水利工程污泥废水处理装置及工艺的制作方法

本申请涉及污水处理技术领域，尤其是涉及一种水利工程污泥废水处理装置及工艺。

背景技术：

随着社会发展，人们对环境的重视度增加，对于河道污水的处理普遍开展。河道污水处理需要对污泥进行减量化、稳定化和无害化处理，以免污泥转移后对土壤造成污染。

相关技术见申请公开号为cn107601799a的中国发明专利申请，其公开了一种河道底泥就地治理方法，包括以下步骤：抽取河道底泥，通过灭活装置对河道底泥进行灭活，杀死河道底泥中的有毒有害物质；将灭活后的底泥跟辅助剂按照一定比例混合，制成底泥混合物；将混合后的底泥混合物注入污泥过滤池内的填料层，放在阳光下静置数天后过滤；静置数天后检测填料层上方的污泥的重金属含量，并制备植物的培养土。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在以下缺陷：由于污泥处理过程中需要在阳光下静置数天，对天气条件有要求，应用范围受限。

技术实现要素：

为了改善污泥处理过程受制于天气而应用范围受限的问题，本申请提供一种水利工程污泥废水处理装置及工艺。

第一方面，本申请提供一种水利工程污泥废水处理装置采用如下的技术方案：

一种水利工程污泥废水处理装置，包括冷冻室、灭菌机构、分离机构和集水机构；冷冻室用于将污泥废水凝固为冰粒；灭菌机构包括灭菌仓和安装于灭菌仓内的紫外灯，灭菌仓设有进料口和出料口；分离机构包括分离仓、积灰斗和抽气泵，分离仓上设有进料口和出料口，积灰斗可拆卸固定于出料口处，抽气泵上的进气口通过管道与分离仓连接并能使得分离仓为负压状态；集水机构包括集水箱和位于集水箱内的冷凝管，抽气泵的出气口通过管道与集水箱底部连接。

通过采用上述技术方案，将污泥废水在冷冻室内进行冷冻成为冰粒，一方面对污泥废水中的微生物进行低温灭杀，另一方面方便进行转移。将冰粒从灭菌仓的进料口投入，冰粒在紫外灯的照射下进行紫外线灭菌处理，冰粒中的细菌和微生物被大部分灭杀。冰粒再次被投放到分离仓，由于抽气泵对分离仓抽负压，冰粒在分离仓中进行升华，水分直接从固态冰升华为气态水，冰粒中的固体污泥在重力作用下落下。含有气态水的气流在集水箱中的冷凝管处液化为液态水，从而将污泥废水进行净化处理。

可选的，所述灭菌仓位于进料口和出料口之间固定有连接有高度逐渐降低的螺旋板。

通过采用上述技术方案，冰粒从灭菌仓的进料口进入后在螺旋板上滑落，由于螺旋板的高度逐渐降低，增加了冰粒在灭菌仓内的移动时间，提高了紫外线照射时长，灭菌效果好。

可选的，所述紫外灯竖直设置，所述螺旋板绕紫外灯呈螺旋线形分布。

通过采用上述技术方案，竖直设置的紫外灯能够在360°对四周进行照射，冰粒绕螺旋线在紫外灯周围移动，在对冰粒进行灭菌的同时体积大大减小，设备集成性高。

可选的，所述螺旋板为透明板。

通过采用上述技术方案，紫外线能够透过透明的螺旋板对冰粒进行灭菌，增加了灭菌效果。

可选的，所述灭菌仓内安装有至少一个分散组件，所述分散组件包括位于螺旋板上方的搅拌轴和驱动搅拌轴转动的电机。

通过采用上述技术方案，电机工作带动搅拌轴转动，搅拌轴将螺旋板上的冰粒进行搅动，使得紫外灯发出的灯光能够照射到不同部位的冰粒，提高灭菌效果。

可选的，所述废水处理装置还包括与冷冻室连接的水泵，水泵上设有进水管和出水管，出水管位于冷冻室内连接有花洒喷头，所述进水管和/或出水管上上安装有加热部。

通过采用上述技术方案，污泥废水在水泵的抽送下进入到冷冻室，在此过程中加热部将污泥废水加热到85℃以上，热的污泥废水通过花洒喷头以水泥形式喷出后，遇到冷冻室的低温瞬间凝固，缩短凝固时间，有利于形成冰粒。

可选的，所述集水箱上设有排气口，集水箱位于排气口处安装有催化床。

通过采用上述技术方案，污泥中含有的voc等气体在催化床处催化氧化，减小了对环境的危害。

可选的，所述催化床与抽气泵上的管道之间连接有换热器。

通过采用上述技术方案，催化床在对voc气体催化氧化时放热，换热器能够将这部分热量传递到抽气泵的管道上，对抽气泵抽出的气体进行加热，使得气体中的水气处于温度较高的状态，该气体遇到冷凝管时气态水更容易冷凝为液态水。

第二方面，本申请提供一种水利工程污泥废水处理工艺采用如下的技术方案：

一种水利工程污泥废水处理工艺，包括以下步骤：

冰粒制作：将污泥废水冷冻制作成冰粒；

紫外灭菌：将冰粒进行紫外线照射进行灭菌处理；

负压分离：将冰粒在负压下进行升华分离，冰粒中的水分从固态升华为气态与冰粒中的污泥固体分开，得到污泥固体颗粒；

水气液化：气态水进行冷凝为液态水，得到净化水。

可选的，冰粒制作步骤为：将污泥废水的温度加热至85℃以上，然后将污泥废水以水滴形式喷出，在-10℃以下凝固为冰粒。

通过采用上述技术方案，能够连续的对污泥废水进行污泥和废水的分离，并能同时对污泥中含有的微生物和voc气体进行处理，环保效果好。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1、能够连续的对污泥废水进行分离并处理，得到净化的水，减小了对天气状态的依赖，适用性广；

2、在对污泥和废水分离时还能分解污泥中含有的voc气体以及微生物，减小对环境的危害。

附图说明

图1为本申请实施例的整体结构示意图；

图2为图1中a-a面的剖视图；

图3为灭菌机构的结构示意图。

附图标记说明：1、支架；11、辅助杆；2、混浆池；21、过滤网；3、水泵；31、进水管；32、出水管；321、喷头；4、冷冻室；41、落料斗；5、灭菌机构；51、灭菌仓；52、螺旋板；53、分散组件；531、电机；532、搅拌轴；54、紫外灯；55、保护罩；6、分离机构；61、分离仓；62、振动电机；63、积灰斗；64、抽气泵；641、进气管；642、出气管；7、集水机构；71、集水箱；711、排气口；72、冷凝管；73、催化床；74、排水管；8、换热器。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种水利工程污泥废水处理装置。参考图1和图2，水利工程污泥废水处理装置包括依次连接的混浆池2、冷冻室4、灭菌机构5和分离机构6以及集水机构7，混浆池2与冷冻室4之间连接有水泵3。污泥废水在混浆池2中混匀，浆水通过水泵3抽送到冷冻室4中形成冰粒，冰粒进入到灭菌机构5中进行杀菌处理，杀菌后的冰粒在经分离机构6后分成水气和泥粉，水气在集水机构7内冷凝聚集成水，从而把污泥废水处理能够得到干净的水。

参考图1，混浆池2内部空腔可以呈长方体结构，根据实际需要，混浆池2的结构还可以是其他形状如圆柱状。混浆池2可以是不锈钢焊接制作，也可以是在地下开挖基坑后用混凝土浇筑而成。在混浆池2中水平放置有过滤网21，过滤网21可以为不锈钢冲孔网板，具有良好的耐腐蚀性。污泥废水在向混浆池2注入的过程中，废水中的较大颗粒性杂物被过滤网21过滤。

水泵3上设有进水口和出水口，水泵3的进水口通过进水管31与混浆池2连接，进水管31伸入到混浆池2内；水泵3的出水口通过出水管32与冷冻室4连接，出水管32伸入到冷冻室4的顶壁。在进水管31或出水管32上安装有加热器，加热器可以为电热水棒，使得输出的水温达到85℃以上。结合图2，在出水管32的末端固定安装有喷头321，喷头321可以为花洒喷头。加热后的废水从喷头321处喷出形成水滴。

参考图1和2，为了减少占地空间，分离机构6连接有用于支撑的支架1，支架1包括水平设置的支撑板和固定于支撑板四角的支柱。分离机构6安装于支架1的支撑板上，冷冻室4和灭菌机构5自上而下依次安装于分离机构6上方，支架1还包括竖直固定于支撑板上的多个辅助杆11，辅助杆11用于对冷冻室4和灭菌机构5进行支撑固定。

冷冻室4包括圆柱状的内部中空的壳体，壳体外壁与辅助杆11固定连接，连接方式可以为螺栓固定或焊接。壳体连接有外部的冷冻机，冷冻机能够在冷冻室4内形成-10℃及以下的温度，此处冷冻室4内的温度可以为-15℃。为了节约能量，壳体侧壁由内至外依次设置为不锈钢层、热反射层、保温层和不锈钢层，不锈钢层为厚度2mm的不锈钢板，热反射层为厚度0.2mm的铝箔，保温层为厚度30mm的海绵。在冷冻室4的底部固定有漏斗状的落料斗41。热水从喷头321喷出后在-15℃的环境中立即结冰形成冰粒并落下,冰粒的粒径在5mm-15mm之间，为了后续灭菌效果更好，冰粒的粒径控制在5mm最佳。

参考图2和图3，灭菌机构5安装于冷冻室4下方，冷冻室4内的冰粒在重力作用下进入到灭菌机构5。在本申请实施例的其他实施方式中，灭菌机构5也可以与冷冻室4分开设置，冷冻室4内的冰粒通过运输工具转移到灭菌机构5。

灭菌机构5包括灭菌仓51、分散组件53和紫外灯54，灭菌仓51与冷冻室4连接，分散组件53和紫外灯54安装于灭菌仓51内。

灭菌仓51为上下两端敞口且内部中空的圆柱状壳体，灭菌仓51的外壁与辅助杆11固定连接，灭菌仓51的顶端落料斗41固定连接且连接处密封处理；紫外灯54为同轴竖直固定于灭菌仓51内的灯柱，紫外灯54在灭菌仓51内壁处的辐照度值≥90uw/cm²，灭菌仓51的底部固定有用于支撑紫外灯54的灯座。灭菌仓51的内壁固定有螺旋板52，螺旋板52绕紫外灯54的轴线呈螺线形设置。螺旋板52可以为透明板，有利于紫外灯54的光线透过透明板照射在冰粒上，提高杀菌效果。此处螺旋板52选择20mm厚的钢化玻璃板，既能够有利于紫外线穿过，又能保持在紫外线照射状态下的稳定性。

为了提高紫外线对冰粒的照射杀菌效果，在玻璃板内部也固定有led紫外灯带。

分散组件53有多个并沿着螺旋板52的螺旋线固定安装于灭菌仓51。分散组件53包括电机531和搅拌轴532，搅拌轴532的轴线水平设置并穿过灭菌仓51，搅拌轴532与灭菌仓51的侧壁通过密封轴承转动连接；电机531通过螺栓固定于灭菌仓51的外壁。搅拌轴532包括轴杆和沿轴杆长度方向固定的支杆，轴杆沿着灭菌仓51的径向设置，支杆和轴杆垂直固定。

电机531工作带动搅拌轴532转动，搅拌轴532将螺旋板52上的冰粒搅动，使得冰粒在沿着螺旋板52滑落的过程中能充分被紫外照射，冰粒中含有的细菌能够被大部分消杀。

为了防止冰粒在滑落过程中冲击紫外灯54可能导致紫外灯54损坏，在紫外灯54的外部同轴套设固定有透明的保护罩55，保护罩55可以为20mm厚的圆柱状钢化玻璃外壳。

参考图2，分离机构6包括分离仓61、振动电机62、积灰斗63和抽气泵64，分离仓61与支架1固定连接，分离仓61的底部呈漏斗状，振动电机62通过螺栓固定安装于分离仓61的底部外壁，积灰斗63与分离仓61的底部可拆卸固定并密封，此处可拆卸方式选择螺纹连接。抽气泵64上设有进气口和出气口，抽气泵64的进气口通过进气管641与分离仓61连接，进气管641安装于分离仓61的顶壁，抽气泵64的出口气连接有出气管642。

抽气泵64工作对分离仓61内部进行抽气作业，使得分离仓61内部呈负压状态，此处分离仓61内部的气压可以为-0.06mpa～-0.08mpa，此处分离仓61内部的气压为-0.06mpa。冰粒进入到分离仓61后在负压状态下，冰粒中结晶状态的水分直接升华为水气，水气被抽气泵64随着气流抽出。冰粒中含有的泥土固体以粉状或颗粒状形式在重力作用下落到分离仓61底壁，由于分离仓61内部气压低，固体泥土的阻力小，减小了产生扬尘的可能性。振动电机62工作防止泥土固体粘附，泥土固体进入到积灰斗63中。当工作一段时间后，打开积灰斗63将内部的泥土移出。

参考图2，水气被抽气泵64抽出后通过出气管642送入到集水机构7。集水机构7包括集水箱71、冷凝管72和催化床73，集水箱71可以为塑料箱体或者不锈钢箱体，出气管642连接于集水箱71的侧壁底部；冷凝管72可以为固定于集水箱71内部的铝合金盘管，铝合金盘管内通入循环流动的冷水；集水箱71的顶部开设有排气口711，催化床73固定安装于集水箱71位于排气口711处。

为了提高水气冷凝液化效果，出气管642上安装有电加热丝，使得出气管642吹出的气体温度保持在20℃以上，此处出气管642吹出的气体温度为50℃，冷凝管72中冷水温度为3-5℃。气体从集水箱71底部吹出时，热气流中的水气在冷凝管72处遇冷液化为水滴，水滴汇集在集水箱71中。在集水箱71的底部安装有排水管74，排水管74上安装有控制阀，当集水箱71内水较多时，打开排水管74上的控制阀将水排出。由于集水箱71内的水由水气液化而成，相比原废水净化程度极大提高。

催化床73可以为cco-500x型催化床，催化床73通过螺栓固定于集水箱71上部，污泥中释放气体中含有的恶臭气体如氨、硫化氢和voc等能够在催化床73处进行催化分解，净化后的气体从排气口711排出，减小了恶臭气体污染空气的可能。

由于气体在催化床73处催化分解时会释放热量，为了充分利用该部分热量，在催化床73和出气管642之间连接有换热器8，催化床73处的热量能够对出气管642处的气体进行加热。

本申请公开的一种水利工程污泥废水处理装置的工作原理如下：

将污泥废水倒入到混浆池2内并保持搅拌，使得污泥废水尽量混匀。污泥废水在水泵3的作用下泵入到冷冻室4以水滴形式喷出，在输送过程中，污泥废水被加热至85℃，这样从水滴形式喷出的肥水瞬间结冰形成冰粒。

冰粒落入到灭菌仓51内并沿着螺旋板52滑动，在此过程中被紫外灯54照射灭菌，灭杀废水中大部分的细菌和微生物。灭菌后的冰粒落到分离仓61内，冰粒中的水分升华为气体，固体物质在重力作用下落到积灰斗63内。

含有水气的气流进入到集水箱71中并在冷凝管72表面液化为水滴，水汇聚到集水箱71内。剩余的气体经过催化床73时被催化氧化，降低了气体中voc的含量。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。