中的化学物质。相比于其他的降解方式，水力空化不仅具有更高的效率、更低的能耗，而且在实际应用中水力空化可以在比较简便的条件下实现，在经济方面占有优势。

由于水力空化空泡破灭时产生高温高压的环境，其可以被应用于污水、污泥处理。目前常见的水力空化污水、污泥处理装置(如文丘里管、多孔板)都存在空化效果不显著，空化效率低等缺点，限制了水力空化技术在污泥处理方面的进一步发展。

发明内容

针对传统污泥降解方式污染严重、效率低以及传统水力空化污泥降解装置效果不显著的问题，本发明提供一种水力空化降解污泥装置及降解污泥系统，能够能够增强降解效果，增加降解效率，减少污染，且可广泛地应用于污泥降解行业。

本发明采用的技术方案如下：

一种水力空化降解污泥装置，该装置包括外壳、转子、定子、流体入口、流体出口、旋转轴和电机；所述转子和定子均位于外壳内部，所述定子相对于外壳固定不动，所述转子通过转动轴可转动地设置于外壳内部，且所述定子与转子面对面的设置；所述转动轴伸出所述外壳，与所述电机连接；

所述外壳为蜗壳式结构，由一个圆周侧面和两个平侧面组成，所述流体出口设置在外壳的圆周侧面且与所述外壳切向式连通，所述流体入口设置在外壳的一个平侧面上；所述定子上设置有穿透定子的流体通道，所述流体通道与所述流体入口位置相对应，以使得流体从流体入口流动至转子和定子之间的间隙内。

进一步地，为了使空化装置具有一定的扬程且简化制作工艺流程，所述转子为半开式叶轮结构，其包括多个叶片，所述叶片依附于轮毂上，所述轮毂与外壳的内壁面临近，在每一个叶片上均设置有多个转子孔，所述转子孔为盲孔。

进一步地，所述定子为圆盘式结构，其固定安装在蜗壳式的外壳内部且依附于外壳的设置流体入口的平侧面固定安装，所述定子与所述转子相对的平面设置多个定子孔，所述定子孔也设置为盲孔。

进一步地，为了使流体流入转子盲孔时具有较大的湍动能及湍流脉动速率，诱导空化在转子盲孔中产生和发展，所述转子孔的孔径均不大于5mm，且深度均不小于5mm。

进一步地，为了使流体流入定子盲孔时具有较大的湍动能及湍流脉动速率，诱导空化在定子盲孔中产生和发展，定子孔的孔径均不大于5mm，深度均不小于15mm。

进一步地，所述定子孔和转子孔以均匀分布、辐射分布或环状分布的排布方式分布在所述定子和转子上。

一种包含上述的水力空化降解污泥装置的降解污泥系统，所述水力空化降解污泥装置设置在污泥处理的最后环节，用于将大分子有机物降解后。

进一步地，该降解污泥系统包括依次通过管道连通构成回路的粗格栅、泵站、细格栅、曝气池、沉淀池、硝化池、反硝化反应器、水力空化降解污泥装置；

该系统还包括通过与所述水力空化降解污泥装置并联组成回路的储液罐、过滤器、除污器，用于定期对所述水力空化降解污泥装置清理污垢。

本发明的有益效果如下：

1、本发明的水力空化降解污泥装置能量利用率高、成本低、无污染，适合于大多数现有的污泥降解环境，易实现规模化；

2、本发明的水力空化降解污泥装置操作简单，操作难度低，结构模块易于更换，维修简单，且相对动部件少、无脆弱零件，故障率低，使用寿命长；

3、通过改变定转子尺寸同时改变电机即可改变水力空化降解污泥装置的降解污泥量，适应不同的除污量需求；

4、可通过调节转速在一定范围内调节除污量，具有较大灵活度。

附图说明

图1是本发明实施例的水力空化降解污泥装置结构示意图；

图2是本发明实施例中的蜗壳的示意图；

图3是本发明实施例的水力空化降解污泥装置的转子结构示意图；

图4是本发明实施例的水力空化降解污泥装置的定子结构示意图；

图5是本发明实施例的降解污泥系统示意图；图中，1.流体出口，2.转子，3.转动轴， 4.转子孔，5.轮毂，6.外壳，7.流体入口，8.定子，9.定子孔，10轴封，11联轴器，12电机。

具体实施方式

下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义。

如图1所示，本发明的水力空化降解污泥装置包括外壳6、转子2、定子8、流体出口1、流体入口7、联轴器11和电机12。定子8固定设置于外壳6内部，转子2通过转动轴3 可转动地设置于外壳6内部，且定子8与转子2面对面的设置；流体出口1和流体入口7 设置在外壳6上。如图2所示，外壳6为蜗壳式结构，由一个圆周侧面和两个平侧面组成，流体出口1设置在外壳6的圆周侧面且与外壳6切向式连通，流体入口7设置在外壳6的平侧面上；转动轴3穿出外壳6的另一平侧面通过联转动轴器11与电机12相连接，通过转动轴3带动转子2在外壳6内部转动，穿出平侧面部分通过转动轴封10与外壳6实现密封。

如图3所示，转子2为半开式叶轮结构，其包括多个叶片，叶片依附于轮毂5上，轮毂5与外壳6的内壁面临近，优选地，轮毂5与外壳6内壁面之间设置有转动轴承，所述叶片的数量不少于三个。在每一个叶片上均设置有多个转子孔4，所述转子孔4为盲孔，每个转子孔4的孔径均不大于5mm，且深度均不小于5mm。在图2给予的实施例中，所述叶片的数量为三个，每一个叶片上转子孔4的数量为两个，其可以根据水力空化降解污泥装置的尺寸及处理量的大小调节相适配的叶片和转子孔4的数量。在叶片上设置转子孔4，转子旋转时，不仅可以产生剪切力提供剪切空化作用，而且转子孔4的存在，使得流体形成射流，流速增大，压强减小，进一步强化了空化效果，从而增强了污泥降解效果。

如图4所示，是本发明水力空化降解污泥装置的定子结构示意图，定子8为圆盘式结构，其固定安装在蜗壳式的外壳6内部且依附于外壳6的设置流体入口7的平侧面固定安装，定子8上设置有穿透定子8的流体通道，流体通道与流体入口7位置相对应，以使得待空化流体从流体入口7流动至转子2和定子8之间的间隙内；定子8与转子2相对的侧面上设置多个定子孔9，定子孔9也设置为盲孔，其截面形状优选为圆柱形盲孔。且定子孔 9的孔径均不大于5mm，深度均不小于15mm。

将本发明的水力空化降解污泥装置应用于图5所示污泥降解系统中，该降解系统包括通过管道依次构成通路的粗格栅、泵站、细格栅、曝气池、沉淀池、硝化池、反硝化反应器、处理水收集池和水力空化降解污泥装置。另外，为了能够对水力空化降解污泥装置进行清洗，该系统还包括与水力空化降解污泥装置并联组成回路的储液罐、过滤器、除污器，用于定期对水力空化降解污泥装置清理污垢。

该污泥降解系统的工作原理如下：污泥首先自流进入粗栅格区域，除去大颗粒物质并调节水量水质，再通过泵站开始循环，进入细格栅区域，除去部分小颗粒物质并调节水量水质，之后进入三级处理池，在曝气池中除去污泥中的COD、BOD，在硝化池中进行硝化反应，并且加入碱调节ph，在反硝化反应器中硝化物被还原为氮气并投入碳源，之后进入水力空化降解污泥装置进行污泥降解，将大分子有机物进行分解，将处理后的结果输送至处理水收集池，在此过程中通过沉淀池排除和回流部分污水、污泥。污泥含水量较大，通过水力空化降解污泥装置进行处理，将大分子物质降解为小分子物质，得到处理水。由于在污泥降解过程中不可避免的会导致水力空化装置上产生污垢，因此由储液罐、过滤器、除污器组成的针对水力空化装置的清洗循环系统定期运行，通过开闭阀门进行系统的控制，可以清理水力空化装置长时间运行产生的污垢，有效提高水力空化装置的降解效果。

本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水力空化降解污泥装置，其特征在于，该装置包括外壳、转子、定子、流体入口、流体出口、旋转轴和电机；所述转子和定子均位于外壳内部，所述定子相对于外壳固定不动，所述转子通过转动轴可转动地设置于外壳内部，且所述定子与转子面对面的设置；所述转动轴伸出所述外壳，与所述电机连接；

所述外壳为蜗壳式结构，由一个圆周侧面和两个平侧面组成，所述流体出口设置在外壳的圆周侧面且与所述外壳切向式连通，所述流体入口设置在外壳的一个平侧面上；所述定子上设置有穿透定子的流体通道，所述流体通道与所述流体入口位置相对应，以使得流体从流体入口流动至转子和定子之间的间隙内。

2.根据权利要求1所述的水力空化降解污泥装置，其特征在于，所述转子为半开式叶轮结构，其包括多个叶片，所述叶片依附于轮毂上，所述轮毂与外壳的内壁面临近，在每一个叶片上均设置有多个转子孔，所述转子孔为盲孔。

3.根据权利要求1所述的水力空化降解污泥装置，其特征在于，所述定子为圆盘式结构，其固定安装在蜗壳式的外壳内部且依附于外壳的设置流体入口的平侧面固定安装，所述定子与所述转子相对的平面设置多个定子孔，所述定子孔也设置为盲孔。

4.根据权利要求1所述的水力空化降解污泥装置，其特征在于，所述转子孔的孔径均不大于5mm，且深度均不小于5mm。

5.根据权利要求1所述的水力空化降解污泥装置，其特征在于，定子孔的孔径均不大于5mm，深度均不小于15mm。

6.根据权利要求1所述的水力空化降解污泥装置，其特征在于，所述定子孔和转子孔以均匀分布、辐射分布或环状分布的排布方式分布在所述定子和转子上。

7.一种包含权利要求1～6中任意一项水力空化降解污泥装置的降解污泥系统，其特征在于，所述水力空化降解污泥装置设置在污泥处理的最后环节，用于将大分子有机物降解后。

8.根据权利要求7所述的降解污泥系统，其特征在于，该降解污泥系统包括依次通过管道连通构成回路的粗格栅、泵站、细格栅、曝气池、沉淀池、硝化池、反硝化反应器、水力空化降解污泥装置；

该系统还包括通过与所述水力空化降解污泥装置并联组成回路的储液罐、过滤器、除污器，用于定期对所述水力空化降解污泥装置清理污垢。

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