本发明涉及废水处理领域，尤其涉及一种城镇污水处理厂污泥减量装置。
背景技术：
目前，我国城市污水处理厂的数量已经突破2000座，年污水处理量比十五期间增加了一倍以上。在污水处理工艺运行过程中，工艺产生的剩余污泥要排出到系统之外。这些剩余污泥的量是惊人的，2010-2017年，我国污泥产生量从5427万吨增长至7436万吨，年化增长率4.6％。污泥含水率较高、体积庞大、易腐烂、气味恶臭且含有大量的重金属、病菌等有毒有害物质。如果不对其进行无害化、减量化、稳定化的处理，并妥善处置，会给环境造成二次污染。目前我国污泥处理方式主要有填埋、堆肥、自然干化、焚烧等方式，这四种处理方法的占比分别为65％、15％、6％、3％。可以看出我国污泥处理方式仍以填埋为主，大量污泥的产生对生态环境产生严重威胁。污泥的减量化、无害化处理是污水厂面临的一大难题。
国内外的污泥减量技术主要有厌氧消化、好氧消化、热解处理、臭氧氧化技术、超声波破解技术、湿式空气氧化技术、超临界水氧化技术等一系列方法。臭氧氧化是常用的污泥减量方法之一，臭氧具有很强的氧化性，对污泥颗粒具有破壁溶胞作用，实现减量化，但是直接臭氧氧化，存在臭氧不易溶于水中，利用效率低的问题，另外城镇污水处理厂二沉池处理的污泥呈絮体状，臭氧不易深入接触絮体内部污泥颗粒，总体减量化效果不显著，需要革新臭氧氧化污泥减量技术方法。
技术实现要素：
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种城镇污水处理厂污泥减量装置，加强污泥被剪切、破碎的效果。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种城镇污水处理厂污泥减量装置，包括臭氧发生器、管道、潜水泵、水力旋流切割器、水力剪切器和污泥减量容器罐；
所述水力剪切器包括底座和多个旋流切割片，所述底座为回转体，沿轴线方向，底座沿从底端至顶端方向，直径逐渐减小，并且底座的侧壁为圆弧面，多个所述旋流切割片沿螺旋方向均布于底座的侧壁上，所述旋流切割片具有相对的a面和b面，所述b面与底座的底端面之间的夹角为α，α为锐角；
所述臭氧发生器的出气端通过管道与所述水力旋流切割器的进气口连通，所述水力剪切器安装于所述水力旋流切割器的出水口后部，水力剪切器的顶端面正对所述水力旋流切割器的出水口，多个旋流切割片的螺旋方向与水力旋流切割器的水流旋向相反，且水力旋流切割器的出水冲击到b面，所述水力旋流切割器的进水段与潜水泵的出口连通；
所述潜水泵、水力旋流切割器、水力剪切器均设置于污泥减量容器罐内。
优选地，所述水力旋流切割器包括进水段、中空圆柱管和空心半球，所述进水段与中空圆柱管切向连通，所述中空圆柱管的一端封闭，另一端与空心半球连通，所述空心半球的顶点处开设有出水口，所述中空圆柱管的封闭端上设有进气口。
优选地，所述水力旋流切割器上设有多个螺纹支架，多个螺纹支架沿空心半球的轴向均布于空心半球的侧面，多个所述螺纹支架的一端与空心半球固定连接，所述底座上设有用于使螺纹支架穿过的通孔，所述水力剪切器通过紧固螺母套件与螺纹支架固定连接。
优选地，所述底座的底端面的之间为d，所述中空圆柱管的直径为d，d＝1.2～1.5d。
优选地，所述底座的顶端面与出水口的直线距离为h，h＝0.10～0.13d。
优选地，所述底座的高度为h，h＝0.25～0.30d。
优选地，所述α、d、h满足如下关系式：
优选地，所述管道包括第一管道和第二管道，所述第一管道和第二管道均为聚四氟乙烯管道，所述臭氧发生器的出气端与第一管道的一端连通，所述第一管道的另一端通过气流量调节阀与第二管道的一端连通，所述第二管道的另一端与所述水力旋流切割器的进气口连通。
优选地，所述潜水泵的出口与外丝变径管的一端连通，所述外丝变径管的另一端通过内丝活接与进水段连通，所述外丝变径管沿靠近潜水泵的一端至远离潜水泵的一端，直径逐渐变小。
本发明的有益效果：
1)本发明通过设计旋向相反的水力旋流切割器和水力剪切器，加强了污泥被剪切、破碎的效果；
2)本发明利用臭氧氧化与水力旋流切割器、水力剪切器结合的设计，增大了臭氧传质效率，同时进一步切割、打碎污泥，提高了污泥减量效率，经济节能。
附图说明
图1为本发明所述一种城镇污水处理厂污泥减量装置的结构示意图；
图2为本发明所述一种城镇污水处理厂污泥减量装置主体的轴测图；
图3为本发明所述水力旋流切割器旋向示意图；
图4为本发明所述水力剪切器的结构示意图一；
图5为本发明所述水力剪切器的结构示意图二；
图6为本发明所述水力旋流切割器与水力剪切器的连接示意图一；
图7为本发明所述水力旋流切割器与水力剪切器的连接示意图二；
图8为本发明实施例试验效果图一；
图9为本发明实施例试验效果图二。
图中：
1.臭氧发生器；2.第一管道；3.气流量调节阀；4.第二管道；5.快插接头；6.内接活丝；7.外丝变径管；8.潜水泵；9.水力旋流切割器；901.进水段；902.中空圆柱管；903.空心半球；904.出水口；905.螺纹支架；10.水力剪切器；1001.底座；1002.旋流切割片11.紧固螺母套件。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1和图2所示，本发明所述的一种城镇污水处理厂污泥减量装置，包括臭氧发生器1、管道、潜水泵8、水力旋流切割器9、水力剪切器10和污泥减量容器罐12。
如图3和图6所示，本发明所述的水力旋流切割器9包括进水段901、中空圆柱管902和空心半球903，所述进水段901与中空圆柱管902切向连通，所述中空圆柱管902的一端封闭，另一端与空心半球体903连通，所述空心半球903的顶点处开设有出水口904，所述中空圆柱管902的封闭端上设有进气口。
如图4和图5所示，本发明所述的水力剪切器10包括底座1001和多个旋流切割片1002，所述底座1001为回转体，沿轴线方向，底座1001从底端至顶端直径逐渐减小，并且侧壁为圆弧面，多个所述旋流切割片1002沿螺旋方向均布于底座1001的侧壁上，所述旋流切割片1002具有相对的a面和b面，所述b面与底座1001的底端面之间的夹角为α，α为锐角。
如图6和图7所示，水力旋流切割器9上设有多个螺纹支架905，多个螺纹支架905沿空心半球903的轴向均布于空心半球903的侧面，多个所述螺纹支架905的一端与空心半球903固定连接，所述底座1001上设有用于使螺纹支架905穿过的通孔，所述水力剪切器10通过紧固螺母套件11与螺纹支架905固定连接。
底座1001的底端面的之间为d，所述中空圆柱管902的直径为d，d＝1.2～1.5d。所述底座1001的顶端面与出水口904的直线距离为h，h＝0.10～0.13d。所述底座1001的顶端面与出水口904的直线距离为h，h＝0.10～0.13d。所述α、d、h满足如下关系式：
管道包括第一管道2和第二管道4，所述第一管道2和第二管道4均为聚四氟乙烯管道，所述臭氧发生器1的出气端与第一管道2的一端连通，所述第一管道2的另一端通过气流量调节阀3与第二管道4的一端连通，所述水力旋流切割器9的进气口设有快插接头5，所述第二管道4的另一端与快插接头5连通。潜水泵8的出口与外丝变径管7的一端连通，外丝变径管7的另一端通过内丝活接6与进水段901连通，外丝变径管7沿靠近潜水泵8的一端至远离潜水泵8的一端，直径逐渐变小，使得水流汇聚。
所述水力剪切器10安装于所述水力旋流切割器9的出水口后部，水力剪切器10的顶端面正对所述水力旋流切割器9的出水口，多个旋流切割片1002的螺旋方向与水力旋流切割器9的水流旋向相反，且水力旋流切割器9的出水冲击到b面。
所述潜水泵8、水力旋流切割器9、水力剪切器10均设置于污泥减量容器罐12内。
本发明的工作原理：
潜水泵8出口中的污泥流由切向进入水力旋流切割器9内形成涡旋流，涡旋流中心形成负压区，臭氧发生器1产生臭氧，通过第一管道2、气流量调节阀3和第二管道4，由力旋流切割器9的快插接头5负压吸入，形成臭氧气体柱；污泥流和吸入的臭氧气体柱在水力旋流切割器9的出口被水力旋流切割，污泥流中污泥被切割成污泥细颗粒，臭氧气体柱被切割成臭氧微气泡；污泥颗粒和臭氧微气泡经水力旋流切割器9的出水口904后被水力剪切器10再次切割，进一步破碎和雾化，形成污泥超细颗粒和臭氧超微气泡，如图8所示；臭氧超微气泡高效溶解于污泥超细颗粒流中，强氧化性的臭氧对超细污泥颗粒破壁溶胞，使胞内的有机质(蛋白质、核酸、多聚糖等)释放进液相。污泥溶液scod得到提高；此外，微气泡臭氧与污泥絮体、胞内物质发生反应并矿化，使有机物转化为无机物，从而使污泥溶液tcod下降，污泥溶胞产物被臭氧氧化降解，经过一段时间运行，实现污泥就地直接减量，如图9所示，第一量筒内为未经过处理的污泥沉降后状况，第二量筒内为本发明在处理过程中的污泥沉降后状况，第三量筒内为经过本发明处理后的污泥沉降后状况，由图9可知，本发明能够有效降低污泥量。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。