CN115448775A - 一种利用污泥制备肥料的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及污泥处理技术领域，公开了一种利用污泥制备肥料的装置，包括：预处理装置；泥水分离装置；沉淀装置，用于分离污水中的重金属离子；废水处理装置；混合装置，用于将泥土与营养物质混合成营养土；烘干装置，用于烘干营养土；研磨装置，用于将营养土研磨破碎成污泥粉末；制肥装置，用于对混合污泥粉末进行热解冷却研磨得到炭磷复合肥；泥水分离装置的第一出口、第二出口分别连通沉淀装置的进口、混合装置的进口；沉淀装置的第三出口、第四出口分别与废水处理装置的进口、混合装置的进口连通。本发明能够保留污泥中的氮、磷、钾营养元素以及部分有机质，杀灭污泥中的细菌及致病微生物，去除污泥中的重金属，并将污泥热解处理后制成肥料。
Description
技术领域
本发明涉及污泥处理技术领域，尤其涉及一种利用污泥制备肥料的装置。
背景技术
污泥中含有丰富的有机质、氮、磷、钾等营养成分，是一种值得利用的肥源。然而，磷资源又是不可取代的重要资源，磷肥对农作物的增产起着重要作用，磷是生物细胞质的重要组成元素，也是植物生长必不可少的一种元素。世界上84% ～ 90%的磷矿用于生产各种磷肥，中国的磷矿消费结构中磷肥占71%。因此，将污泥经处理后制成肥料，以补充植物及农作物所需磷资源是污泥未来的处置趋势。
然而，污泥中又含有致病微生物和重金属这类污染物质，污泥直接堆肥后施用会造成农地和作物污染。因此，污泥经必要的预处理，去除污泥中的重金属和致病微生物，然后进行堆肥，进而满足土地合理施用的研究是十分必要的。
发明内容
本发明提供了一种利用污泥制备肥料的装置，能够保留污泥中的氮、磷、钾营养元素以及部分有机质，杀灭污泥中的细菌及致病微生物，去除污泥中的重金属，并将污泥热解处理后制成肥料。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种利用污泥制备肥料的装置，包括：预处理装置，所述预处理装置用于降低污泥中的重金属含量；
泥水分离装置，所述泥水分离装置用于分离泥土与污水；
沉淀装置，所述沉淀装置用于分离污水中的重金属离子，将所述污水液相分离为含重金属离子的废水和营养物质；
废水处理装置，用于处理含重金属离子的废水；
混合装置，所述混合装置用于将所述泥土与所述营养物质混合成营养土；
烘干装置，所述烘干装置用于烘干所述营养土；
研磨装置，所述研磨装置用于将所述营养土研磨破碎成污泥粉末；
制肥装置，所述制肥装置用于将所述污泥粉末和氧化钙粉末均匀混合成混合污泥粉末，对所述混合污泥粉末进行热解冷却研磨得到炭磷复合肥；
所述预处理装置的出口与所述泥水分离装置的进口连通，所述泥水分离装置的第一出口与所述沉淀装置的进口连通，所述泥水分离装置的第二出口与所述混合装置的进口连通，所述沉淀装置的第三出口与所述废水处理装置的进口连通，所述沉淀装置的第四出口与所述混合装置的进口连通；所述混合装置出口连通所述烘干装置进口，所述烘干装置的出口连通所述研磨装置的进口，所述研磨装置的出口连通所述制肥装置进口。
在其中一个实施例中，所述预处理装置包括预处理箱，所述预处理箱内部固定有第一搅拌棒，所述第一搅拌棒电性连接有电机，所述预处理箱顶部固定有第一加药罐，所述预处理箱与氧气罐连通。
在其中一个实施例中，所述第一加药罐内储存有调质剂，所述调质剂用于与所述污泥中的重金属反应生成重金属离子。
在其中一个实施例中，所述沉淀装置包括沉淀箱，所述沉淀箱内固定有第二搅拌棒，所述第二搅拌棒电性连接所述电机，所述沉淀箱顶部固定有第二加药罐。
在其中一个实施例中，所述烘干装置包括加热箱，所述加热箱内沿竖直方向间隔设有若干加热组件，所述加热组件包括第一加热层和第二加热层，所述第一加热层位于所述第二加热层上方，所述第一加热层的动力端固定在所述加热箱内壁的左侧，所述第二加热层的动力端固定在所述加热箱内壁的右侧，所述第一加热层的从动端与所述第二加热层的动力端在水平方向上有距离间隔。
在其中一个实施例中，所述烘干装置侧壁上设有加热吹风装置。
在其中一个实施例中，所述第一加热层和所述第二加热层上均间隔设有铲刀片。
在其中一个实施例中，所述加热箱的出口设有粉碎啮合齿轮。
在其中一个实施例中，所述制肥装置包括混料器、热解炉和破碎机，所述混料器用于混合所述污泥粉末和所述氧化钙粉末；
所述热解炉用于对所述混合污泥粉末进行加热制得固体热解产物；
所述破碎机用于对冷却后的所述固体热解产物进行研磨。
在其中一个实施例中，所述热解炉中热解反应温度为490～810℃，反应时间为2～5h，所述热解炉中通入的气体为氮气。
本发明的技术效果：
预处理装置、泥水分离装置、沉淀装置和混合装置的配合使用，能够去除污泥中的重金属，保留污泥中的氮、磷、钾营养元素以及部分有机质；
烘干装置和制肥装置的配合使用，能够杀灭污泥中的细菌及致病微生物；
制肥装置将污泥热解处理后制成炭磷复合肥。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的利用污泥制备肥料的装置的示意图；
图2是本发明实施例提供的预处理装置的示意图；
图3是本发明实施例提供的沉淀装置的示意图；
图4是本发明实施例提供的烘干装置的主视图；
图5是本发明实施例提供的烘干装置的左视图；
图6是本发明实施例提供的制肥装置的示意图；
其中，10、预处理装置；11、预处理箱；12、第一搅拌棒；13、电机；14、第一加药罐；15、氧气罐；20、泥水分离装置；21、第一出口；22、第二出口；30、沉淀装置；31、第三出口；32、第四出口；33、沉淀箱；34、第二加药罐；35、第二搅拌棒；40、废水处理装置；50、混合装置；60、烘干装置；61、加热箱；62、第一加热层；63、第二加热层；64、加热吹风装置；65、铲刀片；66、粉碎啮合齿轮；70、研磨装置；80、制肥装置；81、混料器；82、热解炉；83、破碎机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不是用来限制本发明的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
污泥包括剩余污泥。剩余污泥是活性污泥法处理生活污水过程中产生的一种副产物，其产量大，含水率高，资源化利用困难，与其他的固体废弃物不同，由于剩余污泥中含有大量的有机物、动植物（微生物）的残体、纤维质、重金属等，若不能得以妥善处理，势必会对生态环境造成严重危害，同时，剩余污泥中因含有大量的水分，运输转移存在困难，因此，剩余污泥的处理有其独特的要求，需要尽快就近处理，需要进行稳定化、无害化、最好是资源化处理。
如图1所示，本实施例公开了一种利用污泥制备肥料的装置，包括：预处理装置10，预处理装置10用于降低污泥中的重金属含量；
泥水分离装置20，泥水分离装置20用于分离泥土与污水；
沉淀装置30，沉淀装置30用于分离污水中的重金属离子，将污水液相分离为含重金属离子的废水和营养物质；
废水处理装置40，用于处理含重金属离子的废水；
混合装置50，混合装置50用于将泥土与营养物质混合成营养土；
烘干装置60，烘干装置60用于烘干营养土；
研磨装置70，研磨装置70用于将营养土研磨破碎成污泥粉末；
制肥装置80，制肥装置80用于将污泥粉末和氧化钙粉末均匀混合成混合污泥粉末，对混合污泥粉末进行热解冷却研磨得到炭磷复合肥；
预处理装置10的出口与泥水分离装置20的进口连通，泥水分离装置20的第一出口21与沉淀装置30的进口连通，泥水分离装置20的第二出口22与混合装置50的进口连通，沉淀装置30的第三出口31与废水处理装置40的进口连通，沉淀装置30的第四出口32与混合装置50的进口连通；混合装置50出口连通烘干装置60的进口，烘干装置60出口连通研磨装置70的进口，研磨装置70的出口连通制肥装置80的进口。
可以理解的是，上述实施例中，预处理装置10、泥水分离装置20、沉淀装置30和混合装置50的配合使用，能够去除污泥中的重金属，保留污泥中的氮、磷、钾营养元素以及部分有机质；烘干装置60和制肥装置80的配合使用，杀灭污泥中的细菌及致病微生物；废水处理装置40内的废水中加入使重金属离子沉淀的化学物质处理含重金属离子；制肥装置80将污泥热解处理后制成炭磷复合肥。
泥水分离装置20可以为采用机械分离泥水法原理的装置，也可以为采用化学沉淀泥水分离原理的装置，泥水分离装置20满足将含水分量大的污泥中的泥和水分离的目的即可。研磨装置70将营养土研磨破碎成污泥粉末，粉末大小根据实际情况而定。分离泥土与污水中的污水、废水和营养物质中的废水可以采用抽水泵和输水管实现。
如图2所示，在本申请的一些实施例中，预处理装置10包括预处理箱11，预处理箱11内部固定有第一搅拌棒12，第一搅拌棒12电性连接有电机13，预处理箱11顶部固定有第一加药罐14，预处理箱11与氧气罐15连通。第一加药罐14内储存有调质剂，调质剂用于与污泥中的重金属反应生成重金属离子。
可以理解的是，上述实施例中，通过氧气罐15向预处理箱11中通入氧气，进行污泥的好氧消化，防止污泥厌氧产生臭气；通过第一搅拌棒12搅拌使污泥颗粒和调质剂充分打散，搅拌均匀；第一加药罐14内储存有调质剂，将调质剂放入预处理箱11中，预处理箱11中的污泥在调质剂的作用下，将微生物菌胶团包裹的重金属离子和磷酸盐以及其他可溶的无机盐释放出来，其中重金属离子以及磷酸根溶解到液相中。 污泥调理的方法为化学调理，在需要脱水的污泥中加入化学混凝药剂，使污泥颗粒，包括细小的颗粒及胶体颗粒凝聚、絮凝。
通过先将污泥中的有机质与重金属及部分营养元素分离，再将重金属与部分营养元素分离，去除重金属后将部分营养元素与有机质再结合的方式，将污泥中的重金属有效去除的同时不破坏污泥中有机质及营养元素，将污泥制成利用率高、无害化的有机肥料，并有效防止了污泥中磷资源的流失。
需要说明的是，为了提高预处理箱11的氧气含量，避免污泥厌氧产生臭气，可以在预处理箱11内设置多个出氧口。
如图3所示，在本申请的一些实施例中，沉淀装置30包括沉淀箱33，沉淀箱33内固定有第二搅拌棒35，第二搅拌棒35电性连接电机13，沉淀箱33顶部固定有第二加药罐34。
可以理解的是，上述实施例中，液相中不仅含有重金属离子还含有磷酸根，第二加药罐34内储存有与磷酸根生成沉淀的化学药剂，第二搅拌棒35搅拌分离出来的水，使水中的磷酸根与化学药剂充分接触反应生成含有磷的营养物质。
如图4-5所示，在本申请的一些实施例中，烘干装置60包括加热箱61，加热箱61内沿竖直方向间隔设有若干加热组件，加热组件包括第一加热层62和第二加热层63，第一加热层62位于第二加热层63上方，第一加热层62的动力端固定在加热箱61内壁的左侧，第二加热层63的动力端固定在加热箱61内壁的右侧，第一加热层62的从动端与第二加热层63的动力端在水平方向上有距离间隔。
可以理解的是，上述实施例中，烘干装置60中设有的加热组件的数量可以根据实际烘干需要确定。
第一加热层62和第二加热层63垂直方向上交替分布，节约了烘干装置60的占地面积，提高了烘干效率。
其中第一加热层62的动力端固定在加热箱61内壁的左侧，第二加热层63的动力端固定在加热箱61内壁的右侧，第一加热层62的从动端与第二加热层63的动力端水平方向上有距离间隔的设置，使得经过第一加热层62烘干掉落的营养土直接掉落在第二加热层63上，其垂直下落摔在第二加热层63上的过程实现营养土的转移和翻动。
在本申请的一些实施例中，烘干装置60侧壁上设有加热吹风装置64。
可以理解的是，上述实施例中，烘干装置60侧壁上设有的加热吹风装置64正对第一加热层62和第二加热层63的营养土，烘干温度在110℃以上，能够快速风干，并杀灭营养土中的细菌及致病微生物，防止在使用污泥制备的肥料时因含有致病微生物导致农作物及绿植减产。
在本申请的一些实施例中，第一加热层62和第二加热层63上均间隔设有铲刀片65。
可以理解的是，上述实施例中，通过在第一加热层62和第二加热层63上均间隔设置铲刀片65，通过倾斜设置的铲刀片65锄动烘干中的营养土，实现营养土的翻动，进而加速营养土的烘干效率。
需要说明的是，其铲刀片65还可以为钉耙，实现翻动营养土的目的即可。
在本申请的一些实施例中，加热箱61的出口设有粉碎啮合齿轮66。
可以理解的是，上述实施例中，粉碎啮合齿轮66可以对烘干后的营养土进行初步粉碎。
如图6所示，在本申请的一些实施例中，制肥装置80包括混料器81、热解炉82和破碎机83，混料器81用于混合污泥粉末和氧化钙粉末；
热解炉82用于对混合污泥粉末进行加热制得固体热解产物；
破碎机83用于对冷却后的固体热解产物进行研磨。
热解炉82中热解反应温度为490～810℃，反应时间为2～5h，热解炉82中通入的气体为氮气。
可以理解的是，上述实施例中，污泥粉末和氧化钙粉末具有相同粒度级别，混合污泥粉末取适量，将装载混合污泥粉末的石英舟放入热解炉82内，在氮气气氛下，并在490～810℃的温度条件下，对混合污泥粉末进行热解反应2～5h，得到的固体热解产物即为炭磷复合肥。其中混合污泥粉末中的污泥粉末和氧化钙粉末的质量比为20:1～10:1的比例。
本发明提供的利用污泥制备肥料的装置，制肥料时，步骤S1，将剩余污泥在预处理装置10中进行预处理，降低污泥中的重金属含量，具体的，通过氧气罐15向预处理箱11中通入氧气，防止污泥厌氧产生臭气；通过第一搅拌棒12搅拌使污泥颗粒和调质剂充分打散，搅拌均匀；第一加药罐14内储存有调质剂，将调质剂放入预处理箱11中，预处理箱11中的污泥在调质剂的作用下，将微生物菌胶团包裹的重金属离子和磷酸盐以及其他可溶的无机盐释放出来，重金属离子以及磷酸根溶解到液相中。
步骤S2，在泥水分离装置20中对预处理后的污泥进行泥土与污水分离。通过抽水泵和输水管来分离污水和泥土。
步骤S3，在沉淀装置30中对预处理后的污水进行沉淀分离，分离污水中的重金属离子，将污水液相分离为含重金属离子的废水和营养物质。具体的，第二加药罐34内储存有与磷酸根生成沉淀的化学药剂，第二搅拌棒35搅拌分离出来的水，使水中的磷酸根与化学药剂充分接触反应生成含有磷的营养物质。抽水泵和输水管分离废水和营养物质。含有重金属离子的废水可以通过专门的废水处理装置40进行处理。
步骤S4，在混合装置50中将泥土与营养物质混合成营养土，在烘干装置60中将营养土烘干，在研磨装置70中将营养土研磨破碎成污泥粉末。
步骤S5，在制肥装置80中将污泥粉末和氧化钙粉末均匀混合成混合污泥粉末，对混合污泥粉末进行热解、冷却、研磨得到炭磷复合肥。
领域普通技术人员可以理解：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本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施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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种利用污泥制备肥料的装置，其特征在于，包括：
预处理装置，所述预处理装置用于降低污泥中的重金属含量；
泥水分离装置，所述泥水分离装置用于分离泥土与污水；
沉淀装置，所述沉淀装置用于分离污水中的重金属离子，将所述污水液相分离为含重金属离子的废水和营养物质；
废水处理装置，用于处理含重金属离子的废水；
混合装置，所述混合装置用于将所述泥土与所述营养物质混合成营养土；
烘干装置，所述烘干装置用于烘干所述营养土；
研磨装置，所述研磨装置用于将所述营养土研磨破碎成污泥粉末；
制肥装置，所述制肥装置用于将所述污泥粉末和氧化钙粉末均匀混合成混合污泥粉末，对所述混合污泥粉末进行热解冷却研磨得到炭磷复合肥；
所述预处理装置的出口与所述泥水分离装置的进口连通，所述泥水分离装置的第一出口与所述沉淀装置的进口连通，所述泥水分离装置的第二出口与所述混合装置的进口连通，所述沉淀装置的第三出口与所述废水处理装置的进口连通，所述沉淀装置的第四出口与所述混合装置的进口连通；所述混合装置的出口连通所述烘干装置的进口，所述烘干装置的出口连通所述研磨装置的进口，所述研磨装置的出口连通所述制肥装置的进口。
2.根据权利要求1所述的利用污泥制备肥料的装置，其特征在于，所述预处理装置包括预处理箱，所述预处理箱内部固定有第一搅拌棒，所述第一搅拌棒电性连接有电机，所述预处理箱顶部固定有第一加药罐，所述预处理箱与氧气罐连通。
3.根据权利要求2所述的利用污泥制备肥料的装置，其特征在于，所述第一加药罐内储存有调质剂，所述调质剂用于与所述污泥中的重金属反应生成重金属离子。
4.根据权利要求2所述的利用污泥制备肥料的装置，其特征在于，所述沉淀装置包括沉淀箱，所述沉淀箱内固定有第二搅拌棒，所述第二搅拌棒电性连接所述电机，所述沉淀箱顶部固定有第二加药罐。
5.根据权利要求1所述的利用污泥制备肥料的装置，其特征在于，所述烘干装置包括加热箱，所述加热箱内沿竖直方向间隔设有若干加热组件，所述加热组件包括第一加热层和第二加热层，所述第一加热层位于所述第二加热层上方，所述第一加热层的动力端固定在所述加热箱内壁的左侧，所述第二加热层的动力端固定在所述加热箱内壁的右侧，所述第一加热层的从动端与所述第二加热层的动力端在水平方向上有距离间隔。
6.根据权利要求5所述的利用污泥制备肥料的装置，其特征在于，所述烘干装置侧壁上设有加热吹风装置。
7.根据权利要求5所述的利用污泥制备肥料的装置，其特征在于，所述第一加热层和所述第二加热层上均间隔设有铲刀片。
8.根据权利要求5所述的利用污泥制备肥料的装置，其特征在于，所述加热箱的出口设有粉碎啮合齿轮。
9.根据权利要求1所述的利用污泥制备肥料的装置，其特征在于，所述制肥装置包括混料器、热解炉和破碎机，所述混料器用于混合所述污泥粉末和所述氧化钙粉末；
所述热解炉用于对所述混合污泥粉末进行加热制得固体热解产物；
所述破碎机用于对冷却后的所述固体热解产物进行研磨。
10.根据权利要求9所述的利用污泥制备肥料的装置，其特征在于，所述热解炉中热解反应温度为490～810℃，反应时间为2～5h，所述热解炉中通入的气体为氮气。
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