CN219964572U - 一种湍流混合器和基于其的污泥浆化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种湍流混合器和基于其的污泥浆化装置，湍流混合器由单孔管、稀释液喷射装置和旋切装置组成；所述稀释液喷射装置包括储存罐、喷嘴和输送泵，喷嘴垂直设置于单孔管上，并与管内联通，储存罐通过输送泵与喷嘴联通；旋切装置由左旋螺旋片和右旋螺旋片相互间隔连接设置在单孔管内，且相邻的左旋螺旋片和右旋螺旋片相错90°。该实用新型装置解决了现有污泥浆化过程中搅拌机桨叶磨损严重、设备使用寿命短、机械密封容易损坏、维护成本高等问题，实现了污泥高效均质混合与污泥含固率、温度实现在线监测和精准调控，确保浆化装置进料的含固率和温度满足厌氧消化罐的进料要求。

Description

一种湍流混合器和基于其的污泥浆化装置

技术领域

本实用新型涉及水处理和污泥处理处置技术领域，具体涉及一种湍流混合器和基于其的污泥浆化装置。

背景技术

随着我国污水处理水平的逐渐提高，污泥处理量也逐年增加，污泥稳定化、无害化、资源化处理处置已经我国污水处理领域面临的重要问题；同时，在应对全球气候变化和能源紧缺的大背景下，污泥处理处置过程中物质的稳定减量和能量的高效回收利用成为研究的热点。在我国现有污泥处理处置技术路线中，污泥以及污泥与其他城市有机物(餐饮垃圾、厨余垃圾、畜禽粪便等)协同的高含固厌氧消化已经成为污泥稳定减量和生物质能源回收的重要手段。

在污泥以及污泥与其他有机物高含固厌氧消化工艺中，厌氧消化罐的进料含固率要求8％～10％，温度要求35～39℃；而污泥处理厂的脱水污泥一般含固为15％～20％，需要对污泥处理厂污泥进行浆化调质(调节含固率和温度)，满足厌氧消化罐进料含固和温度的要求。

目前，相关污泥浆化装置中均采用立式搅拌装置(CN109879557A、CN209193759U)和卧式搅拌装置(CN105536596A)对污泥进行稀释浆化，但由于我国污泥含砂量较高、粘度较大，造成实际生产过过程中搅拌机桨叶磨损严重、设备使用寿命短、机械密封容易损坏、维护成本高，增加了设备操作运行和维修的难度和成本；而且由于污泥进料的含固率存在一定偏差，现有污泥浆化装置含水量的监测均采用离线测量方法(重量法)，无法实现浆化效果在线精准测量和调控。

发明内容

为解决现有污泥浆化装置存在的缺点和不足，本实用新型的污泥浆化装置，实现对污泥的浆化调质，减少设备操作运行和维修的难度和成本，并且实现对污泥浆化效果(含固率和温度)在线精准测量和在线调控。

本实用新型采用的方案如下：一种湍流混合器，其特征在于，湍流混合器由单孔管、稀释液喷射装置和旋切装置组成；所述稀释液喷射装置包括储存罐、喷嘴和输送泵，喷嘴垂直设置于单孔管上，并与管内联通，储存罐通过输送泵与喷嘴联通；旋切装置由左旋螺旋片和右旋螺旋片相互间隔连接设置在单孔管内，且相邻的左旋螺旋片和右旋螺旋片相错90°。

进一步，所述湍流混合器，其特征在于，喷嘴至少设有三个，且均匀分布在单孔管上；所述喷嘴上设有10～15个喷淋头；左旋螺旋片和右旋螺旋片为180°扭曲的固定螺旋叶片。

一种基于湍流混合器的污泥浆化装置，其特征在于，包括浆化装置进料泵、湍流混合器、污泥二次混合器；所述浆化装置进料泵与湍流混合器的进料端联通；所述湍流混合器的出料端与污泥二次混合器联通。

进一步，所述基于湍流混合器的污泥浆化装置，其特征在于，所述污泥二次混合器包括污泥浆化罐体、污泥内循环混合器、浆化装置内循环泵、浆化装置出料泵、浆化装置温度变送器、浆化装置高低液位计和浆化装置密度变送器；

所述污泥内循环混合器为射流器，其垂直设置在污泥浆化罐体顶部，并通过浆化装置内循环泵与污泥浆化罐体下部联通；所述浆化装置出料泵设置于污泥浆化罐体底部；所述浆化装置温度变送器、浆化装置高低液位计和浆化装置密度变送器设置于污泥浆化罐体侧壁，用于监测浆化液的温度、液位和密度。

进一步，所述基于湍流混合器的污泥浆化装置，其特征在于，所述污泥浆化装置还包括控制器，控制器用于控制浆化装置进料泵、湍流混合器、污泥内循环混合器、浆化装置内循环泵、浆化装置出料泵、浆化装置温度变送器、浆化装置高低液位计和浆化装置密度变送器。

进一步，所述基于湍流混合器的污泥浆化装置，其特征在于，所述污泥内循环混合器采用文丘里射流器，其入口分别连接蒸汽发生器和浆化装置内循环泵，蒸汽和污泥浆化罐体中的内循环污泥从文丘里射流器入口进入混合后进入喷射腔体内形成高速喷射流体喷入污泥浆化罐体内。

进一步，所述基于湍流混合器的污泥浆化装置，其特征在于，所述浆化装置温度变送器(6)沿污泥浆化罐体侧壁中部位置45°角插入到污泥浆化罐体中，长度为1.5m，且浆化装置温度变送器(6)通过控制器与蒸汽发生器通讯连接，用于控制蒸汽发生器的蒸汽调节阀，进而实现浆化装置温度的调节。

进一步，所述基于湍流混合器的污泥浆化装置，其特征在于，所述浆化装置密度变送器(8)，采用法兰侧装式密度计，并且浆化装置密度变送器(8)通过控制器与稀释液储存罐通讯连接，用于控制稀释水调节阀，通过调节稀释水调节阀的开度实现污泥浆化罐体内污泥含水率的调节。

污泥浆化装置中污泥的温度调节采用污泥二次混合器实现，污泥二次混合器采用文丘里射流器，蒸汽和浆化装置内循环污泥内从二次混合器(射流器)入口进入混合后到喷射腔体内形成高速喷射流体喷入浆化装置内，实现快速高效混合和快速射流，实现了浆化装置中污泥的均质和混合。内循环泵在污泥浆化装置投运时保持常开的模式，内循环泵的流量根据污泥进泥量以及浆化装置中的液位进行实时调节。

蒸汽发生器的蒸汽调节阀根据污泥原料温度设定蒸发阀的开度为开度设定值，根据浆化装置温度变送器反馈信号调整开度值，实现对浆化装置中温度的精准调节。浆化装置温度变送器的温度的设定值为38～40℃，温度不能满足要求时，浆化装置系统发出报警信号，并将此信号反馈给蒸汽调节阀，通过调节蒸汽调节阀的开度来实现浆化装置温度的调节。

浆化装置高低液位计的低液位设定值为底部以上0.3m，高液位设定值为顶部以下0.5m。浆化装置(污泥浆化罐体)中液位低于低液位时，出料泵停止运行，循环泵停止运行。

浆化装置密度变送器采用法兰侧装式密度计，测量范围为0～2g/cm³，污泥密度的设定值为1.06～1.07g/cm³，密度不满足此要求时，浆化装置系统发出报警信号，并将此信号反聩给稀释水调节阀，通过调节稀释水调节阀的开度实现浆化装置含水率(含固率)的调节。

湍流混合器中稀释水流量受到浆化装置中密度变送器反馈信号实时调节，实现对污泥稀释水量的在线实时精准调节。

稀释水调节阀开度根据污泥原料含水率测定值设定稀释水阀的开度为开度的设定值，根据浆化装置密度反馈信号调整开度值；根据污泥含水率与密度的关系曲线图，当密度值低于设定值时，增大稀释水阀的开度，当密度值高于此设定值时，减小稀释水阀的开度，实现对浆化装置中污泥含水率(含固率)的精确调节。

本实用新型的技术效果如下：(1)传统的污泥浆化装置通过中心搅拌器实现，搅拌器桨叶通过对稀释水和污泥的搅拌，形成局部区域的湍流状态，实现污泥浆化；但搅拌器流场特征，强湍流的区域往往集中在桨叶周围区域，至罐壁和底部边缘等区域水流速度较慢，而高固含的污泥往往粘度较高，在生产中提高湍流强度，主要依靠简单的提高搅拌机转速，导致搅拌轴、桨叶的扭矩增大导致设备损坏，所以传统浆化装置的浆化效果差。本实用新型的污泥浆化装置改变了湍流的方式，且相较于传统污泥浆化装置，无浆化机传动轴和桨叶(材质和加工工艺要求较高)，减少了浆化设备的投资成本；

(2)由于污水处理厂含水率80％污泥粘性较高，污泥浆化搅拌过程属于污泥粘滞区的强制摩擦混合搅拌，能耗较高，且对搅拌轴和桨叶磨损严重，维修程序复杂，维修成本较高；本实用新型的污泥浆化装置采用循环和射流搅拌相结合的方式，维修成本极低。

(3)污泥中的纤维和硬质杂物易磨损搅拌轴和桨叶，影响搅拌和传质的效果；本实用新型的污泥浆化装置采用湍流混合器实现污泥的稀释和一次混合均质，通过循环和射流搅拌实现装置内污泥的二次混合均质，两次混合均质显著降低了污泥的粘度，较传质效果较传统混合搅拌效果更好。

(4)根据市政污泥的高粘度特性，分段设置，每段有一个180°扭曲的固定螺旋叶片，相邻叶片为左旋和右旋两种，湍流混合器配置螺旋片数量为6个，根据原料污泥的性质决定，相邻的螺旋片旋转方向相反，并相错90°；稀释水在混合器前部、中部、后部设置注入口，混合器内部设置喷嘴，每个喷嘴上面15个10mm的喷淋头，对污泥进行分段喷淋稀释，其开口孔径却决于原料污泥的进泥量与含水率，提高了混合的均匀性，同时实现对污泥的剪切、旋转以及和稀释水的充分混合，相较于先稀释后湍流混合的方式，混合均质效果更好，减少了均质效果不佳导致管道堵塞的风险，可以实现对污泥的旋转与稀释水的充分混合。

(5)浆化装置二次混合均质采用射流混合，射流器垂直安装浆化装置顶部，不但实现了蒸汽与循环污泥的快速混合，也实现了循环污泥与一次均质污泥的快速混合，提高了混合均质效率和传热效率。

(5)本实用新型的污泥浆化装置中配备密度变送器和温度变送器，可以在线实时监测污泥的密度和温度，实现污泥含固率和温度实现在线监测和精准调控，确保浆化装置进料的含固率和温度满足厌氧消化罐的进料要求。

附图说明

图1为污泥浆化装置结构示意图。

图2为湍流混合器外观示意图。

图3为湍流混合器立体结构示意图。

图4为文丘里射流器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

实施例：本实用新型的污泥浆化装置，主要包括：浆化装置进料泵1、湍流混合器2、污泥二次混合器3、浆化装置内循环泵4、浆化装置出料泵5、浆化装置温度变送器6、浆化装置高低液位计7和浆化装置密度变送器8。

具体地，浆化装置进料泵1进料流量Q＝10m³/h，变频控制。

具体地，湍流混合器2如图2和图3所示，9为湍流混合器进泥口，10、11、12为稀释水进水口，13为混合出料口，17为螺旋片，18为单孔管；湍流混合器管径为DN150，流量为20～40m³/h，长度为1.5m；湍流混合器内螺旋片数量为6根，相邻的螺旋片旋转方向相反，并相错90°；稀释水在混合器前部、中部、后部设置注入口，混合器内部设置喷嘴，每个喷嘴上面15个10mm的喷淋头，对污泥进行分段喷淋稀释，提高了混合均匀性，实现对污泥的旋转和稀释水的充分混合；湍流混合器中稀释水流量按照原料污泥含水率计算稀释水量，设定稀释水阀的开度；同时，浆化装置中密度变送器反馈信号形成反馈开度，根据反馈开度调节稀释水量，实现对污泥稀释水量的在线实时精准调节。

具体地，浆化装置内循环泵4循环流量为Q＝10m3/h，变频控制，内循环泵在污泥浆化装置投运时保持常开的模式。

具体地，污泥内循环混合器采用文丘里射流器，如图4所示，14为循环污泥进口，15为蒸汽进口，16为出料口；射流器垂直安装浆化装置顶部，不但实现了蒸汽与循环污泥的快速混合，也实现了循环污泥与一次均质污泥的快速混合，提高了混合均质效率和传热效率。射流器公称直径为DN150，长度为766mm，蒸汽吸入口直径为DN50，蒸汽和浆化装置内循环污泥从射流器入口进入混合后到喷射腔体内形成高速喷射流体喷入浆化装置内，实现快速高效混合和快速射流；蒸汽调节阀的开度受到浆化装置中温度变送器的反馈调节。

具体地，浆化装置高低液位计6，高位设定值为3.5m，低液位设定值为0.3m。浆化装置中液位低于低液位时，出料泵停止运行，循环泵停止运行。

具体地，所述地浆化装置密度变送器8，采用法兰侧装式密度计，测量范围为0～2g/cm³，污泥密度的设定值为1.06～1.07g/cm³，密度不满足此要求时，浆化装置系统发出报警信号，并将此信号反聩给稀释水调节阀，通过调节稀释水调节阀的开度实现浆化装置含水率含固率的调节。

具体地，浆化装置内污泥的密度达到1.06～1.07g/cm³，温度达到38～40℃时，浆化污泥满足出料的要求，开启出料泵5，开始出料。

具体地，浆化装置内设计密度传送器和温度传送器，根据污泥含水率与密度的关系曲线图，当密度值低于设定值时，增大稀释水阀的开度，当密度值高于此设定值时，减小稀释水阀的开度，实现浆化后污泥含固率和温度的实时测量和精确调控。

具体地，基于实施例的浆化方法，包括如下步骤：

1)按照设定开度开启稀释水调节阀，然后开启浆化装置进料泵1，污泥与稀释水在湍流混合器2混合均质后进入浆化装置。

2)浆化装置中液位达到低液位时，开启内循环泵，按照设计开度开启蒸汽调节阀，循环浆化污泥开始射流循环和混合。

3)污泥密度的设定值为1.06～1.07g/cm³，密度不满足此要求时，浆化装置系统发出报警信号，并将此信号反聩给稀释水调节阀，通过调节稀释水调节阀的开度实现浆化装置含水率(含固率)的调节。

4)温度的设定值为38～40℃，温度不能满足要求时，浆化装置系统发出报警信号，并将此信号反馈给蒸汽调节阀，通过调节蒸汽调节阀的开度来实现浆化装置温度的调节。

5)浆化装置内污泥的密度达到1.06～1.07g/cm³，温度达到38～40℃时，浆化污泥满足出料的要求，开启出料泵5，开始出料。

Claims (8)

1.一种湍流混合器，其特征在于，湍流混合器由单孔管、稀释液喷射装置和旋切装置组成；所述稀释液喷射装置包括储存罐、喷嘴和输送泵，喷嘴垂直设置于单孔管上，并与管内联通，储存罐通过输送泵与喷嘴联通；旋切装置由左旋螺旋片和右旋螺旋片相互间隔连接设置在单孔管内，且相邻的左旋螺旋片和右旋螺旋片相错90°。

2.根据权利要求1所述湍流混合器，其特征在于，喷嘴至少设有三个，且均匀分布在单孔管上；所述喷嘴上设有10～15个喷淋头；左旋螺旋片和右旋螺旋片为180°扭曲的固定螺旋叶片。

3.一种基于权利要求1所述湍流混合器的污泥浆化装置，其特征在于，包括浆化装置进料泵(1)、湍流混合器(2)、污泥二次混合器(3)；所述浆化装置进料泵(1)与湍流混合器(2)的进料端联通；所述湍流混合器(2)的出料端与污泥二次混合器(3)联通。

4.根据权利要求3所述基于湍流混合器的污泥浆化装置，其特征在于，所述污泥二次混合器(3)包括污泥浆化罐体、污泥内循环混合器、浆化装置内循环泵(4)、浆化装置出料泵(5)、浆化装置温度变送器(6)、浆化装置高低液位计(7)和浆化装置密度变送器(8)；

所述污泥内循环混合器为射流器，其垂直设置在污泥浆化罐体顶部，并通过浆化装置内循环泵(4)与污泥浆化罐体下部联通；所述浆化装置出料泵(5)设置于污泥浆化罐体底部；所述浆化装置温度变送器(6)、浆化装置高低液位计(7)和浆化装置密度变送器(8)设置于污泥浆化罐体侧壁，用于监测浆化液的温度、液位和密度。

5.根据权利要求4所述基于湍流混合器的污泥浆化装置，其特征在于，所述污泥浆化装置还包括控制器，控制器用于控制浆化装置进料泵(1)、湍流混合器(2)、污泥内循环混合器、浆化装置内循环泵(4)、浆化装置出料泵(5)、浆化装置温度变送器(6)、浆化装置高低液位计(7)和浆化装置密度变送器(8)。

6.根据权利要求4所述基于湍流混合器的污泥浆化装置，其特征在于，所述污泥内循环混合器采用文丘里射流器，其入口分别连接蒸汽发生器和浆化装置内循环泵(4)，蒸汽和污泥浆化罐体中的内循环污泥从文丘里射流器入口进入混合后进入喷射腔体内形成高速喷射流体喷入污泥浆化罐体内。

7.根据权利要求5所述基于湍流混合器的污泥浆化装置，其特征在于，所述浆化装置温度变送器(6)沿污泥浆化罐体侧壁中部位置45°角插入到污泥浆化罐体中，长度为1.5m，且浆化装置温度变送器(6)通过控制器与蒸汽发生器通讯连接，用于控制蒸汽发生器的蒸汽调节阀，进而实现浆化装置温度的调节。

8.根据权利要求5所述基于湍流混合器的污泥浆化装置，其特征在于，所述浆化装置密度变送器(8)，采用法兰侧装式密度计，并且浆化装置密度变送器(8)通过控制器与稀释液储存罐通讯连接，用于控制稀释水调节阀，通过调节稀释水调节阀的开度实现污泥浆化罐体内污泥含水率的调节。