申請日2015.10.18

　　公開(公告)日2016.01.20

　　IPC分類號C02F11/12; C02F11/18

　　摘要

　　本發明公開一種加壓加熱擊打分流式污泥脫水裝置，包括污泥預熱池、活塞加壓升溫發射罐、擊打分流履帶、脫水污泥存儲池和分離水收集池，污泥預熱池與活塞加壓升溫發射罐通過間歇式給料輸送裝置相連;運行時機械臂周期性推動活塞壓縮污泥發射到擊打分流履帶上，鋼制履帶均勻布設錐形釘齒，正上方的鋼板與履帶之間保留最小處的漸縮縫隙，使上行污泥受到擠壓進一步脫水。本發明一方面能根據不同泥種及脫水要求，設定循環脫水的次數，以達到預定的污泥含水率。另一方面，污泥經過此裝置脫水，污泥的保水受到破壞，對于其后續處理有很好的預處理意義。

　　權利要求書

　　1.一種加壓加熱擊打分流式污泥脫水裝置，包括污泥預熱池、活塞加壓升溫發射罐、擊打分流履帶、脫水污泥存儲池和分離水收集池，其特征在于：所述污泥預熱池包括磚砌混凝土污泥池體，在磚砌混凝土污泥池體內設電力水熱加熱層，電力水熱加熱層內設加熱電爐絲，通過溫度傳感器自動控制磚砌混凝土污泥池體內溫度，磚砌混凝土污泥池體與活塞加壓升溫發射罐通過間歇式給料輸送泵相連;活塞加壓升溫發射罐包括發射罐抗壓罐體和活塞，發射罐抗壓罐體由長圓柱形的無縫抗壓鋼管構成，在長圓柱形的無縫抗壓鋼管的末端管道為一段漸縮式管道，漸縮式管道的噴射口處設有可控開關，當推動置于發射罐抗壓罐體中的活塞時能將進入發射罐抗壓罐體中的預熱污泥發射到擊打分流履帶上;所述擊打分流履帶為上行環形的履帶，履帶均勻布設有錐形釘齒，履帶上設向下的細小液體導游槽，液體導游槽包括豎向導游槽和斜向導游槽，豎向導游槽與斜向導游槽為交錯分布，便利于脫離水分的向下分流，履帶四周用鋼板包圍，在位于履帶頂部上方的鋼板且正對履帶頂部的那個面上設有尖齒，尖齒與履帶布設有的錐形釘齒能使從其之間上行的污泥受到擠壓而進一步脫水，在位于履帶的底部下方設有刮泥板和引流板，在位于刮泥板下面設有承接水槽，刮泥板下端固定在承接水槽中，引流板下端固定在刮泥板支架上，刮泥板支架下端固定在位于履帶下方的鋼板上，在位于履帶下方的鋼板上設置傳送帶，履帶上掉下的脫水污泥和刮泥板將履帶上刮下的脫水污泥能掉到傳送帶上，引流板將履帶上分離的水引導進入承接水槽中，承接水槽中的污水經脫離水輸送裝置、通過收集池進水口輸送到分離水收集池，所述分離水收集池包括分離水磚砌混凝土池體和收集池出水口，污水經分離水磚砌混凝土池體澄清后獲得的達標水經收集池出水口排出;脫水污泥經脫水污泥輸送機構輸送到脫水污泥存儲池，所述脫水污泥存儲池包括污泥池體，用于接收經輸送機構輸送到的脫水污泥，在污泥池體設置溫度傳感器以監控池內的溫度，在污泥池體的下方設出料口，出料口與傳送帶相通。

　　2.根據權利要求1所述的一種加壓加熱擊打分流式污泥脫水裝置，其特征在于，所述的污泥池預熱設計的主體為磚砌混凝土污泥池體，設于高于活塞加壓升溫發射罐的平臺之上，內部設電力水熱加熱層，磚砌混凝土污泥池體上設有污泥的進料口、溫度控制開關和間歇式給料輸送泵，池體內的四周為電力水熱加熱層，電力水熱加熱層為密封鋼體結構，內設加熱電爐絲，通過溫度傳感器自動控制水體溫度，在電力水熱加熱層靠近池體一側布設保溫隔熱層，內側直接通過鋼板加傳熱到池內污泥，電力水熱加熱層內同時設有進排水閥及安全閥，當池內污泥達到預設溫度時，通過間歇式給料輸送泵開始向活塞加壓升溫發射罐間歇性輸送污泥，進料口設于磚砌混凝土污泥池體上方，設密封蓋子，磚砌混凝土污泥池體內設上中下三個溫度傳感器，能全面監測池內污泥的溫度狀況，電力水熱加熱層內設單個溫度傳感器并設加熱控制開關，用于保證控制電力水熱加熱層始終處于預設溫度。

　　3.根據權利要求1或2所述的一種加壓加熱擊打分流式污泥脫水裝置，其特征在于，所述的發射罐抗壓罐體設有發射罐抗壓罐體進料口、壓力表和溫度表。

　　4.根據權利要求1或2所述的一種加壓加熱擊打分流式污泥脫水裝置，其特征在于，所述的擊打分流履帶，為一條順時針循環的履帶，垂直傾斜30°，履帶設有傳動電機、傳動輪、錐形釘齒、導游槽、刮泥板和引流板，傳動電機帶動履帶順時針循環轉動，錐形釘齒均勻垂直布設于履帶上，當污泥經噴射作用擊打在履帶上后，錐形釘齒能在增加污泥結構破壞力的同時減小污泥濺射程度，并能防止污泥下滑，此時污泥保水結構受到第三次破壞，擊打后，污泥的泥水產生分離，履帶上劃設豎向和斜向交縱的液體導游槽，便于脫離水分的向履帶邊緣并向下分流，污泥隨著履帶上行，履帶四周用鋼板包圍，保證少量濺射污泥無法逃離，在履帶正上方的鋼板與履帶之間保留漸縮縫隙作為擠壓脫水口，在位于擠壓脫水口處的履帶正上方的鋼板底面設有尖齒，其與履帶釘齒正好錯開，上行污泥在履帶的帶動下在擠壓脫水口處進行擠壓進一步脫水，脫除的水分順液體導游槽向履帶下方流動，擠壓后的泥餅在重力作用下從履帶掉落到位于履帶下方的鋼板上所設置的傳送帶上。

　　說明書

　　一種加壓加熱擊打分流式污泥脫水裝置

　　技術領域

　　本發明涉及一種加壓加熱擊打分流式污泥脫水裝置，尤其涉及一種具有較高可控性及脫水效率的污泥脫水反應器。

　　背景技術

　　隨著城市化進程的加速，特別是城市污水處理設施的大力推廣建設，各種城市污泥量不斷增加(包括生活污水污泥、工業廢水污泥、給水污泥及城市管道污泥等)，隨之而來的是一系列污泥處理方法的應運而生。污泥是由細菌菌體、無機顆粒、有機殘片、膠體等組成的極其復雜的非均質體，是一種介于液體和固體之間的濃稠物。污泥中含有大量的有毒有害物質，處理處置不當極易造成二次污染，危害環境及人類健康。污泥處理已經成為繼污水處理之后另一個社會高度關注且頭痛的問題。

　　我國關于污泥處理的規劃管理不夠完善，資金投入及研究相對落后。目前污泥主要的處理處置方法有焚燒、固化、填埋、堆肥等。幾種方法各有優缺點及針對性。但無論哪一種處理方法，都不可避免的要面對一個現實和尷尬，那就是污泥的含水率太高的問題(污泥處理廠的濃縮污泥含水率可達98%以上，脫水污泥泥餅的含水率也在80%以上)。

　　污泥焚燒法具有最好的污泥減量化效果，且對于病原微生物的殺滅效果也極好，但是，如果污泥含水量太高，那么將大大的增加其焚燒處理的成本;填埋是最為直接的污泥處置措施，同樣對于污泥含水量有嚴格的要求，中華人民共和國城鎮建設行業標準CJ/T249-2007《城鎮污水處理廠污泥處置-混合填埋泥質》規定，污泥用于混合填埋時，其污泥含水率必須≦60%;堆肥是目前污泥資源化前景最好的一種處理方法，其面臨的兩個最大挑戰，一個是污泥中以重金屬為首的有毒有害處理的處理，另一個就是做為原料的污泥含水率太高的問題。一般污泥好氧堆肥要求進料的含水率為50%-60%之間，太高的含水率將導致污泥含氧量不足，導致厭氧發臭的發生從而影響堆肥的腐熟度及堆肥品質;固化主要做為填埋處理的前處理，主要原因也是因為污泥中的水分極大的限制了污泥的填埋穩定性。

　　因此，無論是采用何種污泥處理處置方式，污泥中的高含水率都是一個限制性的因素。污泥脫水也是目前污泥處理的重要研究課題。

　　目前污泥脫水主要的方法有真空脫水法、機械壓榨脫水法及離心脫水法。單獨的真空脫水法的脫水效率較低，只能將水份脫至70%左右。離心脫水法無法很好的脫除污泥的毛細水、表面吸附水及內部水，脫水效率較低，也只能將污泥脫水至70%以上。機械壓榨脫水法脫水效率相對較好，可將水分脫至60%左右，但耗能較大，若要進一步脫水，則需要對污泥進行預先的調理或者增加其它的處理方式，有人將超聲波處理與滾壓脫水結合在一起，可進一步將污泥含水率降到50%以下，但其投入則大大增加。

　　本次設計的反應器基本原理是：污泥初步預熱，經機械活塞加壓升溫，然后依靠活塞噴射突然降壓解離污泥膠體結構，最后污泥擊打旋轉上升的金屬履帶實現固液分流，分流固體多次經過上述步驟實現多次固液分流。通過快速測定分離固體的含水率設定循環處理次數，以達到既定的脫水效率。污泥含水率最低可脫到30%-50%。分流脫除的水份經收集后進行處理后達標排放。

　　本設計的優點在于污泥經過預熱、加壓升溫后，其污泥膠體結構受到第一次破壞;再經過噴射降壓之后，由于壓力的突然降低，污泥的毛細水、表面吸附水及細胞內部水得到第二次破壞;最后在高速噴射擊打的作用下，污泥的結構受到第三次破壞。污泥通過多次重復這三次破壞，其保水結構受到強力破壞。經過重力分流、擠壓即能實現高效脫水。

　　發明內容

　　鑒于目前污泥處理，特別是污泥脫水所面臨的上述問題，本發明的目的是要設計一種三重破壞污泥保水結構并通過簡易機械分流即可實現高效脫水的反應器。

　　本發明的目的是這樣實現的，所述的一種加壓加熱擊打分流式污泥脫水裝置，包括污泥預熱池、活塞加壓升溫發射罐、擊打分流履帶、脫水污泥存儲池和分離水收集池，其特征在于：所述污泥預熱池包括磚砌混凝土污泥池體，在磚砌混凝土污泥池體內設電力水熱加熱層，電力水熱加熱層內設加熱電爐絲，通過溫度傳感器自動控制磚砌混凝土污泥池體內溫度，磚砌混凝土污泥池體與活塞加壓升溫發射罐通過間歇式給料輸送泵相連;活塞加壓升溫發射罐包括發射罐抗壓罐體和活塞，發射罐抗壓罐體由長圓柱形的無縫抗壓鋼管構成，在長圓柱形的無縫抗壓鋼管的末端管道為一段漸縮式管道，漸縮式管道的噴射口處設有可控開關，當推動置于發射罐抗壓罐體中的活塞時能將進入發射罐抗壓罐體中的預熱污泥發射到擊打分流履帶上;所述擊打分流履帶為上行環形的履帶，履帶均勻布設有錐形釘齒，履帶上設向下的細小液體導游槽，液體導游槽包括豎向導游槽和斜向導游槽，豎向導游槽與斜向導游槽為交錯分布，便利于脫離水分的向下分流，履帶四周用鋼板包圍，在位于履帶頂部上方的鋼板且正對履帶頂部的那個面上設有尖齒，尖齒與履帶布設有的錐形釘齒能使從其之間上行的污泥受到擠壓而進一步脫水，在位于履帶的底部下方設有刮泥板和引流板，在位于刮泥板下面設有承接水槽，刮泥板下端固定在承接水槽中，引流板下端固定在刮泥板支架上，刮泥板支架下端固定在位于履帶下方的鋼板上，在位于履帶下方的鋼板上設置傳送帶，履帶上掉下的脫水污泥和刮泥板將履帶上刮下的脫水污泥能掉到傳送帶上，引流板將履帶上分離的水引導進入承接水槽中，承接水槽中的污水經脫離水輸送裝置、通過收集池進水口輸送到分離水收集池，所述分離水收集池包括分離水磚砌混凝土池體和收集池出水口，污水經分離水磚砌混凝土池體澄清后獲得的達標水經收集池出水口排出;脫水污泥經脫水污泥輸送機構輸送到脫水污泥存儲池，所述脫水污泥存儲池包括污泥池體，用于接收經輸送機構輸送到的脫水污泥，在污泥池體設置溫度傳感器以監控池內的溫度，在污泥池體的下方設出料口，出料口與傳送帶相通。

　　所述的污泥池預熱設計的主體為磚砌混凝土污泥池體，設于高于活塞加壓升溫發射罐的平臺之上，內部設電力水熱加熱層，磚砌混凝土污泥池體上設有污泥的進料口、溫度控制開關和間歇式給料輸送泵，池體內的四周為電力水熱加熱層，電力水熱加熱層為密封鋼體結構，內設加熱電爐絲，通過溫度傳感器自動控制水體溫度，在電力水熱加熱層靠近池體一側布設保溫隔熱層，內側直接通過鋼板加傳熱到池內污泥，電力水熱加熱層內同時設有進排水閥及安全閥，當池內污泥達到預設溫度時，通過間歇式給料輸送泵開始向活塞加壓升溫發射罐間歇性輸送污泥，進料口設于磚砌混凝土污泥池體上方，設密封蓋子，磚砌混凝土污泥池體內設上中下三個溫度傳感器，能全面監測池內污泥的溫度狀況，電力水熱加熱層內設單個溫度傳感器并設加熱控制開關，用于保證控制電力水熱加熱層始終處于預設溫度。

　　所述的發射罐抗壓罐體設有發射罐抗壓罐體進料口、壓力表和溫度表。

　　所述的擊打分流履帶，為一條順時針循環的履帶，垂直傾斜30°，履帶設有傳動電機、傳動輪、錐形釘齒、導游槽、刮泥板和引流板，傳動電機帶動履帶順時針循環轉動，錐形釘齒均勻垂直布設于履帶上，當污泥經噴射作用擊打在履帶上后，錐形釘齒能在增加污泥結構破壞力的同時減小污泥濺射程度，并能防止污泥下滑，此時污泥保水結構受到第三次破壞，擊打后，污泥的泥水產生分離，履帶上劃設豎向和斜向交縱的液體導游槽，便于脫離水分的向履帶邊緣并向下分流，污泥隨著履帶上行，履帶四周用鋼板包圍，保證少量濺射污泥無法逃離，在履帶正上方的鋼板與履帶之間保留漸縮縫隙作為擠壓脫水口，在位于擠壓脫水口處的履帶正上方的鋼板底面設有尖齒，其與履帶釘齒正好錯開，上行污泥在履帶的帶動下在擠壓脫水口處進行擠壓進一步脫水，脫除的水分順液體導游槽向履帶下方流動，擠壓后的泥餅在重力作用下從履帶掉落到位于履帶下方的鋼板上所設置的傳送帶上。

　　具體地說，本發明設計主要由以下技術設計方案實現：加壓加熱擊打分流式污泥脫水裝置由污泥預熱池設計、活塞加壓升溫發射罐設計、擊打分流履帶設計、脫水污泥存儲池設計、分離水收集池等部分組成。污泥預熱池設計的主體為磚砌混凝土方形池體，內部設電力水熱加熱層，與活塞加壓升溫發射罐通過間歇式給料輸送裝置相連;活塞加壓升溫發射罐由長圓柱形的無縫抗壓鋼管構成，末端管道設為漸縮樣式，噴射口設可控開關，運行時機械臂周期性推動活塞壓縮發射罐空間，使發射罐壓力迅速升高，里面的污泥由于壓力作用溫度進一步提升，污泥毛細結構、細胞膜等保水結構得到破壞，噴射時由于壓力突然降低，其保水結構受到二次破壞，脫水能力大大提升，罐體上設溫度壓力顯示表盤;擊打分流履帶設計為寬度50cm,垂直傾斜30°的上行式環形鋼制履帶，鋼制履帶均勻布設高度3cm的錐形釘齒，用于增加破壞力度并且減小污泥濺射程度，履帶上劃設向下的細小液體導游槽，便利于脫離水分的向下分流，履帶四周用鋼制鐵板包圍，保證濺射少量濺射污泥無法逃離，正上方的鐵板與履帶之間保留最小處0.2cm的漸縮縫隙，使上行污泥受到擠壓進一步脫水，履帶正下方設刮泥板和引流板，用于將分流的液體和固體分別刮離;脫水污泥存儲池設計的主體為磚砌混凝土方形池體，用于接收由履帶上脫落的脫水污泥，存儲池的下方設出料口，出料口與傳送帶相通，若有需要進一步脫水則可通過傳送帶將污泥送至上述污泥池預熱設計單元進行再次處理直到達到脫水要求;分離水收集池主體是一個密封混凝土磚砌方形池體，池體設進水口和出水口。分離水外接成熟的二級污水生化處理單元。分離污水經處理后達標排放。

　　所述的污泥池預熱設計的主體為磚砌混凝土方形池體，設于高于發射罐的平臺之上，池體上設有污泥的進料口、溫度控制開關、熱電偶、電力水熱層、間歇式給料輸送泵。池體四周為電力水熱層，水熱層為密封鋼體結構，內設加熱電爐絲，通過溫度控制系統自動控制水體溫度。水熱層靠近池體一側布設保溫隔熱層，內側直接通過鋼板加傳熱到池內污泥，水熱層內同時設有進排水閥及安全氣閥。當池內污泥達到預設溫度時，通過間歇式給料輸送裝置開始向活塞加壓升溫發射罐間歇性輸送污泥。進料口設于池體上方，設密封蓋子。污泥池內設上中下三個溫度傳感器，能全面監測池內污泥的溫度狀況，水熱層內設單個溫度傳感器并設加熱控制開關，用于保證控制水熱層始終處于預設溫度。

　　所述的活塞加壓升溫發射罐，主體由長圓柱形的無縫抗壓鋼管構成，末端設置一定長度的漸縮管道，并與設有可控開關的噴射口相連。發射罐設有進料口、噴射口、周期性壓縮活塞、壓力表、溫度表等裝置。污泥由上述污泥池的間歇式給料輸送裝置進入發射罐，一次進料后，機械臂開始快速推動活塞壓縮發射罐并帶動污泥向發射罐發射口移動，污泥的壓力和溫度在壓力作用下進一步提升，其毛細結構、細胞膜等保水結構受到第一次破壞，當壓力達到發射口預設壓力時，發射口打開，污泥在壓力作用下向外噴射，污泥在突然的壓力釋放下，其保水結構受到第二次破壞，脫水能力得到較大提升。進料口設于發射罐上方，壓力表及溫度表設于罐體上，發射口采用智能控制模式，可預設開關頻率。

　　所述的擊打分流履帶，為一條順時針循環的履帶，垂直傾斜30°，設有履帶設有傳動電機、傳動輪、錐形釘齒、導游槽、刮泥板和引流板，傳動電機帶動履帶順時針循環轉動，錐形釘齒均勻垂直布設于履帶上，當污泥經噴射作用擊打在履帶上后，錐形釘齒能在增加污泥結構破壞力的同時減小污泥濺射程度，并能防止污泥下滑，此時污泥保水結構受到第三次破壞，擊打后，污泥的泥水產生分離，履帶上劃設豎向和斜向交縱的液體導游槽，便于脫離水分的向履帶邊緣并向下分流，污泥隨著履帶上行，履帶四周用鋼板包圍，保證少量濺射污泥無法逃離，在履帶正上方的鋼板與履帶之間保留漸縮縫隙作為擠壓脫水口，在位于擠壓脫水口處的履帶正上方的鋼板底面設有尖齒，其與履帶釘齒正好錯開，上行污泥在履帶的帶動下在擠壓脫水口處進行擠壓進一步脫水，脫除的水分順液體導游槽向履帶下方流動，擠壓后的泥餅在重力作用下從履帶掉落到位于履帶下方的鋼板上所設置的傳送帶上。所述的擊打分流履帶，其主體是一條順時針循環的鋼制履帶，寬度50cm,垂直傾斜30°。長3cm的錐形釘齒均勻垂直布設于鋼制履帶上。正上方的鐵板與履帶之間保留最小處0.2cm的漸縮縫隙。刮泥板和引流板設于履帶正下方，刮泥板可將粘附在履帶上的污泥刮落，引流板將分離的液體引流至履帶下方的承接水槽內最終排至廢水池內。

　　所述的脫水污泥存儲池設計為敞開式混凝土磚砌方形池體。池體設有出料口及數顯溫度傳感器。出料口位于池體下方，設有限高板，與傳送帶相連。由擊打分流履帶上脫落的脫水污泥經傳送帶由上方輸送至脫水污泥存儲池內，若污泥含水率達到要求，則通過池子下文的傳送帶經限高板作用后輸送出去，若沒有達到要求，則通過傳送帶輸送至污泥預熱池再次進行脫水處理。溫度傳感器設于池體的上中下位置，有助于全面了解脫水污泥的溫度狀況，這對于把握污泥的下一部處理有一定的意義。

　　所述的分離水收集池，其主體是一個密封混凝土磚砌方形池體，池體設進水口和出水口。分離水外接成熟的二級污水生化處理單元，此處不做知識產權保護。分離污水經處理后達標排放。

　　本發明設計具有較高的可控性，如污泥預熱溫度可控，發射罐壓力可控，污泥脫水程度可控等。就其在污泥脫水方面的作用，一方面，裝置可以根據不同的污泥種類及脫水程度要求，設定循環脫水的次數，以達到預定的污泥含水率。另一方面，污泥經過此裝置脫水，污泥的膠體結構、微生物細胞膜、纖維結構等都受到破壞，對于其后續處理，特別是堆肥處理具有很好的預處理意義(首先由于含水率較低，污泥不需要晾曬即可直進行堆肥;其次由于污泥結構的破壞，其通風供氧能力變強，纖維等生物大分子的破壞更是可以大大縮短發酵腐熟的周期并提高堆肥品質)。