一种失活污泥降解水力空化装置的制作方法

本发明涉及一种通过水力空化降解失活污泥的环保装置，属于失活污泥降解技术领域。

背景技术：

城市污水处理工艺仍在应用的有一级处理、二级处理、深度处理，但是应用最普遍的是以传统活性污泥法为核心的二级处理。活性污泥法主要是利用微生物对污水进行处理。将空气通入污水中，增加污水中氧气的含量，促进污泥中各种微生物的大量繁殖活动，有效的去除污泥中的大分子有机物。此外，还有对该方法的改进，如间歇式活性污泥法，在处理废水中的大量有机物具有很高的针对性，降低了污水中磷硫等元素的含量，因此普遍应用于化学、造纸等废水的处理中。

但是在活性污泥法中，微生物分解有机物对反应器要求较高，要保证微生物有良好的生存环境，保持反应器内较高的污泥浓度和良好的传质效果，需定期投加营养物质，这增加了运行费用。上述的污水处理方法尤其是活性污泥法会产生大量泥状物质，每座污水处理厂每天要排放含水率约99.2％的剩余污泥，其量可达数百乃至上万吨，这些数量巨大的污泥将成为未来急需处理的难题。而目前处理污泥的方法主要是卫生填埋、土地利用、焚烧和投海。但是这些方法在二次污染、大气污染控制、投资及运营成本等方面存在的问题限制了其实际应用。目前我国对城市污泥主要采用临时填埋的处置方式，既占用了大量土地，又对生态环境造成了破坏。污泥中含有大量的高分子有机物可以利用，因此急需一种高效，适应性强，易控制的污泥有机物降解装置。

水力空化过程中，空化结构附近产生极高压高温的条件，水中的水分子和溶解的氧分子的原子之间的化学键会断裂，并形成具有强氧化性的羟自由基。所产生的大量高活性羟自由基·oh能够氧化污泥中的化学物质，极高温高压会使分子中的化学键断裂从而达到降解大分子有机物的目的。对空化现象中产生的高压、高温加以利用，以实现对化学、物理等过程的强化，达到降解污泥中大分子有机物的效果。如中国专利文献cn106745489a公开的一种通过由多孔孔板、文丘里管和空化喷嘴组成的空化装置实现高效污水处理功能。cn104556266a公开了一种强化水力空化处理装置，使流体空化后崩溃产生大量自由基，有效提高水力空化降解有机污染物的能力，以达到提高和强化空化处理废水效果的目的。

但是目前市面上的水力空化污水处理装置基本采用文丘里管，空化喷嘴的结构实现空化的目的，上述结构均存在空化效率低、污水处理量小、处理效率低的问题，无法应用于实际污泥处理过程中。

因此亟需一种适应性强，易控制，结构简单，效率高的水力空化装置实现失活污泥降解。

技术实现要素：

本发明针对失活污泥降解技术存在的不足，提出一种适应性强，易控制，结构简单，效率高的失活污泥降解水力空化装置。

本发明的失活污泥降解水力空化装置，采用如下技术方案：

该装置，包括定子和转轴，定子内部形成空化腔，定子上设置有进水管和出水管；转轴安装在定子中，转轴一端伸出定子，该伸出端与传动装置连接，转轴上设置有通过轴套隔开的两个轮盘，轮盘处于定子的空化腔中，两个轮盘的与空化腔内壁相对的一侧分布有空化孔洞，空化孔洞为盲孔。

所述定子下部两侧均设置有进水管，定子上部设置有出水管。

所述空化孔洞的外端面与定子的内壁之间的距离为4-8mm，保证空化现象的形成。

所述空化孔洞的直径与深度之比为2:5。

所述空化孔洞的直径为20mm，深度为50mm。

所述转轴的转速范围为1600r/min-3600r/min。

所述进水管和出水管在定子上对角设置，以防短流。

上述装置，用于处理含水率在99.2％左右的污泥，处理污泥与处理污水原理基本一致，可以实现水力空化。由电机带动转轴高速旋转，使转子上的空化孔洞与失活污泥作相对运动，从而引发空化现象。空化现象是指液体内部局部压力降低时，液体中形成气泡并溃灭的过程，当液体流经水力结构时，由于水力结构的限流作用(污泥含水量较高，约99.2％)，流速急剧上升，压力下降，当压力降低到工作温度下液体饱和蒸气压时产生空化现象，在空化气泡破灭的瞬间其周围极小范围会产生高压高温，在高温高压条件下污泥中的水分子和溶解的氧分子的原子之间的化学键会断裂，并形成具有强氧化性的羟自由基，产生的大量高活性羟自由基·oh能够氧化污泥中的化学物质，极高温高压会使分子中的化学键断裂从而达到降解大分子有机物的目的，同时产生的热效应可以降低污泥的粘度，使之更加容易处理。

一种污泥处理系统，包括上述水力空化装置，还包括格栅池、调水池、中和池、初沉池、ic反应器、水解酸化池、高温失活处理池、泥浆泵和处理水收集池；格栅池、调节池、中和池、初沉池、ic反应器(厌氧反应器)、水解酸化池、高温失活处理池、泥浆泵、所述水力空化装置和处理水收集池依次连接。污水自流进入格栅集水池，除去大颗粒固体物质并调节水量水质，自流进入调节池，均衡水质和水量，然后由污泥泵提升至中和池。在中和池中通过加入氢氧化钙对污水进行ph调节。调节后的污水进入初沉池通过添加絮凝剂去除悬浮物。污水经物化反应后由泥浆泵提升至ic反应器进行大量有机物的去除。之后废水进入水解酸化池进行反应去除大分子有机物和改善可生化性等，经高温灭活后由泥浆泵将污泥送入水力空化装置，对失活污泥进行降解，将大分子有机物进行分解，获得处理水，输送至处理水收集池。污泥含水量达99％，污泥颗粒为大粒径固体，空化装置对固体有机物处理，降解为小分子物质，获得较为浑浊的处理水。

本发明具有以下特点：

1.采用水力空化装置降解失活污泥，处理量大，可连续作业，具有高效性。

2.采用双轮盘式空化的对称结构，运转时可以有效的平衡轴向力，使设备运行更加平稳，有效的增加了设备使用寿命。

3.采用电能为能源，零排放，无污染，具有良好的环保性。

4.采用电机作为污泥处理系统的动力来源，不受环境因素的影响，可根据需求随用随开，具有很高的灵活性。

5.本发明工作状态为常压，污水处理系统可以安全稳定运行；本发明结构较为简单，清理及检修拆卸方便。

7.本发明可大型化，只需改变转子、定子尺寸，保证定子与转子之间的间距，更换大功率变频电机便可以满足更大污泥处理量的需求。

附图说明

图1是本发明的水力空化装置结构示意图。

图2是本发明的水力空化器中转盘结构图。

图3是本发明的失活污泥处理流程图。

图中：1.第一进水管，2.密封盖，3.密封装置，4.角接触球轴承，5.端盖，6.轴，7.出水管，8.定子，9.空化孔洞(盲孔)，10.轮盘，11.轴套，12.螺栓，13.密封圈，14.楔键，15.端盖，16.密封圈，17.第二进水管，18.联轴器，19.变频电机。

具体实施方式

如图1所示，本发明的失活污泥降解水力空化装置，包括定子8、轮盘10和转轴6。

定子8内部为密闭的空化腔。为便于加工，至少定子6的一端为通过螺栓12连接的端盖15，连接处设置有密封垫圈13。定子8的两端分别设置有轴承壳2，轴承壳2内安装有角接触球轴承4，轴承壳2上连接密封盖5，连接处设置有密封圈16，实现密封。定子8的下端两侧分别连接第一进水管1和第二进水管17，定子8的上端连接出水管7。为防止短流现象，进水管和出水管在定子8上最好对角设置，所以也可不用第二进水管17。

转轴6通过定子8两端的角接触球轴承4安装在定子8中，转轴6的一端伸出定子8上的端盖15，该伸出端通过联轴器18与电机19连接，电机19采用变频电机。电动机19带动转轴6转动。转轴6上在定子8两端的轴承壳2内均设置有密封装置3，可采用机械密封，以将污水隔离开，防止渗漏。

转轴6上设置有两个轮盘10，两个轮盘10之间通过设置轴套11固定。两个轮盘10均处于定子8的空化腔内，通过楔键14连接在转轴6上，使轮盘10与转轴6一起旋转。轮盘10的外侧面分布有空化孔洞9，空化孔洞9为盲孔，空化孔洞9的外端面与定子8的内壁之间的距离为4-8mm，保证空化现象的形成。轮盘10的转速为1600r/min-3600r/min，空化孔洞9的深度为50mm，直径为20mm，直径与深度比例为2：5。这些参数是根据失活污泥降解的特点经过大量实验获得的，达到了降解效率、效果和成本的最佳匹配。

轮盘10外侧面上空化孔洞9的分布如图2所示，在转子10的外侧面均设置空化孔洞可以提高空化效率，提高污泥降解速率。

定子8固定在地基上。轮盘10的材料是双相钢渗氮。将组装完成的轮盘10安装在转轴6上后，再将角接触轴承4安装在转轴6上，随后装配定子端盖15、机械密封3和密封盖。

失活污泥由第一进水管1和第二进水管17进入定子8的空化腔中，转轴6带动轮盘10旋转，发生空化现象，实现降解失活污泥的作用，最后产生处理水由出水管7输出，进入处理水收集池。

如图3所示，应用本发明的失活污泥降解水力空化装置的污水处理系统，除了包括上述水力空化装置以外，还包括格栅池、调节池、中和池、初沉池、ic反应器、水解酸化池、高温失活处理池、泥浆泵、处理水收集池，各部分均为现有常规结构，水力调节、中和、水解酸化、高温失活处理等均为现有技术。格栅池、调水池、中和池、初沉池、ic反应器、水解酸化池、高温失活处理池、泥浆泵、水力空化装置和处理水收集池依次连接。

污泥自流进入格栅集水池，除去大颗粒固体物质并调节水量水质，自流进入调节池，均衡水质和水量，然后由污泥泵提升至中和池。在中和池中加入氢氧化钙对污泥进行ph调节。再进入初沉池，通过添加絮凝剂去除悬浮物。污泥经物化反应后由泵提升至ic反应器，通过厌氧反应进行大量有机物的去除。之后污泥进入水解酸化池进行反应去除大分子有机物和改善可生化性等，在高温失活处理池进行高温灭活，即在121°的高温下保持30分钟，对污泥中的微生物实现灭活处理，得到失活污泥。高温灭活后的失活污泥由泥浆泵将污泥送入水力空化装置，对失活污泥进行降解，将大分子有机物进行分解，获得处理水。处理水由水力空化器中导出，污泥经过水力空化器处理后，其内部的大分子有机物分解为小分子物质，实现失活污泥降解，内部颗粒粒度变小，得到较为浑浊的水-处理水。污泥含水量达99％，污泥颗粒为大粒径固体，空化装置对固体有机物处理，降解为小分子物质，获得较为浑浊的处理水。处理水再输送至处理水收集池。