CN117282290A - 一种生活污泥氧化改性用混合改性设备及改性方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及污泥处理技术领域，具体为一种生活污泥氧化改性用混合改性设备及改性方法，包括：改性反应器，改性反应器内腔安装有与之同心的空心内筒，空心内筒表面开设有循环通孔；双层管设置有多个并沿空心内筒的长度方向呈等间距分布，双层管设置成环状并位于改性反应器和空心内筒之间，双层管表面安装有混合器；有益效果为：通过在改性反应器和空心内筒之间设置有多个等间距分布的双层管，双层管外侧安装有混合器，双层管同时输送氧化剂溶液和高压气体，并在混合器中混合后喷出，打入到周围污泥内，使污泥与氧化剂能够在改性反应器和空心内筒之间形成循环流动并充分混合，避免局部污泥未被氧化改性而影响后续处理工艺。
Description
技术领域
本发明涉及污泥处理技术领域，具体为一种生活污泥氧化改性用混合改性设备及改性方法。
背景技术
生活污泥是介于液体和固体之间的浓稠物，可以用泵运输，但它很难通过沉降进行固液分离，并且不易自然风干；对环境的污染主要来自三个方面：1、污泥中的病原微生物传播疾病，危害人们健康；2、污泥中微生物促使有机质腐败而产生恶臭，并伴随污泥生命周期对空气产生污染；3、污泥中的有机质腐败物污染土壤和地下水。
现有技术中，通过向污泥中加入微纳米化的氧化剂，氧化剂与污泥中的有机残片、细菌菌体等反应、破壁、改性，可对污泥起到良好的处理效果。
但目前，生活污泥集中处理时，污泥体量较大，氧化剂向污泥加入的过程中，难以与污泥产生充分的混合，导致局部污泥未被氧化改性而影响后续的处理工艺。为此，本发明提出一种生活污泥氧化改性用混合改性设备及改性方法用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生活污泥氧化改性用混合改性设备及改性方法，以解决上述背景技术中提出的局部污泥难以与氧化剂充分混合的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种生活污泥氧化改性用混合改性设备，包括：
改性反应器，所述改性反应器内腔安装有与之同心的空心内筒，所述空心内筒表面开设有循环通孔；
双层管，所述双层管设置有多个并沿空心内筒的长度方向呈等间距分布，所述双层管设置成环状并位于改性反应器和空心内筒之间，所述双层管表面安装有混合器。
优选的，所述双层管包括送气管和送液管，所述送液管位于送气管内腔并与之同心，所述双层管的一端贯穿改性反应器并延伸至改性反应器外侧，所述改性反应器外侧设置有双层汇集管，多个所述双层管均与双层汇集管连通。
优选的，所述混合器包括混合室，所述混合室的上端连通有液路支管，液路支管贯穿送气管并与送液管内腔连通，所述混合器的侧面连通有气路支管，所述气路支管与送气管的内腔连通。
优选的，所述混合室的下端固定安装有与之连通的喷头，所述混合室内腔安装有导流芯，所述导流芯的上端固定设置有锥形凸起且锥形凸起与液路支管的端口对应。
优选的，所述导流芯的上端边缘固定安装有安装环，所述安装环的上表面固定设置有多个呈环形阵列分布的导流板，所述导流板倾斜设置并与安装环的径向呈45度夹角，所述导流板由下而上抵住混合室的上端内壁。
优选的，所述导流芯设置为空心结构且下端具有开口，所述导流芯的下端固定设置有限位板，所述限位板的表面中部和边缘处均开设有通孔一，所述导流芯的表面开设有通孔二。
优选的，所述混合室的下端面固定设置有环形台，所述喷头的外侧固定设置有法兰，且法兰和环形台之间通过螺钉固定连接，所述法兰的内径小于限位板的外径，所述法兰由下而上抵住限位板的下表面边缘将导流芯固定。
优选的，所述改性反应器的顶部安装有泄压管和检测仪表，所述改性反应器的下方设置有输送管，且改性反应器的底部与输送管之间通过管道连通，管道中部设置有阀门。
一种基于上述的生活污泥氧化改性用混合改性设备的改性方法，具体包括以下步骤：
步骤一、将含水率80-98％的污泥送入预处理流程调节成含水率95-98％的污泥，通过渣浆泵送入改性反应器内腔并位于改性反应器和空心内简之间的间隙中；
步骤二、由氧化剂发生器制备氧化改性剂，并进行微纳米化，将微纳米化的氧化改性剂的水溶液与高压气体混合后打入改性反应器内腔的污泥中对污泥进行改性；
步骤三、改性后的污泥进入沉降槽沉降，沉降槽内加入絮凝剂，沉降槽上清液返回水处理系统，沉降槽底流进入压滤机，滤液返回水处理系统，压滤机滤饼为含水率50-60％的脱水污泥，之后送入焚烧系统。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过在改性反应器和空心内筒之间设置有多个等间距分布的双层管，双层管外侧安装有混合器，双层管同时输送氧化剂溶液和高压气体，并在混合器中混合后喷出，打入到周围污泥内，使污泥与氧化剂能够在改性反应器和空心内筒之间形成循环流动并充分混合，避免局部污泥未被氧化改性而影响后续处理工艺。
附图说明
图1为本发明污泥流动路径示意图；
图2为本发明整体结构立体示意图；
图3为本发明图1中A处结构放大示意图；
图4为本发明双层管结构立体示意图；
图5为本发明混合器结构立体示意图；
图6为本发明混合器结构剖面示意图；
图7为本发明导流芯结构立体示意图；
图8为本发明图6中B处结构放大示意图；
图9为本发明工艺流程示意图。
图中：1、改性反应器；2、空心内筒；3、循环通孔；4、双层管；41、送气管；42、送液管；5、混合器；51、混合室；511、环形台；52、喷头；521、法兰；53、液路支管；54、气路支管；55、导流芯；551、锥形凸起；552、安装环；553、导流板；554、限位板；555、通孔一；556、通孔二；6、双层汇集管；7、泄压管；8、检测仪表；9、输送管。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案进行清楚、完整地描述，及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅仅用以解释本发明实施例，并不用于限定本发明实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“中”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶”、“底”、“侧”、“竖直”、“水平”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，术语“一”、“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，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发明中的具体含义。
出于简明和说明的目的，实施例的原理主要通过参考例子来描述。在以下描述中，很多具体细节被提出用以提供对实施例的彻底理解。然而明显的是，对于本领域普通技术人员，这些实施例在实践中可以不限于这些具体细节。在一些实例中，没有详细地描述公知方法和结构，以避免无必要地使这些实施例变得难以理解。另外，所有实施例可以互相结合使用。
请参阅图1至图9，本发明提供一种技术方案：
实施例一，一种生活污泥氧化改性用混合改性设备，包括改性反应器1和双层管4。
具体的，在改性反应器1内腔安装有与之同心的空心内筒2，空心内筒2表面开设有循环通孔3，如图1和图2所示，循环通孔3设置有多组并沿空心内筒2长度方向呈等间距分布，每组循环通孔3均设置有多个，并呈环形阵列分布，空心内筒2内外侧的污泥能够经穿过循环通孔3进行循环；
其次，双层管4设置有多个并沿空心内筒2的长度方向呈等间距分布，双层管4设置成环状并位于改性反应器1和空心内筒2之间，双层管4表面安装有混合器5，双层管4将氧化剂水溶液和高压气体送入混合器5内腔混合后喷出，氧化剂水溶液借助高压气体能够打入污泥内与污泥充分混合，如图1所示，由于双层管4设置多个，氧化剂水溶液能够打入改性反应器1内腔污泥的各个高度位置，并且每组双层管4的高压气体推动污泥流动能够在双层管4周围形成小循环流动，而多组双层管4配合又能够将污泥在改性反应器1和空心内筒2之间形成大循环流动，从而实现污泥局部的各个位置均能够与氧化剂水溶液充分混合，从而提高污泥氧化改性效果，另外，如图3和图4所示，混合器5整体倾斜设置，还可推动污泥在改性反应器1内腔进行旋转流动，能够进一步提高氧化剂与污泥的混合效果。
为了详细描述双层管4的结构，本申请的双层管4包括送气管41和送液管42，送液管42位于送气管41内腔并与之同心，如图4所示，送液管42用于输送氧化剂水溶液，送气管41用于输送高压气体，双层管4的一端贯穿改性反应器1并延伸至改性反应器1外侧，改性反应器1外侧设置有双层汇集管6，多个双层管4均与双层汇集管6连通，结合图2所示，双层汇集管6可将多个双层管4汇集连通在一起，确保同时向多个送气管41输送高压气体，同时向多个送液管42输送氧化剂水溶液。
为了描述混合器5的结构，本申请的混合器5包括混合室51，混合室51的上端连通有液路支管53，液路支管53贯穿送气管41并与送液管42内腔连通，送液管42内腔的氧化剂水溶液可经过液路支管53进入混合室51内腔，混合器5的侧面连通有气路支管54，气路支管54与送气管41的内腔连通，送气管41内腔的高压气体经气路支管54进入混合室51内腔，高压气体从混合器5喷出可将氧化剂水溶液打入污泥中，并且推动污泥流动，提高氧化剂与污泥之间的混合效果。
为了将氧化剂水溶液与高压气体混合，本申请还具有在混合室51的下端固定安装有与之连通的喷头52，喷头52呈空心的锥形，以提高高压气体的流速，混合室51内腔安装有导流芯55，导流芯55的上端固定设置有锥形凸起551且锥形凸起551与液路支管53的端口对应，如图5、图6和图7所示，当气路支管54内腔的高压气体进入混合室51内腔时，由于两个气路支管54相互错位，混合室51内腔的气体流动呈涡流状，而导流芯55和锥形凸起551的设置可对气流和氧化剂水溶液进行导向，使得氧化剂水溶液和高压气体能够贴着混合室51的内腔进行涡流状旋转流动，进而提高高压气体中的含水率，使得高压气体在喷出后，能够将氧化剂溶液扩散开，增大与污泥的接触面积。
为了对氧化剂水溶液进行导流和打散，本申请还具有在导流芯55的上端边缘固定安装有安装环552，安装环552的上表面固定设置有多个呈环形阵列分布的导流板553，导流板553的设置用于对进入混合室51内腔的氧化剂水溶液进行打散，使混合室51内腔的溶液能够呈现雾化状态，更易于随高压气体喷出，导流板553倾斜设置并与安装环552的径向呈45度夹角，还可对溶液导流，使溶液进入混合室51内腔后立即呈涡流状流动，导流板553由下而上抵住混合室51的上端内壁。
为了对导流芯55定位安装，本申请的导流芯55设置为空心结构且下端具有开口，导流芯55的下端固定设置有限位板554，限位板554的表面中部和边缘处均开设有通孔一555，导流芯55的表面开设有通孔二556，结合图6和图7所示，限位板554的设置用于对导流芯55定位安装，通孔一555和通孔二556的设置可供气体和液体的流动。
为了对限位板554压紧，本申请还具有在混合室51的下端面固定设置有环形台511，喷头52的外侧固定设置有法兰521，且法兰521和环形台511之间通过螺钉固定连接，喷头52与混合室51之间保持连通且密封，法兰521的内径小于限位板554的外径，法兰521由下而上抵住限位板554的下表面边缘将导流芯55固定，结合图6和图8所示，法兰521与环形台511固定后，法兰521能够对限位板554进行限位，避免限位板554向下移动而导致导流芯55发生移动。
为了将污泥输送走，本申请还具有在改性反应器1的顶部安装有泄压管7和检测仪表8，如图1所示，泄压管7用于排走改性反应器1内腔多余的气体，检测仪表8设置多个用于检测改性反应器1内腔压力、温度等数据，改性反应器1的下方设置有输送管9，且改性反应器1的底部与输送管9之间通过管道连通，管道中部设置有阀门，输送管9将改性后的污泥送至下一处理工艺设备中。
本发明还公开了一种基于上述的生活污泥氧化改性用混合改性设备的改性方法，具体包括以下步骤：
步骤一、将含水率80-98％的污泥送入预处理流程，预处理的目的是将污泥调节成含水率95％-98％，提高其流动性，并将污泥中混入的石头、螺丝等小铁块等过滤出来，为改性做准备，再通过渣浆泵送入改性反应器1内腔并位于改性反应器1和空心内筒2之间的间隙中；
步骤二、由氧化剂发生器制备氧化改性剂，并进行微纳米化，将微纳米化的氧化改性剂的水溶液与高压气体混合后打入改性反应器1内腔的污泥中对污泥进行改性，微纳米气泡发生技术是20世纪90年代后期产生的，其制造方法包括旋回剪切、加压溶解、电化学、微孔加压、混合射流等方式，均可在一定条件下产生微纳米级的气泡，将气泡通入反应器反应，氧化剂与有机物以三种不同的方式反应：一是普通化学反应；二是生成过氧化物；三是发生氧化剂分解或生成多氧化物；如有害物质二甲苯与氧化剂反应后，生成无毒的水及二氧化碳；所谓氧化剂分解是指氧化剂在与极性有机化合物的反应，是在有机化合物原来的双键的位置上发生反应，把其分子分裂为二；由于氧化剂的氧化力极强，不但可以杀菌，而且还可以除去水中的色味等有机物，然而氧化剂的自发性分解性、性能不稳，只能随用随生产，不适于储存和输送；氧化剂由于其分解快而没有残留物质存在，也是氧化剂的一大优点；
步骤三、改性后的污泥进入沉降槽沉降，沉降槽内加入絮凝剂，沉降槽上清液返回水处理系统，沉降槽底流进入压滤机，滤液返回水处理系统，压滤机滤饼为含水率50-60％的脱水污泥，之后送入焚烧系统。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种生活污泥氧化改性用混合改性设备，其特征在于：包括：
改性反应器(1)，所述改性反应器(1)内腔安装有与之同心的空心内筒(2)，所述空心内筒(2)表面开设有循环通孔(3)；
双层管(4)，所述双层管(4)设置有多个并沿空心内筒(2)的长度方向呈等间距分布，所述双层管(4)设置成环状并位于改性反应器(1)和空心内筒(2)之间，所述双层管(4)表面安装有混合器(5)。
2.根据权利要求1所述的一种生活污泥氧化改性用混合改性设备，其特征在于：所述双层管(4)包括送气管(41)和送液管(42)，所述送液管(42)位于送气管(41)内腔并与之同心，所述双层管(4)的一端贯穿改性反应器(1)并延伸至改性反应器(1)外侧，所述改性反应器(1)外侧设置有双层汇集管(6)，多个所述双层管(4)均与双层汇集管(6)连通。
3.根据权利要求2所述的一种生活污泥氧化改性用混合改性设备，其特征在于：所述混合器(5)包括混合室(51)，所述混合室(51)的上端连通有液路支管(53)，液路支管(53)贯穿送气管(41)并与送液管(42)内腔连通，所述混合器(5)的侧面连通有气路支管(54)，所述气路支管(54)与送气管(41)的内腔连通。
4.根据权利要求3所述的一种生活污泥氧化改性用混合改性设备，其特征在于：所述混合室(51)的下端固定安装有与之连通的喷头(52)，所述混合室(51)内腔安装有导流芯(55)，所述导流芯(55)的上端固定设置有锥形凸起(551)且锥形凸起(551)与液路支管(53)的端口对应。
5.根据权利要求4所述的一种生活污泥氧化改性用混合改性设备，其特征在于：所述导流芯(55)的上端边缘固定安装有安装环(552)，所述安装环(552)的上表面固定设置有多个呈环形阵列分布的导流板(553)，所述导流板(553)倾斜设置并与安装环(552)的径向呈45度夹角，所述导流板(553)由下而上抵住混合室(51)的上端内壁。
6.根据权利要求4所述的一种生活污泥氧化改性用混合改性设备，其特征在于：所述导流芯(55)设置为空心结构且下端具有开口，所述导流芯(55)的下端固定设置有限位板(554)，所述限位板(554)的表面中部和边缘处均开设有通孔一(555)，所述导流芯(55)的表面开设有通孔二(556)。
7.根据权利要求6所述的一种生活污泥氧化改性用混合改性设备，其特征在于：所述混合室(51)的下端面固定设置有环形台(511)，所述喷头(52)的外侧固定设置有法兰(521)，且法兰(521)和环形台(511)之间通过螺钉固定连接，所述法兰(521)的内径小于限位板(554)的外径，所述法兰(521)由下而上抵住限位板(554)的下表面边缘将导流芯(55)固定。
8.根据权利要求1所述的一种生活污泥氧化改性用混合改性设备，其特征在于：所述改性反应器(1)的顶部安装有泄压管(7)和检测仪表(8)，所述改性反应器(1)的下方设置有输送管(9)，且改性反应器(1)的底部与输送管(9)之间通过管道连通，管道中部设置有阀门。
9.一种基于权利要求1-8中任意一项所述的生活污泥氧化改性用混合改性设备的改性方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
步骤一、将含水率80-98％的污泥送入预处理流程调节成含水率95-98％的污泥，通过渣浆泵送入改性反应器(1)内腔并位于改性反应器(1)和空心内筒(2)之间的间隙中；
步骤二、由氧化剂发生器制备氧化改性剂，并进行微纳米化，将微纳米化的氧化改性剂的水溶液与高压气体混合后打入改性反应器(1)内腔的污泥中对污泥进行改性；
步骤三、改性后的污泥进入沉降槽沉降，沉降槽内加入絮凝剂，沉降槽上清液返回水处理系统，沉降槽底流进入压滤机，滤液返回水处理系统，压滤机滤饼为含水率50-60％的脱水污泥，之后送入焚烧系统。
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