一种塞流回转箱式超声波破解污泥预处理装置的制作方法

本实用新型涉及一种污泥处理系统，尤其涉及一种超声波耦合碱解污泥预处理装置。

背景技术：

目前，市政污水处理厂多数采用活性污泥法处理污水，该工艺产出污泥量很大，污泥中含有大量微生物、有机残骸、无机粒子等复杂物质，如果处理不当会对环境带来严重的污染。污泥处理方法有厌氧消化、好氧消化和污泥堆肥等，其中最常用的是厌氧消化，但是由于污泥中存在难降解物质，因此消化停留时间较长。

超声耦合碱解预处理污泥技术可破解污泥中难降解、结构稳定的微生物细胞壁，使微生物细胞内有机物质溢出到污泥中，该预处理技术可缩短后续厌氧消化停留时间，增加生物产气量，是一种高效的污泥消化预处理技术。

传统的超声波破解污泥预处理装置主要有探头式和槽式两种，探头式反应器换能器探头没于液面下，该装置声强大，处理效果好，但处理量有限，探头易腐蚀，而传统的槽式反应器将换能器探头置于反应器底部，该种装置能耗较小，处理量较大，且应用简单方便。

目前，传统的超声耦合碱解预处理污泥技术仅限于实验室，不能适应于工业规模的生产应用。

技术实现要素：

本实用新型的目的是解决传统超声破解污泥设备处理量小、声波辐射均匀度低、不能连续处理、高能耗且预处理工艺流程不成熟，不能适应于工业规模的生产应用的问题。提供一种低功率密度、处理量较大、处理效果较好、污泥处理均匀、连续式运行和功率可调的一种塞流回转箱式超声波破解污泥预处理装置与工艺，从而提高污泥消化效率，降低处理成本。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出的一种塞流回转箱式超声波破解污泥预处理装置，包括原泥储池系统、加碱搅拌系统和处理后污泥储池系统；所述原泥储池系统包括一个储泥池，所述储泥池内设有的一套底部加热盘管、一套搅拌设施和一台输泥螺杆泵；所述加碱搅拌系统包括一个污泥罐、一台罐内搅拌机和一套液位自动监测控制装置；所述处理后污泥储池系统与所述原泥储池系统的结构相同；所述原泥储池系统的输泥螺杆泵通过管路连接至所述污泥罐的进口，所述处理后污泥储池系统的输泥螺杆泵通过管路连接至后续的厌氧消化工艺系统；所述加碱搅拌系统和处理后污泥储池系统之间设有超声反应器系统；所述超声反应器系统包括一台超声反应器和设置在所述超声反应器进泥端的一台进泥螺杆泵，所述进泥螺杆泵位于所述污泥罐的下方，所述进泥螺杆泵的进口通过管路连接至所述污泥罐的出口，在该管路上设有电磁流量计；所述超声反应器包括污泥反应箱体，所述污泥反应箱体的顶部设有盖体，所述盖体上设有可卸法兰口，所述污泥反应箱体内包括上下布置的两个破解槽，下破解槽的底部设有进泥管，所述进泥管与所述进泥螺杆泵的出口相连，上破解槽的上部设有排气口，所述上破解槽的顶部、其与所述进泥管的同侧位置处设有出泥管，所述上破解槽设有取样口，所述上破解槽内设有液位计；所述下破解槽与所述上破解槽之间通过连接管连接，所述连接管位于远离进泥管的一端；所述下破解槽和上破解槽的两侧壁外设有多个超声波换能器，所述超声波换能器的探头频率为20kHz，最大功率为100W；多个超声波换能器的布置方式为两侧及上下错位、均布；超声波换能器的运行方式为对侧分组独立控制，同一侧壁上的所有超声波换能器共用一个旋钮式开关，所述旋钮式开关控制的功率范围为0-100％，单侧的最大功率为5kW，双侧最大功率10kW。

进一步讲，相邻两个超声波换能器的中心距等于两倍的超声波换能器直径。所述进泥螺杆泵位于所述污泥罐下方1米处。所述上破解槽与所述下破解槽之间设有结构支撑。所述出泥管上设有反冲口。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型适用于大规模生产，处理能力可达0.5-5吨/h，提高了污泥消化效率；声波辐射均匀度高，污泥处理均匀，并可连续式运行，其功率可调，功率密度低仅为0-0.04kW/L，电能消耗1kWh-10kWh每吨污泥，运行成本较低。

附图说明

图1是利用本实用新型塞流回转箱式超声波破解污泥预处理装置进行处理的工艺流程；

图2-1是本实用新型中超声反应器的主视图；

图2-2是图2-1所示超声反应器的俯视图；

图2-3是图2-1所示超声反应器的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本实用新型进行解释说明，并不用以限制本实用新型。

本实用新型提出的一种塞流回转箱式超声波破解污泥预处理装置，如图1所示，该装置包括原泥储池系统10、加碱搅拌系统20、超声反应器系统30和处理后污泥储池系统40。

所述原泥储池系统10包括一个储泥池11，所述储泥池11内设有的一套底部加热盘管、一套搅拌设施和一台输泥螺杆泵。

所述加碱搅拌系统20包括一个污泥罐21、一台罐内搅拌机和一套液位自动监测控制装置。

所述超声反应器系统30设置在所述加碱搅拌系统20和处理后污泥储池系统40之间。所述超声反应器系统30包括一台超声反应器31和设置在所述超声反应器31进泥端的一台进泥螺杆泵32，所述进泥螺杆泵32位于所述污泥罐21的下方1m处，所述进泥螺杆泵32的进口通过管路连接至所述污泥罐21的出口，在该管路上设有电磁流量计33。

所述处理后污泥储池系统40与所述原泥储池系统10的结构相同；原泥储池系统10中的输泥螺杆泵为输泥螺杆泵A，处理后污泥储池系统40中的输泥螺杆泵为输泥螺杆泵B，所述原泥储池系统10的输泥螺杆泵A通过管路连接至所述污泥罐21的进口，所述处理后污泥储池系统40的输泥螺杆泵B通过管路连接至后续的厌氧消化工艺系统。

如图2-1、图2-2和图2-3所示，所述超声反应器31包括污泥反应箱体1，所述污泥反应箱体1的顶部设有盖体，所述盖体上设有可卸法兰口，所述污泥反应箱体1内包括上下布置的两个破解槽，污泥反应箱体1设隔音棉环绕破解槽的四周，破解槽和污泥反应箱体材料均为304不锈钢，下破解槽2的底部设有进泥管3，所述进泥管3与所述进泥螺杆泵32的出口相连，上破解槽4的上部设有排气口5，所述上破解槽4的顶部、其与所述进泥管3的同侧位置处设有出泥管6，所述出泥管6上设有反冲口61。所述上破解槽4设有取样口9，所述上破解槽4内设有液位计。所述下破解槽2与所述上破解槽4之间通过连接管7连接，所述连接管7位于远离进泥管3的一端；在所述下破解槽2与所述上破解槽4之间的另一端设有结构支撑42。

所述下破解槽2和上破解槽4的两侧壁外设有多个超声波换能器8，所述超声波换能器8的探头频率为20kHz，最大功率为100W；为了避免能耗的浪费，多个超声波换能器8的布置方式为两侧及上下错位、均布，相邻两个超声波换能器8的中心距等于两倍的超声波换能器直径。有两台超声波发生器电源，分别通过电缆连接控制左右两侧壁上的超声波换能器的开闭，并实时显示功率数字，同一侧壁上的所有超声波换能器8共用一个旋钮式开关，所述旋钮式开关可调节的功率范围为0-100％，单侧的最大功率为5kW，双侧最大功率10kW。超声波换能器的运行方式有两档，控制方式为对侧分组独立控制，即一侧的超声波换能器为第一组，另一侧的超声波换能器为第二组，一档表示第一组换能器运行，二档表示第二组换能器运行，两档全开为两组同时运行，功率可随要求分组0-100％调整，在实际应用时，可以根据需要设置多组两侧错位布置的超声波换能器。

污泥在箱体声波辐射范围内塞流回转式流动，液位达到出泥端液位时自动流出，此时液位符合超声处理要求，为安全液位，可开启超声电源进行破解处理，若液位未达安全液位，则超声电源会自动报警，防止超声换能器探头辐射不到污泥。

利用上述塞流回转箱式超声波破解污泥预处理装置的预处理工艺流程起始于储泥池11，储泥池11内设搅拌设施防止污泥沉降堆集，另设立式螺杆泵，泵长高于池高，电机置于池顶以上防止气体腐蚀，储存于储泥池11内的污泥经输泥螺杆泵A输送至污泥罐21，该污泥罐21可缓冲输泥螺杆泵A的冲力，同时可以投加碱并且搅拌均匀，污泥罐21内的液位自动监测控制装置可自动监测罐内高低液位分别控制停启前端的输泥螺杆泵A，加碱搅拌均匀后污泥自污泥罐21底部的出口流出，经电磁流量计33记录流量，同时显示流速，再经小流量的进泥螺杆泵32匀低速稳流输送至超声反应器31侧壁底部的进泥管3，污泥进入超声反应器31进行预处理，预处理后污泥自超声反应器31侧壁顶部的出泥管6流出，无动力流至处理后污泥储池，以备厌氧消化使用。该工艺的具体过程如下：

进泥过程：

打开输泥螺杆泵A的手动开关，由输泥螺杆泵A向所述污泥罐21内输送污泥，当污泥罐21内液位达到液位自动监测最低液位时，所述加碱搅拌系统20的液位自动监测控制装置控制输泥螺杆泵A由手动切为自动；开启加碱搅拌系统20中的罐内搅拌机，开启电磁流量计33，开启位于所述超声反应器31进泥端的进泥螺杆泵32，经过进泥管3向污泥反应箱体1的下破解槽2中注泥，

反应过程：污泥在污泥反应箱体1上下布置的两个破解槽内塞流回转式反应；当污泥达到上破解槽4中液位计的标准液位线时，开启超声反应器31电源，调整两个旋钮式开关控制两侧的超声波换能器的功率均为50％，污泥在箱体内流动，即污泥自下破解槽2的进泥口3流动至连接管7进入上破解槽4流动至出泥管6，控制污泥在反应箱体1内的停留时间即破解时间为5～30min，其优选为10～15min，更为优选为15min。停留期间受超声辐射作用进行破解反应，待污泥达到停留时间后即待污泥液位达到出泥液位时，破解后污泥自动从上破解槽4的出泥管6流出进入所述处理后污泥储池系统40的储泥池；

在上述反应过程中，通过取样口取样，分析样品的溶解性COD、蛋白质和多糖，根据分析结果，调整进泥螺杆泵32的流量和/或超声波换能器的功率。

反应过程完成后，根据需要开启输泥螺杆泵B将进入所述处理后污泥储池系统40储泥池内的污泥输送至后续的厌氧消化工艺。

实施例1

对某污水处理厂剩余污泥进行破解预处理，该厂采用A/O活性污泥处理工艺，处理能力为260,000m³/d，其中60％为生活污水，40％为工业废水。污泥经本实用新型设备预处理，处理功率为3.2kW，频率为20kHz，停留时间为10min，处理后污泥SCOD溶出率增加至20％，将预处理后的污泥厌氧消化，在维持同样的污泥产气率和有机物去除率的条件下，超声波的预处理作用可使厌氧消化反应的污泥停留时间由一般的20d缩短到8d，预处理污泥在污泥停留时间为8d时，其水解率、产酸率和产甲烷率分别较20d提高了82.38％、76.47％和86.54％。预处理破解污泥沼气产量相比控制组增加了68％。

实施例2

对某市政污水处理厂脱水污泥进行破解预处理，该厂采用A²/O活性污泥处理工艺，处理能力为200，000m³/d，污泥含水率80％-82％，处理时将污泥稀释至含水率96％，稀释后污泥经本工艺预处理，超声处理功率为5kW，频率为20kHz，停留时间15min，加碱量为0.01g/g TS CaO。污泥SCOD浓度较对照组增加100％，对处理后污泥进行厌氧消化，破解后污泥进行厌氧消化反应，预处理破解后气体产量相比控制组增加了94％。

尽管上面结合附图对本实用新型进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本实用新型的保护之内。