本实用新型涉及一种废弃物处理装置，属固体废弃物处理领域，尤其涉及一种城市生活污水剩余污泥减量化装置。
背景技术：
城市生活污水剩余污泥是生活污水处理厂在处理污水过程中所产生的副产品，具有含水率高、有机物含量高、产生量大的特点，已成为一种新的固体废弃物，剩余污泥的主要组成部分是泥沙、有机物、动植物（微生物）残体、N、P营养素、重金属等，若不能很好的处理，势必会对生态环境造成巨大危害。目前，随着小城镇及农村社区污水处理厂的运行，剩余污泥产量进一步增加，剩余污泥的合理处理已经成为目前城市污水处理过程中急需解决的问题。目前城市污水处理厂剩余污泥的处理和处置以无害化、减量化、资源化为根本的治理思路。污泥减量化是通过合理的技术措施，降低污泥产生量，比如采用污泥产率低的水处理工艺（由于已建污水处理厂所使用工艺已经确定，因此，该方法不适合已建污水处理厂）；比如对剩余污泥进行深度脱水，减少含水率，进而削减污泥量（现有的污泥脱水技术脱水率有限，高效脱水设备能耗较高，运行成本较高）；比如采用一定的技术措施，将剩余污泥中的易降解成分降解消耗，减少污泥量（常用的堆肥技术、厌氧发酵技术均属于此类，该方法仅能处理易降解的有机物，处理过程中还易于产生不良气味。）。
剩余污泥的减量化主要体现在有机物的降解和污泥脱水，由于剩余污泥的含水率极高，在97%左右，因此，污泥的减量化重在脱水，污泥中的水分主要有间隙水、毛细结合水、表面吸附水、胞内水，其中，污泥中的毛细结合水和胞内水很难被去除，需要通过物理化学方法对微生物细胞进行破坏后才能脱除，因此，若想实现对剩余污泥的深度脱水，实现污泥的最大减量，需要选择一种合适的方法破坏剩余污泥中微生物的细胞结构。
水力空化技术是一种新型、前沿的污水处理方法，它通过水力空化器产生的空化气泡发生溃灭，溃灭瞬间产生极短暂的强压力脉冲会在气泡的周围形成高温高压，作用于废水或者污泥，实现有机物的降解，微生物细胞组织的破坏等。
闪蒸罐原用于热力发电厂中锅炉排水的余热回收，其原理是，锅炉排水经加压，水蒸气转化为液态水，水中的余热被储存于液态水中，携带大量能量的液态水经减压阀减压后，在闪蒸罐中发生闪蒸现象，释放出来的能量推动汽轮机发电，实现余热的回收。另外，闪蒸罐也用于化工废水的处理中，其原理是，高压条件下，携带大量能量的液态水经减压阀减压后，在闪蒸罐中发生闪蒸现象，能量瞬间释放，将废水中难生物降解的大分子有机物分解为易生物降解的小分子有机物，并将废水中原本存在的小分子有机物分解为CO2和H2O，实现废水中有机物的去除。在高压条件下，水的沸点较高，易以液态形式存在，此时水中储存有较高的热能；当施加于液态水上的压力急剧降低时，水的沸点也迅速降低，此时液态水将迅速变成蒸汽，原本储存于水中的热能迅速被释放出来，而闪蒸罐就是一种实现高压向低压转换的一种装置，高压水经减压阀减压后，进入闪蒸罐中，由于液态水压力的迅速降低、体积的迅速膨胀，使液态水发生闪蒸现象，转变为水蒸汽，原本储存于高压水中的热能（隐在能量）和本身携带动能（显在能量）在闪蒸罐中释放出来，作用在闪蒸罐中的物质，使物质发生变化。当闪蒸现象发生时，能量作用于剩余污泥或者水体，同样可以实现污泥中有机物的降解和微生物细胞壁的破坏，使剩余污泥中的胞内水和毛细水释放出来。
技术实现要素：
本实用新型的目的就在于为了解决现有城市生活污水剩余污泥减量化技术适用范围有限、运行成本高、易产生臭气、减量效果不明显的缺点而提供一种城市生活污水剩余污泥减量化装置，它通过闪蒸罐和污泥空化管破坏剩余污泥中微生物体的细胞壁，一方面使剩余污泥中的胞内水和毛细结合水（常规脱水方法难以脱除的水分）转化为易脱除的表面水，便于后续的污泥脱水，另一方面，通过闪蒸和空化作用，将难降解的大分子有机物转化为易降解的小分子可溶性有机物，进一步的减少污泥产生量。另外，厌氧消化可以有效破坏剩余污泥中微生物的细胞壁，实现有机物的降解，因此，厌氧消化后的污泥致密性加大，使污泥在沉淀池中的沉淀性和泥水分离效果增强，改善了污泥在脱水车间的脱水效果，进一步的削减污泥量。
本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：一种城市生活污水剩余污泥减量化装置，包括污泥混合池、闪蒸罐、污泥空化器、厌氧发酵罐、沉淀池、甲烷收集器、空气净化器；所述的污泥混合池中心轴向设有桨式搅拌机，底部设有潜污泵；所述的污泥空化器由渐缩管、喉管和渐扩管构成，并通过法兰顺次密封连接；所述的厌氧发酵罐外壁面包覆有保温层，底部中心位置设有排污管，顶部中心设有空气管；所述的沉淀池优选为斜板斜管沉淀池。其中，潜污泵、高压污泥泵、减压阀和闪蒸罐以管道顺次连通，以法兰密封连接；闪蒸罐、加压泵、污泥空化器以管道顺次连通，以法兰密封连接；渐扩管的末端与厌氧发酵罐通过法兰密封连接；厌氧发酵罐、甲烷收集器、空气净化器通过空气管连通，以法兰密封连接；厌氧发酵罐与沉淀池通过排污管连通，以法兰密封连接。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型是一种城市生活污水剩余污泥减量化装置，与现有技术相比，本实用新型利用在闪蒸罐中所发生的闪蒸过程和空化器中所产生的空气作用破坏了剩余污泥的毛细管结构和微生物的细胞壁结构，将难以脱除的毛细管结合水和胞内水转化为易脱除的表面水，降低了剩余污泥的含水率，大大降低了污泥产生量；另一方面，剩余污泥中的毛细管结构和细胞壁结构被破坏后，使污泥致密性增强，提高了污泥沉降性和泥水分离效果，进一步降低污泥产生量，实现污泥减量化目的，同时，整个系统密封性良好，排气系统设有空气净化器，可有效减少污泥处理过程中臭味和有毒有害气体向环境中的释放，另外，本装置主要通过控制系统压力实现闪蒸效果和空化效果，因此系统操作管理十分简单。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型污泥空化器结构示意图。
图1~2中：1-污泥混合池、2-闪蒸罐、3-污泥空化器、4-厌氧发酵罐、5-沉淀池、6-甲烷收集器、7-空气净化器、11-桨式搅拌机、12-潜污泵、13-污泥管、14-高压污泥泵、15-减压阀、21-加压泵、31-渐缩管、32-喉管、33-渐扩管、41-保温层、42-排污管、43-空气管、44-三相分离器、50-排泥管、51-回水管、70-放空管。
具体实施方式
下面结合附图1对本实用新型作进一步说明：
如图1~2所示：本实用新型包括污泥混合池1、闪蒸罐2、污泥空化器3、厌氧发酵罐4、沉淀池5、甲烷收集器6、空气净化器7、桨式搅拌机11、潜污泵12、污泥管13、高压污泥泵14、减压阀15、加压泵21、渐缩管31、喉管32、渐扩管33、保温层41、排污管42、空气管43、三相分离器44、排泥管50、回水管51、放空管70。
如图1~2所示：城市污水处理厂剩余污泥由沉淀池、二沉池等处收集后，经管道收集于污泥混合池1中，剩余污泥在桨式搅拌机11搅拌实现均匀混合，得到含水率97%左右，具有良好流动性的剩余污泥，该污泥经潜污泵12输送，首先经高压污泥泵14加压至0.8~1.2MPa，之后进入减压阀15减压后进入处于常温常压的闪蒸罐2中，由于污泥经高压污泥泵14加压后成为高压流体，此时污泥中的水分由于压力大，其沸点也高，具有极高的显在动能和潜在热能，再经减压阀15减压后，污泥中的水的沸点迅速降低，可在常温常压的闪蒸罐2中发生闪蒸现象，此时，污泥中的水分所携带的大量能量迅速释放，并直接作用于包含胞内水和毛细水的细胞壁结构和毛细结构，实现细胞壁的破坏和毛细结构的破坏，闪蒸现象不仅使污泥表面水增多，流动性进一步变强，而且会使部分难以分解的大分子有机物转化为易于分解小分子有机物，闪蒸处理后的剩余污泥在加压泵21的作用下加压至0.6~0.8MPa后，经渐缩管31加速冲向喉管32，在喉管32处速度达到最大，剩余污泥通过喉管32后进入渐扩管33，污泥进入渐扩管33的瞬间，流速急剧降低，由于流速的突变，形成空化效果，空化能进一步破坏剩余污泥中未在闪蒸罐2中破坏的的毛细管结构和细胞壁结构，进一步的将结合水转变为表面水，同时将残留的部分难以分解的大分子有机物进一步转化为易于分解小分子有机物，污泥由渐扩管33进入厌氧发酵罐4中进行厌氧发酵，剩余污泥中的有机物、纤维素等在发酵细菌（比如纤维素分解菌、蛋白质水解菌、醋酸菌、甲烷细菌）的作用下转化为甲烷，随着厌氧发酵的进行，甲烷产生量呈现出先增高后降低，直至厌氧发酵结束时不再产生甲烷的规律，所以，可以根据传感器模块43监测数据的变化情况判断发酵进程，待发酵完成后，发酵后所得的泥水混合物由厌氧发酵罐4底部的排污管42进入沉淀池5中进行泥水分离，分离后的上清液经回水管51进入水处理环节进行处理，沉淀的污泥经排泥管50排出后进入污泥脱水车间进行脱水。厌氧发酵过程中厌氧发酵罐4顶部的空气管43常开，厌氧发酵过程中所产生的气体与污泥、水在三相分离器44作用下分离，气体由空气管43进入甲烷收集器6中完成甲烷的收集，余气则进入空气净化器7中进行净化去除有毒有害气体，净化后的空气由放空管70排入大气环境。