CN115254372A - 一种活性污泥细胞破解用的超声波破碎仪及破碎方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活性污泥细胞破解用的超声波破碎仪及破碎方法，破碎仪包括装置外壳、挤压粉碎组件、超声破碎组件和PLC控制器；装置外壳上设有电机箱、进料管、排气管和排料管，内部设有隔板；挤压粉碎组件包括设在装置外壳上的第一电机和减速机、设在隔板上的挤压网筒和卡接在挤压网筒内部的压盘，减速机上设有与压盘连接的挤压丝杠；超声破碎组件包括第二电机、超声波发生器、安装盘和搭载杆；第二电机和超声波发生器均设在电机箱内部，安装盘设在装置外壳内部且与第二电机连接，搭载杆设在安装盘上，搭载杆上设有超声波振子；PLC控制器分别与各用电设备电性连接；本发明破碎仪结构设计合理，污泥细胞破解效率高，适宜推广使用。

Description

一种活性污泥细胞破解用的超声波破碎仪及破碎方法

技术领域

本发明涉及活性污泥处理设备技术领域，具体涉及一种活性污泥细胞破解用的超声波破碎仪及破碎方法。

背景技术

活性污泥是微生物群体及它们所依附的有机物质和无机物质的总称．微生物群体主要包括细菌，原生动物和藻类等；正是由于活性污泥中的有机物大部分是微生物的细胞物质，为细胞壁和细胞壁所包裹，此外，聚丙烯酰胺与污泥中亲水性物质形成复合胶体网状结构的同时，聚丙烯酰胺长链条也把大量的水也卷裹了起来，从而导致污泥絮体颗粒内部水和结合水的量增多，对后期过滤脱水阻力大，使用压滤、离心等机械装置脱水后，污泥的含水量仍较高，这造成了污泥干化步骤所需温度高，耗费时间长，增加了污泥干燥脱水的能耗成本。

目前，利用超声空化作用打碎污泥聚集体和破碎细胞壁，释放出活性污泥细胞中包覆的大量水分和细胞内物质，实现活性污泥减量化处理，在污泥处理领域已初见成效。

然而，现有的活性污泥细胞破解用的超声波破碎装置只能实现部分污泥细胞的破解，仍然存在处理效率低、处理质量差的问题。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提供了一种活性污泥细胞破解用的超声波破碎仪及破碎方法。

本发明的技术方案为：一种活性污泥细胞破解用的超声波破碎仪，包括装置外壳、挤压粉碎组件、超声破碎组件和PLC控制器；装置外壳底部设置有电机箱，装置外壳侧壁上设置有进料管、排气管和排料管；装置外壳内部设置有隔板，隔板上设置有环形落料槽，隔板下底面设置有位于环形落料槽内侧且与进料管导通的进料箱；

挤压粉碎组件包括第一电机、减速机、挤压网筒和压盘；第一电机通过电机架固定设置在装置外壳顶端，减速机固定设置在装置外壳顶端，减速机与第一电机的输出轴连接，减速机的输出上连接有贯穿装置外壳且与隔板上端面转动卡接的挤压丝杠；挤压网筒固定设置在隔板上，且挤压网筒的顶端与装置外壳内顶部固定连接；压盘为圆台结构，压盘设置有两个，两个压盘均滑动卡接在挤压网筒内部，且分别通过内螺纹与挤压丝杠连接；两个压盘上的内螺纹方向相反，且两个压盘的小端相对设置，位于挤压丝杠下端的压盘上设置有通过导管与进料箱连接的进料通道；

超声破碎组件包括第二电机、超声波发生器、安装盘和搭载杆；第二电机和超声波发生器均设置在电机箱内部，安装盘设置在装置外壳内底部，第二电机的输出轴贯穿装置外壳后与安装盘固定连接，搭载杆设置有数个，各个搭载杆均匀分布在安装盘上，且各个搭载杆上均设置有数个超声波振子，各个超声波振子分别与超声波发生器电性连接；

PLC控制器分别与第一电机、第二电机和超声波发生器电性连接。

进一步地，挤压网筒内部设置有上下两端分别与装置外壳内顶部和隔板上端面固定连接的第一导向滑杆，两个压盘分别与第一导向滑杆滑动卡接；通过设置第一导向滑杆，有利于提高压盘移动时的稳定性，从而提高了压盘对污泥的挤压破碎效果。

进一步地，装置外壳内部且位于环形落料槽外侧设置有旋转筒，旋转筒的上下两端分别与装置外壳内顶部和隔板上端面转动卡接，旋转筒外侧壁上端设置有齿圈，旋转筒内侧壁上均匀分布有数个污泥剪切板，装置外壳顶端贯穿设置有旋转轴杆，旋转轴杆底端设置有与齿圈啮合连接的第一齿轮，旋转轴杆顶端设置有第二齿轮，第一电机的输出轴上套设有与第二齿轮啮合连接的齿轮盘，利用第一电机带动旋转筒旋转，污泥剪切板在旋转筒的作用下不断剪切挤出挤压网筒的条状污泥，从而提高了污泥的破碎效果。

进一步地，搭载杆由两个铰接杆活动铰接而成，位于各个搭载杆下端的铰接杆分别与安装盘活动铰接，位于各个搭载杆上端的铰接杆分别与通过压板活动铰接，压板外侧转动卡接有卡套，卡套与装置外壳内壁之间通过第一电动推杆连接，安装盘上设置有第二导向滑杆，压板与第二导向滑杆滑动卡接，第一电动推杆与PLC控制器电性连接；安装盘旋转过程中，利用第一电动推杆推动卡套向下移动，从而使相互铰接在一起的两个铰接杆发生一定角度的弯折，使得铰接杆上的超声波振子能够与装置外壳内部各个区域的污泥接触，提高了活性污泥细胞破碎的全面性。

进一步地，安装盘上端面均匀分布有数个通槽，各个通槽内部均设置有第二电动推杆，各个第二电动推杆上均套设有两个推动块，搭载杆两个为一组，每一组的两个搭载杆分别与对应位置处的两个推动块一一对应活动铰接，各个第二电动推杆分别与PLC控制器电性连接，通过PLC控制器控制第二电动推杆启动，利用第二电动推杆推动搭载杆在对应的通槽内移动，使得污泥在搭载杆的作用下更加分散，提高了污泥细胞的破碎效率。

进一步地，通槽上端开口处设置有橡胶密封条，挤压丝杠上套设有伸缩防护套，通过设置橡胶密封条和伸缩防护套，能够避免污泥堵塞通槽以及对挤压丝杠造成卡滞，提高了装置的运行稳定性。

进一步地，挤压丝杠上套设有位于两个压盘之间的辅助破碎盘，辅助破碎盘的上端面和下底面均设置有破碎锥，利用挤压丝杠带动辅助破碎盘旋转，从而使破碎锥不断穿过污泥，对污泥进行细化处理。

进一步地，各个破碎锥上均活动套设有破碎叶片，破碎叶片呈十字交叉状分布在破碎锥上，同一相破碎锥上相邻的两个破碎叶片之间设置有套设在破碎锥上的阻尼弹簧，通过在相邻两个破碎叶片之间设置阻尼弹簧，一方面能够在破碎叶片受污泥中坚硬物质撞击时进行缓冲，另一方面能够提高破碎叶片对污泥破碎的全面性。

进一步地，装置外壳内部设置有加热组件；通过设置加热组件有利于促进污泥细胞的的破壁效率，有利于促进污泥的减量化处理。

进一步地，装置外壳底部设置有移动轮；通过在装置外壳底部设置移动轮，便于对装置进行转移，有利于提高本发明的实用性。

本发明还提供了一种活性污泥细胞破解用的超声波破碎仪的破碎方法，包括以下步骤：

S1、分别将第一电机、第二电机和超声波发生器与外部电源连接；

S2、将活性污泥通过进料管注入进料箱中，进入进料箱中的污泥通过压盘上的进料通道进入两个压盘之间；利用PLC控制器控制第一电机启动，挤压丝杠在第一电机和减速机的作用下旋转，使得两个压盘在挤压网筒内移动，并相互靠近，对活性污泥进行挤压处理，挤压网筒内的活性污泥受挤压后排出挤压网筒，并经过隔板上的环形落料槽进入装置外壳内部下端；

S3、利用PLC控制器控制第二电机和超声波发生器开启，利用第二电机带动安装盘旋转，从而使得各个搭载杆不断搅拌活性污泥；同时，利用搭载杆上的超声波振子对活性污泥细胞进行振动破碎处理；

S4、活性污泥细胞超声破碎完成后，通过排料管排出装置外壳即可。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在以下几点：

第一、本发明结构设计合理，通过对活性污泥进行挤压粉碎处理和超声破碎处理，有效提高了活性污泥的细胞破解效果和效率，极大的降低了污泥中的含水量，对于活性污泥减量化处理具有促进作用；

第二、本发明在活性污泥细胞超声破碎处理前，利用挤压粉碎组件对活性污泥进行了细化处理，为活性污泥细胞的超声破碎奠定了基础，有效降低了设备能耗，从而降低了活性污泥的处理成本；

第三、本发明一体化的设备不仅有效降低了设备的占地面积，同时也简化了活性污泥的处理流程，且设备运行过程中不会对环境造成二次污染；同时，利用PLC控制器控制设备运行，使得本发明具有活性污泥处理连续性好的优势。

附图说明

图1是本发明的纵剖图；

图2是本发明的主视图；

图3是本发明的挤压网筒、压盘和旋转筒在隔板上的分布图；

图4是本发明的破碎叶片在辅助破碎盘上的分布图；

图5是本发明图1中A处的局部放大示意图；

图6是本发明的安装盘的结构示意图；

图7是本发明图1中B处的局部放大示意图；

图8是本发明图1中C处的局部放大示意图；

其中，1-装置外壳、10-电机箱、11-进料管、12-排气管、13-隔板、130-环形落料槽、14-进料箱、15-旋转轴杆、150-第一齿轮、151-第二齿轮、16-排料管、2-挤压粉碎组件、20-第一电机、200-电机架、21-减速机、22-挤压网筒、23-压盘、230-进料通道、24-挤压丝杠、25-第一导向滑杆、26-旋转筒、260-齿圈、261-污泥剪切板、27-齿轮盘、28-辅助破碎盘、280-破碎锥、281-破碎叶片、282-阻尼弹簧、3-超声破碎组件、30-第二电机、31-超声波发生器、32-安装盘、320-第二导向滑杆、321-通槽、322-第二电动推杆、323-推动块、33-搭载杆、330-铰接杆、34-超声波振子、35-压板、350-卡套、351-第一电动推杆。

具体实施方式

实施例1

如图1、2所示的一种活性污泥细胞破解用的超声波破碎仪，包括装置外壳1、挤压粉碎组件2、超声破碎组件3和PLC控制器；装置外壳1底部设置有电机箱10，装置外壳1侧壁上设置有进料管11、排气管12和排料管16；装置外壳1内部设置有隔板13，隔板13上设置有环形落料槽130，隔板13下底面设置有位于环形落料槽130内侧且与进料管11导通的进料箱14；

如图1、3所示，挤压粉碎组件2包括第一电机20、减速机21、挤压网筒22和压盘23；第一电机20通过电机架200固定设置在装置外壳1顶端，减速机21固定设置在装置外壳1顶端，减速机21与第一电机20的输出轴连接，减速机21的输出上连接有贯穿装置外壳1且与隔板13上端面转动卡接的挤压丝杠24；挤压网筒22固定设置在隔板13上，且挤压网筒22的顶端与装置外壳1内顶部固定连接；压盘23为圆台结构，压盘23设置有两个，两个压盘23均滑动卡接在挤压网筒22内部，且分别通过内螺纹与挤压丝杠24连接；两个压盘23上的内螺纹方向相反，且两个压盘23的小端相对设置，位于挤压丝杠24下端的压盘23上设置有通过导管与进料箱14连接的进料通道230；

如图1、8所示，超声破碎组件3包括第二电机30、超声波发生器31、安装盘32和搭载杆33；第二电机30和超声波发生器31均设置在电机箱10内部，安装盘32设置在装置外壳1内底部，第二电机30的输出轴贯穿装置外壳1后与安装盘32固定连接，搭载杆33设置有8个，各个搭载杆33均匀分布在安装盘32上，且各个搭载杆33上均设置有12个超声波振子34，各个超声波振子34分别与超声波发生器31电性连接；

PLC控制器分别与第一电机20、第二电机30和超声波发生器31电性连接；PLC控制器、第一电机20、第二电机30和超声波发生器31均为市售产品。

实施例2

本实施例记载的是实施例1的一种活性污泥细胞破解用的超声波破碎仪的破碎方法，包括以下步骤：

S1、分别将第一电机20、第二电机30和超声波发生器31与外部电源连接；

S2、将活性污泥通过进料管11注入进料箱14中，进入进料箱14中的污泥通过压盘23上的进料通道230进入两个压盘23之间；利用PLC控制器控制第一电机20启动，挤压丝杠24在第一电机20和减速机21的作用下旋转，使得两个压盘23在挤压网筒22内移动，并相互靠近，对活性污泥进行挤压处理，挤压网筒22内的活性污泥受挤压后排出挤压网筒22，并经过隔板13上的环形落料槽130进入装置外壳1内部下端；

S3、利用PLC控制器控制第二电机30和超声波发生器31开启，利用第二电机30带动安装盘32旋转，从而使得各个搭载杆33不断搅拌活性污泥；同时，利用搭载杆33上的超声波振子34对活性污泥细胞进行振动破碎处理；

S4、活性污泥细胞超声破碎完成后，通过排料管16排出装置外壳1即可。

实施例3

本实施例与实施例1不同之处在于：

如图1所示，挤压网筒22内部设置有上下两端分别与装置外壳1内顶部和隔板13上端面固定连接的第一导向滑杆25，两个压盘23分别与第一导向滑杆25滑动卡接；

如图1、3所示，装置外壳1内部且位于环形落料槽130外侧设置有旋转筒26，旋转筒26的上下两端分别与装置外壳1内顶部和隔板13上端面转动卡接，旋转筒26外侧壁上端设置有齿圈260，旋转筒26内侧壁上均匀分布有30个污泥剪切板261，装置外壳1顶端贯穿设置有旋转轴杆15，旋转轴杆15底端设置有与齿圈260啮合连接的第一齿轮150，旋转轴杆15顶端设置有第二齿轮151，第一电机20的输出轴上套设有与第二齿轮151啮合连接的齿轮盘27。

实施例4

本实施例记载的是实施例3的一种活性污泥细胞破解用的超声波破碎仪的破碎方法，与实施例2不同之处在于：

步骤S2中，利用第一电机20带动齿轮盘27旋转，从而使得旋转筒26在齿圈260与第一齿轮150的啮合作用下旋转，污泥剪切板261在旋转筒26的作用下不断剪切挤出挤压网筒22的条状污泥。

实施例5

本实施例与实施例1不同之处在于：

如图1、7、8所示，搭载杆33由两个铰接杆330活动铰接而成，位于各个搭载杆33下端的铰接杆330分别与安装盘32活动铰接，位于各个搭载杆33上端的铰接杆330分别与通过压板35活动铰接，压板35外侧转动卡接有卡套350，卡套350与装置外壳1内壁之间通过第一电动推杆351连接，安装盘32上设置有第二导向滑杆320，压板35与第二导向滑杆320滑动卡接，第一电动推杆351与PLC控制器电性连接；

如图1、6所示，安装盘32上端面均匀分布有4个通槽321，各个通槽321内部均设置有第二电动推杆322，各个第二电动推杆322上均套设有两个推动块323，搭载杆33两个为一组，同一组的两个搭载杆33分别与对应位置处的两个推动块323一一对应活动铰接，各个第二电动推杆322分别与PLC控制器电性连接；第一电动推杆351和第二电动推杆322均为市售产品。

实施例6

本实施例记载的是实施例5的一种活性污泥细胞破解用的超声波破碎仪的破碎方法，与实施例2不同之处在于：

步骤S3中，将第一电动推杆351和第二电动推杆322分别与外部电源连接，通过PLC控制器分别控制第一电动推杆351和第二电动推杆322启动，利用第一电动推杆351推动卡套350向下移动，从而使相互铰接在一起的两个铰接杆330发生一定角度的弯折；同时，利用第二电动推杆322推动各个与安装盘32滑动卡接的铰接杆330在对应的通槽321内移动。

实施例7

本实施与实施例1不同之处在于：

如图1、4、5所示，挤压丝杠24上套设有位于两个压盘23之间的辅助破碎盘28，辅助破碎盘28的上端面和下底面均设置有破碎锥280；各个破碎锥280上均活动套设有破碎叶片281，破碎叶片281呈十字交叉状分布在破碎锥280上，同一破碎锥280上相邻的两个破碎叶片281之间设置有套设在破碎锥280上的阻尼弹簧282。

实施例8

本实施例记载的是实施例7的一种活性污泥细胞破解用的超声波破碎仪的破碎方法，与实施例2不同之处在于：

步骤S2中，挤压丝杠24旋转过程中，带动辅助破碎盘28旋转，利用辅助破碎盘28上的破碎锥280和破碎叶片281对污泥进行破碎细化处理。

实施例9

本实施例与实施例1不同之处在于：

如图1所示，通槽321上端开口处设置有橡胶密封条，挤压丝杠24上套设有伸缩防护套；装置外壳1内部设置有加热组件；装置外壳1底部设置有移动轮。

Claims (9)

1.一种活性污泥细胞破解用的超声波破碎仪，其特性在于，包括装置外壳（1）、挤压粉碎组件（2）、超声破碎组件（3）和PLC控制器；所述装置外壳（1）底部设置有电机箱（10），装置外壳（1）侧壁上设置有进料管（11）、排气管（12）和排料管（16）；装置外壳（1）内部设置有隔板（13），所述隔板（13）上设置有环形落料槽（130），隔板（13）下底面设置有位于环形落料槽（130）内侧且与进料管（11）导通的进料箱（14）；

所述挤压粉碎组件（2）包括第一电机（20）、减速机（21）、挤压网筒（22）和压盘（23）；所述第一电机（20）通过电机架（200）固定设置在装置外壳（1）顶端，所述减速机（21）固定设置在装置外壳（1）顶端，减速机（21）与第一电机（20）的输出轴连接，减速机（21）的输出上设置有贯穿装置外壳（1）且与隔板（13）上端面转动卡接的挤压丝杠（24）；所述挤压网筒（22）固定设置在隔板（13）上，且挤压网筒（22）的顶端与装置外壳（1）内顶部固定连接；所述压盘（23）为圆台结构，压盘（23）设置有两个，两个压盘（23）均滑动卡接在挤压网筒（22）内部，且分别通过内螺纹与所述挤压丝杠（24）连接；两个压盘（23）上的内螺纹方向相反，且两个压盘（23）的小端相对设置，位于挤压丝杠（24）下端的压盘（23）上设置有通过导管与进料箱（14）连接的进料通道（230）；

所述超声破碎组件（3）包括第二电机（30）、超声波发生器（31）、安装盘（32）和搭载杆（33）；所述第二电机（30）和超声波发生器（31）均设置在电机箱（10）内部，所述安装盘（32）设置在装置外壳（1）内底部，第二电机（30）的输出轴贯穿装置外壳（1）后与安装盘（32）固定连接，所述搭载杆（33）设置有数个，各个搭载杆（33）均匀分布在安装盘（32）上，且各个搭载杆（33）上均设置有数个超声波振子（34），各个所述超声波振子（34）分别与超声波发生器（31）电性连接；

所述PLC控制器分别与第一电机（20）、第二电机（30）和超声波发生器（31）电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种活性污泥细胞破解用的超声波破碎仪，其特性在于，所述挤压网筒（22）内部设置有上下两端分别与装置外壳（1）内顶部和隔板（13）上端面固定连接的第一导向滑杆（25），两个压盘（23）分别与所述第一导向滑杆（25）滑动卡接。

3.根据权利要求1所述的一种活性污泥细胞破解用的超声波破碎仪，其特性在于，所述装置外壳（1）内部且位于环形落料槽（130）外侧设置有旋转筒（26），所述旋转筒（26）的上下两端分别与装置外壳（1）内顶部和隔板（13）上端面转动卡接，旋转筒（26）外侧壁上端设置有齿圈（260），旋转筒（26）内侧壁上均匀分布有数个污泥剪切板（261），所述装置外壳（1）顶端贯穿设置有旋转轴杆（15），所述旋转轴杆（15）底端设置有与齿圈（260）啮合连接的第一齿轮（150），旋转轴杆（15）顶端设置有第二齿轮（151），所述第一电机（20）的输出轴上套设有与第二齿轮（151）啮合连接的齿轮盘（27）。

4.根据权利要求1所述的一种活性污泥细胞破解用的超声波破碎仪，其特性在于，所述搭载杆（33）由两个铰接杆（330）活动铰接而成，位于各个搭载杆（33）下端的铰接杆（330）分别与安装盘（32）活动铰接，位于各个搭载杆（33）上端的铰接杆（330）分别与通过压板（35）活动铰接，所述压板（35）外侧转动卡接有卡套（350），所述卡套（350）与装置外壳（1）内壁之间通过第一电动推杆（351）连接，所述安装盘（32）上设置有第二导向滑杆（320），所述压板（35）与第二导向滑杆（320）滑动卡接，所述第一电动推杆（351）与PLC控制器电性连接。

5.根据权利要求4所述的一种活性污泥细胞破解用的超声波破碎仪，其特性在于，所述安装盘（32）上端面均匀分布有数个通槽（321），各个所述通槽（321）内部均设置有第二电动推杆（322），各个第二电动推杆（322）上均套设有两个推动块（323），所述搭载杆（33）两个为一组，每一组的两个搭载杆（33）分别与对应位置处的两个推动块（323）一一对应活动铰接，各个第二电动推杆（322）分别与PLC控制器电性连接。

6.根据权利要求5所述的一种活性污泥细胞破解用的超声波破碎仪，其特性在于，所述通槽（321）上端开口处设置有橡胶密封条，所述挤压丝杠（24）上套设有伸缩防护套。

7.根据权利要求1所述的一种活性污泥细胞破解用的超声波破碎仪，其特性在于，所述挤压丝杠（24）上套设有位于两个压盘（23）之间的辅助破碎盘（28），所述辅助破碎盘（28）的上端面和下底面均设置有破碎锥（280）。

8.根据权利要求7所述的一种活性污泥细胞破解用的超声波破碎仪，其特性在于，各个所述破碎锥（280）上均活动套设有破碎叶片（281），所述破碎叶片（281）呈十字交叉状分布在破碎锥（280）上，且相邻两个破碎叶片（281）之间设置有套设在破碎锥（280）上的阻尼弹簧（282）。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种活性污泥细胞破解用的超声波破碎仪的破碎方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、分别将第一电机（20）、第二电机（30）和超声波发生器（31）与外部电源连接；

S2、将活性污泥通过进料管（11）注入进料箱（14）中，进入进料箱（14）中的污泥通过压盘（23）上的进料通道（230）进入两个压盘（23）之间；利用PLC控制器控制第一电机（20）启动，挤压丝杠（24）在第一电机（20）和减速机（21）的作用下旋转，使得两个压盘（23）在挤压网筒（22）内移动，并相互靠近，对活性污泥进行挤压处理，挤压网筒（22）内的活性污泥受挤压后排出挤压网筒（22），并经过隔板（13）上的环形落料槽（130）进入装置外壳（1）内部下端；

S3、利用PLC控制器控制第二电机（30）和超声波发生器（31）开启，利用第二电机（30）带动安装盘（32）旋转，从而使得各个搭载杆（33）不断搅拌活性污泥；同时，利用搭载杆（33）上的超声波振子（34）对活性污泥细胞进行振动破碎处理；

S4、活性污泥细胞超声破碎完成后，通过排料管（16）排出装置外壳（1）即可。

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