一种用于回收污泥焚烧灰渣中磷的浸提装置及方法与流程

本发明涉及污泥处理技术领域，具体涉及一种用于回收污泥焚烧灰渣中磷的浸提装置及方法。

背景技术：

污泥经高温焚烧后，在全球范围内每年产生约有170万t的焚烧灰，将富磷污泥经脱水再焚烧后，焚烧灰中磷含量可达8％～10％，可替代天然磷矿石。但是产生的焚烧灰大多数被填埋，能够回收利用的部分被用作烧结制砖，生产粘土的替代品和水泥的原材料等，其中有价值的磷酸盐未得到合理利用。

从污泥焚烧灰中回收磷的关键是使其从灰分中浸出，一般采用湿化学法处理焚烧灰，常用的浸出剂有无机酸、碱、有机酸和螯合剂等，湿化学法浸提过程相对简单，损失较少。磷的浸出效率取决于浸提剂的类型、浓度、液固比及污泥焚烧温度等；无机酸浸出磷，可以浸出84.3-100.0％的磷，因此得到广泛应用。因此，研究一种能够提高污泥然后灰烬中磷的浸提装置，是缓解当前磷资源短缺的问题的关键。

技术实现要素：

针对上述存在的技术问题，本发明提供了一种设计合理、运行可靠的用于回收污泥焚烧灰渣中磷的浸提装置及方法。

本发明的技术方案为：一种用于回收污泥焚烧灰渣中磷的浸提装置，包括安装架、酸浸组件、沉淀组件和动力组件；安装架包括底板和端板，底板上端竖直设置有3-6个滑动柱，端板中心位置是有贯穿孔，端板活动卡接在3-6个滑动柱顶端，底板上端设置有导向板，导向板上设置有齿条；酸浸组件包括提升板、酸浸筒、灰渣筒和混合构件，提升板边沿处设置有滑套，提升板通过滑套滑动套设在滑动柱上，且位于底板和端板之间，提升板两侧均通过齿辊连接有提升齿轮，齿辊与齿条啮合连接，酸浸筒固定设置在底板上，且位于提升板下端，酸浸筒顶端活动卡接有密封盖，酸浸筒侧壁上设置有加酸口，灰渣筒为多孔网筒，灰渣筒活动设置在酸浸筒内部，且灰渣筒顶端竖直设置有第一套管，第一套管分别贯穿酸浸筒和提升板，且第一套管顶端设置有第一带轮；混合构件活动设置在灰渣筒内部，用于混合灰渣与酸液，混合构件内部设置有下料管，下料管顶端贯穿第一套管，且设置有进料斗；沉淀组件包括沉淀筒和搅拌器，沉淀筒固定设置在底板上，且通过导管与酸浸筒连接，搅拌器通过搭接板固定设置在沉淀筒上端，搅拌器上设置有中空管，中空管的外壁上套设有第二带轮；动力组件包括提升电机、第一混合电机、第二混合电机和搅拌电机，提升电机设置有两个，两个提升电机分别与底板固定连接，且位于酸浸筒的两侧，两个提升电机的输出轴上均设置有第一齿轮，端板的两侧均设置有第二齿轮，两个第二齿轮与两个第一齿轮位置上下对应，且通过链条连接，提升齿轮与链条连接，第一混合电机和第二混合电机均固定设置在提升板上，且分别为第一带轮和混合构件提供动力，搅拌电机固定设置在搭接板上，且为第二带轮提供动力，提升电机、第一混合电机、第二混合电机和搅拌电机均由外部电源供电。

进一步地，混合构件包括第一安装盘和第一混合叶轮，第一安装盘活动设置在灰渣筒内部，第一混合叶轮设置有2-4个，2-4个第一混合叶轮均匀设置在第一安装盘底端外侧，第一安装盘顶端中心位置设置有第二套管，第二套管套设在第一套管和下料管之间，第二套管顶端贯穿第一套管，且设置有第三带轮，第三带轮与第二混合电机连接，使用时，通过第二混合电机带动第二套管转动，使得第一混合叶轮将污泥焚烧灰渣与酸溶液的混合物不断翻搅混合，提高污泥焚烧灰渣中磷的酸浸效率。

进一步地，灰渣筒内部设置有第二安装盘，第二安装盘位于第一安装盘下端，且位于第一混合叶轮的内侧，第二安装盘的上端中心位置设置有第三套管，第三套管套设在第二套管和下料管之间，第三套管外壁顶端套设有第一锥齿盘，第二带轮顶端设置有第二锥齿盘，提升板上固定设置有换向盒，换向盒套设在下料管外侧，换向盒内部转动设置有换向齿轮，换向齿轮分别与第二锥齿盘和第一锥齿盘啮合连接，第二安装盘底端均匀设置有2-4个第二混合叶轮，通过设置第二混合叶轮和换向齿轮，使得第二混合叶轮与第一混合叶轮的转动方向相反，大大提高了物料的混合效果。

进一步地，装置还包括控制器，控制器分别与提升电机、第一混合电机、第二混合电机和搅拌电机电性连接，通过设置控制器，提高了装置的自动化运行效果，节省了人力，提高了生产效率，降低了生产成本。

进一步地，第二混合叶轮与第一混合叶轮位于同一水平面上，且各个第二混合叶轮和各个第一混合叶轮在水平面上一一对应，通过设置同一水平面上的第二混合叶轮与第一混合叶轮，且转动方向相反，减少了物料混合死角，使物料混合更加均匀。

进一步地，滑套与滑动柱连接处设置有滑动滚珠；通过设置滑动滚珠，减少了滑套与滑动柱的摩擦，提高了提升电机功率的传递效率，降低了功率损耗，同时也减少了滑套与滑动柱的磨损。

一种用于回收污泥焚烧灰渣中磷的浸提方法，包括以下步骤：

s1、将装置各用电设备分别与外部电源连接，然后将污泥焚烧灰渣通过下料管上的下料斗注入灰渣筒中，然后通过酸浸筒上的加酸口向酸浸筒投加酸溶液，对灰渣筒中的污泥焚烧灰渣进行浸泡；

s2、通过控制器分别控制第一混合电机和第二混合电机开启，第二混合电机带动第二套管转动，利用第一混合叶轮对物料进行混合搅拌，同时在换向齿轮的作用下，第二混合叶轮保持与第一混合叶轮相反的方向转动，对物料进行混合搅拌；

s3、通过控制器控制提升电机和第一混合电机开启，提升电机带动链条转动，使得提升板上的提升齿轮转动，齿辊在提升齿轮的带动作用下，在导向板上上下移动，进而使得提升板带动灰渣筒在酸浸筒不断上下移动，酸浸液通过灰渣筒上的通孔流向酸浸筒，同时第一混合电机带动第一套管转动，使得灰渣筒转动，将酸浸液不断甩出，灰渣停留在灰渣筒中；

s4、酸浸完毕后，将酸浸筒中的溶液通过导管注入沉淀筒中，并通过控制器控制搅拌电机启动，带动搅拌器转动；此时，通过空管向沉淀筒中注入碱液，并调节溶液ph，使污泥焚烧灰渣中的无机磷转化为晶体沉淀。

s5、沉淀完毕后，断开外部电源，收集沉淀筒中形成的沉淀物质即可。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的装置结构设计合理、操作简单、能耗低、成本低，易于实现工业化生产；使用本发明能够对污泥燃烧灰烬中的磷进行最大限度的回收，使污泥固体废物得到资源化回收利用；通过本发明的混合构件，能够显著提高污泥焚烧灰烬与硫酸溶液的混合效率，有利于提高酸浸液中磷的含量，为后续磷的沉淀收集处理奠定了基础；本发明的方法在对磷的浸提过程中，合理选用浸出液的种类、浓度以及投加比例，使得污泥酸浸液中磷酸根的含量达到最大，同时使用磷酸铵镁对磷酸根进行沉淀回收，回收过程中无二次污染产生，本发明的方法更加合理。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的左视图；

图3是本发明的俯视图；

图4是图1中a处的结构示意图；

图5是图1中b处的结构示意图；

图6是本发明的提升板与导向板的连接示意图；

图7是本发明的第二安装盘与第一安装盘的连接示意图；

其中，1-安装架、10-底板、11-端板、110-贯穿孔、12-滑动柱、13-导向板、130-齿条、2-酸浸组件、20-提升板、200-滑套、201-齿辊、202-提升齿轮、21-酸浸筒、210-密封盖、211-加酸口、22-灰渣筒、220-第一套管、221第一带轮、23-混合构件、230-下料管、2300-进料斗、231-第一安装盘、232-第一混合叶轮、233-第二套管、234-第三带轮、24-第二安装盘、240-第三套管、241-第一锥齿盘、242-第二锥齿盘、243-换向盒、244-换向齿轮、245-第二混合叶轮、3-沉淀组件、30-沉淀筒、31-搅拌器、310-搭接板、311-中空管、312-第二带轮、4-动力组件、40-提升电机、400-第一齿轮、401-第二齿轮、402-链条、41-第一混合电机、42-第二混合电机、43-搅拌电机。

具体实施方式

实施例：如图1、2、6所示的一种用于回收污泥焚烧灰渣中磷的浸提装置，包括安装架1、酸浸组件2、沉淀组件3、动力组件4和控制器；安装架1包括底板10和端板11，底板10上端竖直设置有4个滑动柱12，端板11中心位置是有贯穿孔110，端板11活动卡接在4个滑动柱12顶端，底板10上端设置有导向板13，导向板13上设置有齿条130；

如图1、2、3、4、5、7所示，酸浸组件2包括提升板20、酸浸筒21、灰渣筒22和混合构件23，提升板20边沿处设置有4个滑套200，提升板20通过滑套200滑动套设在滑动柱12上，且位于底板10和端板11之间，滑套200与滑动柱12连接处设置有滑动滚珠；通过设置滑动滚珠，减少了滑套200与滑动柱12的摩擦，提高了提升电机40功率的传递效率，降低了功率损耗，同时也减少了滑套200与滑动柱12的磨损；提升板20两侧均通过齿辊201连接有提升齿轮202，齿辊201与齿条130啮合连接，酸浸筒21固定设置在底板10上，且位于提升板20下端，酸浸筒21顶端活动卡接有密封盖210，酸浸筒21侧壁上设置有加酸口211，灰渣筒22为多孔网筒，灰渣筒22活动设置在酸浸筒21内部，且灰渣筒22顶端竖直设置有第一套管220，第一套管220分别贯穿酸浸筒21和提升板20，且第一套管220顶端设置有第一带轮221；混合构件23活动设置在灰渣筒22内部，用于混合灰渣与酸液，混合构件23内部设置有下料管230，下料管230顶端贯穿第一套管220，且设置有进料斗2300；混合构件23包括第一安装盘231和第一混合叶轮232，第一安装盘231活动设置在灰渣筒22内部，第一混合叶轮232设置有3个，3个第一混合叶轮232均匀设置在第一安装盘231底端外侧，第一安装盘231顶端中心位置设置有第二套管233，第二套管233套设在第一套管220和下料管230之间，第二套管233顶端贯穿第一套管220，且设置有第三带轮234，第三带轮234与第二混合电机42连接，使用时，通过第二混合电机42带动第二套管233转动，使得第一混合叶轮232将污泥焚烧灰渣与酸溶液的混合物不断翻搅混合，提高污泥焚烧灰渣中磷的酸浸效率；灰渣筒22内部设置有第二安装盘24，第二安装盘24位于第一安装盘231下端，且位于第一混合叶轮232的内侧，第二安装盘24的上端中心位置设置有第三套管240，第三套管240套设在第二套管233和下料管230之间，第三套管240外壁顶端套设有第一锥齿盘241，第二带轮234顶端设置有第二锥齿盘242，提升板20上固定设置有换向盒243，换向盒243套设在下料管230外侧，换向盒243内部转动设置有换向齿轮244，换向齿轮244分别与第二锥齿盘242和第一锥齿盘241啮合连接，第二安装盘24底端均匀设置有3个第二混合叶轮245，通过设置第二混合叶轮245和换向齿轮244，使得第二混合叶轮245与第一混合叶轮232的转动方向相反，大大提高了物料的混合效果；第二混合叶轮245与第一混合叶轮232位于同一水平面上，且各个第二混合叶轮245和各个第一混合叶轮232在水平面上一一对应，通过设置同一水平面上的第二混合叶轮245与第一混合叶轮232，且转动方向相反，减少了物料混合死角，是物料混合更加均匀；

如图1、3所示，沉淀组件3包括沉淀筒30和搅拌器31，沉淀筒30固定设置在底板10上，且通过导管与酸浸筒21连接，搅拌器31通过搭接板310固定设置在沉淀筒30上端，搅拌器31上设置有中空管311，中空管311的外壁上套设有第二带轮312；

如图1、2所示，动力组件4包括提升电机40、第一混合电机41、第二混合电机42和搅拌电机43，提升电机40设置有两个，两个提升电机40分别与底板10固定连接，且位于酸浸筒21的两侧，两个提升电机40的输出轴上均设置有第一齿轮400，端板11的两侧均设置有第二齿轮401，两个第二齿轮401与两个第一齿轮400位置上下对应，且通过链条402连接，提升齿轮202与链条402连接，第一混合电机41和第二混合电机42均固定设置在提升板20上，且分别为第一带轮221和混合构件23提供动力，搅拌电机43固定设置在搭接板310上，且为第二带轮312提供动力，提升电机40、第一混合电机41、第二混合电机42和搅拌电机43均由外部电源供电；控制器分别与提升电机40、第一混合电机41、第二混合电机42和搅拌电机43电性连接，通过设置控制器，提高了装置的自动化运行效果，节省了人力，提高了生产效率，降低了生产成本；提升电机40选用东莞宝戈玛工业设备有限公司生产的3ik15gn-c型单相异步电动机，第一混合电机41、第二混合电机42和搅拌电机43均选用沈阳电机集团生产的y2系列三相异步电动机；控制器选用三菱fx2nc-96mt型可编程控制器。

利用上述实施例的装置回收污泥焚烧灰渣中磷的浸提方法，包括以下步骤：

s1、将装置各用电设备分别与外部电源连接，然后将污泥焚烧灰渣通过下料管230上的下料斗2300注入灰渣筒22中，然后通过酸浸筒21上的加酸口211向酸浸筒21投加酸溶液，对灰渣筒22中的污泥焚烧灰渣进行浸泡；酸溶液为0.2mol/l的h2so4溶液，且h2so4溶液的投加比例为60ml/g；

s2、通过控制器分别控制第一混合电机41和第二混合电机41开启，第二混合电机41带动第二套管233转动，利用第一混合叶轮232对物料进行混合搅拌，同时在换向齿轮244的作用下，第二混合叶轮245保持与第一混合叶轮232相反的方向转动，对物料进行混合搅拌；

s3、通过控制器控制提升电机40和第一混合电机41开启，提升电机40带动链条402转动，使得提升板20上的提升齿轮202转动，齿辊201在提升齿轮202的带动作用下，在导向板13上上下移动，进而使得提升板20带动灰渣筒22在酸浸筒21不断上下移动，酸浸液通过灰渣筒22上的通孔流向酸浸筒21，同时第一混合电机41带动第一套管220转动，使得灰渣筒22转动，将酸浸液不断甩出，灰渣停留在灰渣筒22中；

s4、酸浸完毕后，将酸浸筒21中的溶液通过导管注入沉淀筒30中，并通过控制器控制搅拌电机43启动，带动搅拌器31转动；此时，通过空管311向沉淀筒30中注入碱液，并调节溶液ph至9.5，使污泥焚烧灰渣中的无机磷转化为晶体沉淀，碱液为磷酸铵镁溶液，溶液中n(mg):n(p)＝1.2；调节溶液ph所用调节剂为氢氧化钠溶液，

s5、沉淀处理30min，沉淀完毕后，断开外部电源，收集沉淀筒30中形成的沉淀物质即可。

实验例：通过上述实施例的装置对我国北方某生活污水处理厂处理后的剩余污泥焚烧灰烬中的磷进行浸提，将检测，当使用硫酸对污泥焚烧灰烬进行酸浸时，上清液中磷酸根的含量可达80％以上，有利于磷的回收；使用map对上清液中的磷进行回收时，可使磷的回收率变高达94.22％；可见通过本发明能够有效提出污泥焚烧灰烬中的磷，从而实现了污泥固体废弃物的资源化回收利用。