一种基于流体剪切-超声法的污泥破解装置的制作方法

本发明涉及污水处理领域，涉及活性污泥法的剩余污泥处理装置，具体一种基于流体剪切-超声法的污泥破解装置。

背景技术：

剩余污泥是活性污泥处理废水方法中产生的主要废物，富含大量对环境有害的有机、无机物质、微生物、杂质等，不经处理直接排放会引起严重污染。传统处理方法如填埋、焚烧等均无法妥善处理剩余污泥。经研究发现，流体剪切-超声联合处理可有效破解剩余污泥，更好的实现污泥降解。

污泥破解主要手段有物理、化学、生物三种。物理法应用较广、效果较好，流体剪切、超声空化均为常见物理方法，流体剪切-超声联合法比单独流体剪切处理破解程度更高，比单独超声法更节能；化学法主要靠强氧化剂，成本相对较高；生物法一般耗时较长。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于流体剪切-超声法的污泥破解装置，该装置包括进排水装置、流体剪切破解装置和超声破解装置，该装置可利用流体剪切-超声联合破解方法有效实现污泥破解。本发明可以提高破解效率，处理量大，节约能源，节约时间。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于流体剪切-超声法的污泥破解装置，该污泥破解装置包括进水装置1、进水管道2、流体剪切处理间3、超声处理间12、连接管10、出水管道14和出水装置15；所述进水管道2、连接管10和出水管道14构成连接管道前后连接进水装置1、流体剪切处理间3、超声处理间12和出水装置15；其中所述进水装置1和出水装置15内部设有污泥泵和储水装置，用于运输带破解污泥及处理后污泥排出；

所述流体剪切处理间3内部设有定子5、转子6和驱动轴7，所述定子5固定在流体剪切处理间3内壁，所述转子6通过轴承4连接在驱动轴7上，所述定子5和转子6交替排列，所述转子桨叶由外设电机驱动，所述定子桨叶与所述流体剪切处理间相对固定，该排列方式可在保证流体不堵塞的同时实现所述流体剪切处理间内流体旋转方向的变化，以产生更大剪切力破坏剩余污泥。转子与驱动轴相连，用于推动流体产生绕轴旋转，定子与剪切间内壁相连，安装方向与转子相反，可使流体经过桨叶、通孔等结构时产生与原旋向(转子推动方向)相反的绕轴旋转，在流体内部产生更大的速度差，以实现增大流体剪切力的目的。所述流体剪切处理间3右端安装有密封元件8，并通过传动装置9与电机13连接。

所述定子5和转子6的结构为桨叶、涡轮、旋片或带通孔中的一种。具有推动液体产生旋转的效果。

所述定子5和转子6的数目可为单组或多组，可设置范围为1-50。

所述超声处理间12结构为平面弯折管道或立体弯折管道形式。既可以调整流体流速，又可以充分利用超声波。

优选地，所述超声处理间12结构为s型或盘型。

所述超声处理间12的弯折管道拐角处安装有超声波发生器11，所述超声波发生器11安装方式为固定或可拆卸，所述超声波发生器11的个数为单个或多个，可设置范围为1-50。所述超声处理间的弯折形管道布置可更好的利用弯折处的所述超声波发生器发生的超声，以得到更好的破解效果。

所述超声波发生器11前端设有超声探头，所述超声探头形状为平面形或球面形。所述超声探头可以固定在流体剪切处理间3外壁，与外壁紧紧相连实现超声破解。除此之外超声探头也可通过密封装置固定在超声处理间12内，在液体中发生超声进行破解。

根据上述技术方案，本发明中所述进水管道、流体剪切处理间、超声处理间和出水管道由连接管道依次相连，所述流体剪切处理间内包含交替排列的所述转子-定子桨叶，所述超声处理间包含弯折的s形管道，所述弯折管道弯折处的超声波发生器可实现超声破解剩余污泥。工作时，污泥浊液由进水管道流入，经流体剪切处理间进行破解后流入超声处理间，随后由排水管道排出。

装置整体尺寸可根据实际使用情况调整，搭配的电机、转子-定子、超声波发生器等功率型号可根据装置整体选择适合参数。不同参数处理污泥能力有所区别，因此污泥流量、浓度、装置运行功率(剪切转速、超声功率频率等)均有很大选择范围。研究表明，剪切-超声联合处理方法中，剪切处理时间以10-20min为宜，超声处理时间以10min为宜，污泥浓度16000-19000mg/l为宜。为保证处理效果，本装置流量根据装置体积及适宜处理时间决定，其余参数(转速、功率、频率等)参考研究结果决定。

结合研究结果、硬件条件以及能耗比等实际情况，小型设备(剪切间体积2l)适宜参数可选择如下范围，装置整体流量0.05-0.4l/min，污泥浓度5000-20000mg/l。流体剪切处理部分，转速可选择0-30000rpm，但考虑实际装置结构需求(电机、转子、驱动轴)以及能耗等限制，转速选择15000～20000rpm范围更加经济。超声破解部分，根据剪切间体积和超声间管道直径大小确定管道长度及弯折次数，以为例，管道长度可选择600-700mm，超声发生器频率可选择10-30khz，单探头功率可选择500-700w，脉冲比可选择2:1。

本装置处理效果良好，粒径可下降80％左右，挥发性悬浮固体可去除约35％，混合液悬浮固体可去除20％以上，化学需氧量破解率可达35％-40％，总体破解效果十分良好。

与现有技术相比的有益效果如下：

剪切超声联合比单独剪切处理破解效果好，剪切超声联合破解产物更碎；比单独超声更节能(虽然也会更碎但是不明显，能耗节约十分明显)，化学法主要靠强氧化剂，有些成本高，生物法耗时长。本发明可以提高破解效率，处理量大，节约能源，节约时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1：本发明基于流体剪切-超声法的污泥破解装置整体结构示意图；

其中，1进水装置、2进水管道、3流体剪切处理间、4轴承、5定子、6转子、7驱动轴、8密封元件、9传动装置、10连接管、11超声波发生器、12超声处理间、13电机、14出水管道、15出水装置。

具体实施方式

以下结合附图说明对本发明具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

实施例1

一种基于流体剪切-超声法的污泥破解装置，该污泥破解装置包括进水装置1、进水管道2、流体剪切处理间3、超声处理间12、连接管10、出水管道14和出水装置15；所述进水管道2、连接管10和出水管道14构成连接管道前后连接进水装置1、流体剪切处理间3、超声处理间12和出水装置15；其中所述进水装置1和出水装置15内部设有污泥泵和储水装置，用于运输带破解污泥及处理后污泥排出；污泥流体由进水装置1流入，由出水装置15流出；进出水装置可根据实际情况设计内部结构。一般由一组或多组的污泥泵、储存装置组成。

所述流体剪切处理间3内部设有定子5、转子6和驱动轴7，所述定子5固定在流体剪切处理间3内壁，所述转子6通过轴承4连接在驱动轴7上，所述定子5和转子6交替排列，所述转子桨叶由外设电机驱动，所述定子桨叶与所述流体剪切处理间相对固定，该排列方式可在保证流体不堵塞的同时实现所述流体剪切处理间内流体旋转方向的变化，以产生更大剪切力破坏剩余污泥。所述流体剪切处理间3右端安装有密封元件8，并通过传动装置9与电机13连接。

所述定子5和转子6的结构为桨叶。

所述定子5和转子6的数目为4。

所述超声处理间12结构为立体弯折管道形式。

优选地，所述超声处理间12结构为s型。

所述超声处理间12的弯折管道拐角处安装有超声波发生器11，所述超声波发生器11安装方式为固定或可拆卸，所述超声波发生器11的个数为3。所述超声处理间的弯折形管道布置可更好的利用弯折处的所述超声波发生器发生的超声，以得到更好的破解效果。

所述超声波发生器11前端设有超声探头，所述超声探头形状为平面形。所述超声探头可以固定在流体剪切处理间3外壁，与外壁紧紧相连实现超声破解。

实施例2

一种基于流体剪切-超声法的污泥破解装置，该污泥破解装置包括进水装置1、进水管道2、流体剪切处理间3、超声处理间12、连接管10、出水管道14和出水装置15；所述进水管道2、连接管10和出水管道14构成连接管道前后连接进水装置1、流体剪切处理间3、超声处理间12和出水装置15；其中所述进水装置1和出水装置15内部设有污泥泵和储水装置，用于运输带破解污泥及处理后污泥排出；

所述流体剪切处理间3内部设有定子5、转子6和驱动轴7，所述定子5固定在流体剪切处理间3内壁，所述转子6通过轴承4连接在驱动轴7上，所述定子5和转子6交替排列，所述转子桨叶由外设电机驱动，所述定子桨叶与所述流体剪切处理间相对固定，该排列方式可在保证流体不堵塞的同时实现所述流体剪切处理间内流体旋转方向的变化，以产生更大剪切力破坏剩余污泥。所述流体剪切处理间3右端安装有密封元件8，并通过传动装置9与电机13连接。

所述定子5和转子6的结构为涡轮。

所述定子5和转子6的数目为10。

所述超声处理间12结构为平面弯折管道。

优选地，所述超声处理间12结构为盘型。

所述超声处理间12的弯折管道拐角处安装有超声波发生器11，所述超声波发生器11安装方式为固定或可拆卸，所述超声波发生器11的个数为50。所述超声处理间的弯折形管道布置可更好的利用弯折处的所述超声波发生器发生的超声，以得到更好的破解效果。

所述超声波发生器11前端设有超声探头，所述超声探头形状为球面形。所述超声探头也可通过密封装置固定在超声处理间12内，在液体中发生超声进行破解。

实施例3

一种基于流体剪切-超声法的污泥破解装置，该污泥破解装置包括进水装置1、进水管道2、流体剪切处理间3、超声处理间12、连接管10、出水管道14和出水装置15；所述进水管道2、连接管10和出水管道14构成连接管道前后连接进水装置1、流体剪切处理间3、超声处理间12和出水装置15；其中所述进水装置1和出水装置15内部设有污泥泵和储水装置，用于运输带破解污泥及处理后污泥排出；

所述流体剪切处理间3内部设有定子5、转子6和驱动轴7，所述定子5固定在流体剪切处理间3内壁，所述转子6通过轴承4连接在驱动轴7上，所述定子5和转子6交替排列，所述转子桨叶由外设电机驱动，所述定子桨叶与所述流体剪切处理间相对固定，该排列方式可在保证流体不堵塞的同时实现所述流体剪切处理间内流体旋转方向的变化，以产生更大剪切力破坏剩余污泥。所述流体剪切处理间3右端安装有密封元件8，并通过传动装置9与电机13连接。

所述定子5和转子6的结构为旋片。

所述定子5和转子6的数目为20。

所述超声处理间12结构为立体弯折管道形式。

优选地，所述超声处理间12结构为s型。

所述超声处理间12的弯折管道拐角处安装有超声波发生器11，所述超声波发生器11安装方式为固定或可拆卸，所述超声波发生器11的个数为1。所述超声处理间的弯折形管道布置可更好的利用弯折处的所述超声波发生器发生的超声，以得到更好的破解效果。

所述超声波发生器11前端设有超声探头，所述超声探头形状为平面形。所述超声探头可以固定在流体剪切处理间3外壁，与外壁紧紧相连实现超声破解。

实施例4

污泥流体由进水装置1流入，由出水装置15流出。进出水装置可根据实际情况设计内部结构。一般由一组或多组的污泥泵、储存装置组成。

输入的待处理污泥首先到达流体剪切处理间3。该部分结构包括驱动轴7、定子桨叶、转子桨叶。流体经转子桨叶获得绕轴旋转速度，继续向前流动经定子桨叶，流体由于桨面旋向不同产生旋转速度变化，前后速度差使流体中出现较大的剪切力。经多组转子-定子交替结构后，流体抵达流体剪切处理间末端，经连接管道进入超声处理间。

进入超声处理间3后流体沿s型管道方向行进，s型弯道转折处设置超声波发生器，超声波发生器向流体内发射超声起破碎作用。需要注意的是，超声处理间12流速需要有所控制，太慢则处理效率过低，太快则超声破解不完全。流体流过超声处理间后经出水装置排出。

装置整体尺寸可根据实际使用情况调整，搭配的电机、转子-定子、超声波发生器等功率型号可根据装置整体选择适合参数。不同参数处理污泥能力有所区别，因此污泥流量、浓度、装置运行功率(剪切转速、超声功率频率等)均有很大选择范围。研究表明，剪切-超声联合处理方法中，剪切处理时间以10-20min为宜，超声处理时间以10min为宜，污泥浓度16000-19000mg/l为宜。为保证处理效果，本装置流量根据装置体积及适宜处理时间决定，其余参数(转速、功率、频率等)参考研究结果决定。

结合研究结果、硬件条件以及能耗比等实际情况，小型设备(剪切间体积2l)适宜参数可选择如下范围，装置整体流量0.05-0.4l/min，污泥浓度5000-20000mg/l。流体剪切处理部分，转速可选择0-30000rpm，但考虑实际装置结构需求(电机、转子、驱动轴)以及能耗等限制，转速选择15000～20000rpm范围更加经济。超声破解部分，根据剪切间体积和超声间管道直径大小确定管道长度及弯折次数，以为例，管道长度可选择600-700mm，超声发生器频率可选择10-30khz，单探头功率可选择500-700w，脉冲比可选择2:1。

本装置处理效果良好，粒径可下降80％左右，挥发性悬浮固体可去除约35％，混合液悬浮固体可去除20％以上，化学需氧量破解率可达35％-40％，总体破解效果十分良好。