一种污泥干化处理的加药管道混合器的制作方法

本发明属于污泥干化技术领域，具体涉及一种污泥干化处理的加药管道混合器。

背景技术：

污泥干化又称污泥脱水，是指通过渗滤或蒸发等作用，从污泥中去除大部分含水量的过程，一般指采用污泥干化场(床)等自蒸发设施。污泥浓缩后，用物理方法进一步降低污泥的含水率，便于污泥的运送、堆积、利用或作进一步处理。脱水(干化)有自然蒸发法和机械脱水法两种。习惯上称机械脱水法为污泥脱水，称自然蒸发法为污泥干化。方法虽异，但都是进一步降低污泥含水率的措施。

城镇污水处理厂排出的污泥经重力浓缩和机械脱水后含水率在80％左右，体积庞大，热值低，不宜用于好氧堆肥、焚烧、建材利用，甚至填埋，必须进一步脱水、干化。污泥浓缩后，用物理方法进一步降低污泥的含水率，便于污泥的运送、堆积、利用或作进一步处理。脱水(干化)有自然蒸发法和机械脱水法两种。习惯上称机械脱水法为污泥脱水，称自然蒸发法为污泥干化。方法虽异，但都是进一步降低污泥含水率的措施。

现有技术中大都采用多种设备结合干化处理方式，由于大多污泥处理工厂接受所在地附近的所有待处理污泥，则导致其待处理的污泥含水率不一。处理时首先会根据含水率范围分别存放不同的污泥，然后通过预处理的方式将高含水率范围的污泥先处理，并降低一定的含水率后与其他低含水率(相对概念，均高于标准值)的污泥一并输入蒸汽干化处理设备中进行干化处理。但在实际处理过程中发现，具有较高含水率的污泥在输送过程中不仅由于其高粘度导致设备运转压力较大，管道中污泥的动力损耗较高，且由于采用螺旋输送设备，且行程较长，在输送过程中污泥容易快速膨胀并挤压设备或直接从敞口设备中落出。不仅会造成设备损坏，还会产生二次污染，给污泥干化过程带来不必要的麻烦。为了解决上述问题，则需要在输送前向污泥中增加药剂，通过混合药剂能够降低膨胀速度，从而避免在输送过程中过快膨胀影响传输效率。而上述解决方案的关键点在于药剂与污泥的混合程度，若分布率较低，则还是可能会出现局部膨胀的问题，若采用大型搅拌设备，不仅能耗较高，且同样影响处理效率。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种污泥干化过程中使用的管道混合器，能够采用无动力的管道结构对污泥与药剂进行高效混合，在对污泥流速影响尽可能小的前提下采用较低的运行成本实现较好的混合效果。

本发明所采用的技术方案为：

第一方面，本发明公开一种污泥干化处理的加药管道混合器，设置在污泥干化处理工艺的污泥输送管道上，包括相互连接并在内部形成连续通道的至少两个连接部和设置在相邻连接部之间的挤压扩张部；

所述挤压扩张部的通道截面以中心点确定两条相互垂直的轴，从挤压扩张部一侧开口所在的通道截面起始，其中一条轴长度先延长再缩短，另一条轴长度先缩短再延长；

且整个挤压扩张部的通道截面面积差值小于20％。

管道混合器是一种常用的药剂混合设备，旨在对其中流动的物质进行被动搅拌混合，从而使在其进入一侧端部或在其他设备中加注的药剂能够较好的分散到流动的物质中。本发明中的流动物质即为污泥，且为含水率高于60％，属于未处理状态，此时添加的药剂为液态，现有技术中的管道混合器大都采用旋片式结构，该结构适用于低粘连度物质，而污泥为浓稠物，具有较高的流动阻力，则通过管道时水头损失较高。

而本发明中通过设置有挤压扩张部结构来实现不同的均匀布料效果，由于旋片需要将污泥进行翻动，势必会导致其机械能降低较大。而本发明中通过改变截面形状能够将污泥挤压和分散，能够使污泥被挤压分散后又重新恢复原截面状态，从而达到一定的混合效果。而药剂加注位置和设置在挤压扩张部的合适位置，使药剂在污泥中分布的更加均匀。

值得说明的是，常规的管道截面为圆形，而本发明以管道截面的圆心部分作为原点建立坐标系，以两根垂直的直径为轴进行定义，所谓的扩张挤压则是通过拉长其中一根轴的长度，并同时缩小另一根轴的长度，从而在内壁进城渐进变化效果。该渐进变化方式则是从一侧开口开始，整个截面逐渐有圆形变为类椭圆形，且不断降低其中一根轴的长度，使其截面呈现出较长的长度和较小的宽度。由两侧内壁将污泥进行挤压，使得污泥在通过该截面时能够被扩散，使其单位长度下的每段区域内具有较少的污泥量，从而可配合加药设备对其进行药剂施加，不仅避免了搅拌翻动所带来的一定的运行成本和物料使用成本，同时也可以使药剂在原有污泥的动能变化较小的情况下能够均匀分布在污泥中，进一步解决相关污泥膨胀等问题。

还值得说明的是，由于是通过内壁挤压的方式对污泥进行作用，则相较于搅拌或旋片的方式所带来的水头损失较小。同时为了进一步降低动能损耗，则限定截面面积变化差值不大于20％。现有技术中存在一种多个膨大腔扩张处理污泥的管道混合器，这种具有多个膨大腔的管道结构由于管径变大的结构明显不利于药剂的混合，若单独增设主动搅拌机构，则导致其成本增加，且搅拌方向和搅拌时间会对流速和药剂分布情况造成相互制约。而缩小管径能够降低布药面积，从而提高药剂的分布的均匀性，但会影响其流速。只有控制截面面积，降低截面面积变化率才能够有效减少流速损失(基于本发明的通过内壁的平滑变化对污泥实现挤压效果，若是采用其他的类似旋片等直接在管道内设置其他的引导或切割结构则不一定具有相同效果)。

结合第一方面，本发明提供第一方面的第一种实施方式，所述挤压扩张部内设有出药口，所述出药口设置在其中两轴中部的长度变化转向处。

所谓的长度变化转向处，则是指其中轴线先变长后变短的转折处，此处即上述内容中提到的最小宽度位置，此时污泥经过该截面时具有较大的长度和较小的宽度，单位长度内的污泥量最小。通过在此处沿长度方向设置多个出药口，则能够在较小药剂加注水压状态下实现均匀分布，可无需翻动污泥。

结合第一方面的第一种实施方式，本发明提供第一方面的第二种实施方式，在挤压扩张部外侧设有布药器，所述布药器沿最小截面宽度处的长度方向设置，并通过加药管与外部加药设备连通。

结合第一方面的第一种实施方式，本发明提供第一方面的第三种实施方式，所述挤压扩张部的向外突出的边沿处设有加强边条。

所谓向外突出的边沿是指由于将整个管道“压扁”的结构设计会导致其中一根轴的两端向外扩张并超过原有截面直径，而整个挤压扩张部的外侧则会形成向外突出的弧形边沿。由于污泥再受到与该轴垂直方向上的内壁挤压力，使其具有朝向两侧的挤压力，则为了增加结构强度，在两侧外凸的弧形表演出设置金属的加强包边结构。

结合第一方面的第二种实施方式，本发明提供第一方面的第四种实施方式，所述挤压扩张部内在两轴中部的长度变化转向处设有沿轴线方向上的开槽，通过至少两个开槽形成沿轴向方向上的刀头。

值得说明的是，从挤压扩张部一侧开口处向内观察，可以看到有处在同一根轴方向上的两侧内壁会产生向内挤压的形变，导致截面宽度降低。而在宽度最低的地方会形成一条隆起筋，该隆起筋两侧为平滑过渡的曲面，而污泥会在该处形成最小的截面宽度。此时通过在该隆起筋上设置多个刀头结构，能够形成对污泥的切向力，使经过刀头处的污泥被分割，有效的增加污泥的搅拌效果。

结合第一方面的第四种实施方式，本发明提供第一方面的第五种实施方式，所述出药口设置在刀头两侧。

结合第一方面的第五种实施方式，本发明提供第一方面的第六种实施方式，所述布药器内具有布药腔，所述布药腔具有延伸至刀头内部的端部，且该端部与出药口连通。

结合第一方面及其第一至六种实施方式，本发明提供第一方面的第七种实施方式，包括至少两个相互连接的挤压扩张部，且相邻的挤压扩张部之间相对偏转角为90°。

所谓的相对偏转角，是指以不同的挤压扩张部的两根轴线作为参照，将两侧开口处不同轴线放置在同一水平面上计算偏差角。通过设置至少两个偏转角为90°的挤压扩张部使得经过的污泥能够连续受到两个垂直方向上的挤压效果，从而进一步增加混合效果。

结合第一方面及其第一至六种实施方式，本发明提供第一方面的第八种实施方式，包括至少三个相互连接的挤压扩张部，且相邻的挤压扩张部之间相对偏转角为60°。

值得说明的是，本发明的管道混合器旨在使药剂与污泥能够充分混合，现有技术通过旋转翻转的方式进行搅拌，而本发明中的挤压扩张部并未采用旋转搅拌的方式，而是通过不同方向的挤压效果并结合在最窄处设置加药口来实现较好的混合效果，从而动能损失更低。

本发明的有益效果为：

本发明通过设有的变径管道结构，通过内径的改变实现较好的挤压分布效果，并通过设置合适的出药口将药剂加注在污泥中，能够使污泥和药剂在无动力搅拌的状态下尽可能高效的进行混合，使药剂充分与污泥混合后能够有效的抑制污泥在传输过程中的膨胀现象，避免造成对设备的损坏和对环境的二次污染。

附图说明

图1是本发明中实施例2部分整个管道混合器的平面示意图；

图2是本发明中实施例2部分整个管道混合器的轴侧示意图；

图3是本发明中实施例2部分整个管道混合器的侧面开口处平面示意图；

图4是本发明中实施例2部分整个管道混合器在横卧状态下的轴侧示意图；

图5是本发明图4中的a局部放大示意图；

图6是本发明中实施例1部分中单个挤压扩张部的平面结构示意图；

图7是本发明图6中沿a-a剖切线剖切后的截面示意图；

图8是本发明实施例1部分中单个挤压扩张部的轴侧示意图。

图中：1-挤压扩张部，2-连接部，3-加强边条，4-布药器，5-加药管，6-刀头，7-出药口，8-布药腔。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，本申请的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本申请的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1：

本实施例公开一种污泥干化处理的加药管5道混合器，该设备是应用在污泥干化工艺中的一个药剂和污泥的混合设备。污泥干化工艺是通过不同的设备降低污泥含水率的处理过程，首先是经过脱水后，污泥含水率可降低到百分之五十以下，视污泥和沉渣的性质和脱水设备的效能而定。污泥的进一步脱水则称污泥干化，干化污泥的含水率低于百分之十。脱水的方法主要有自然干化法、机械脱水法和造粒法。自然干化法和机械脱水法适用于污水污泥，造粒法适用于混凝沉淀的污泥。

由于污泥干化厂会接收当地多个机构运输来的不同含水率的污泥，则通常会通过多个步骤分开处理，先将高含水率的污泥进行机械或自然脱水，待其含水率下降至合适值后与相同含水率范围的污泥一并送入蒸汽干化处理设备中进一步处理。在该处理过程中会需要将污泥不断的转运和储存，而高含水率的污泥会在合适的温度条件下迅速膨胀，且通常采用的螺旋输送设备为密封结构，则在处理时往往会发生因污泥膨胀而挤压传输设备导致设备损坏污泥漏出的情况。

则为了避免上述情况的发生，则需要延迟污泥膨胀的速度，使其在传输过程中的膨胀率低于安全阈值。现有的做法则是通过在污泥中添加合适的混合药剂，其中包括铁盐和聚丙烯酰胺等稳定剂，上述药剂在加注时均为水溶液，通过搅拌设备能够使其与污泥混合。本实施例提供的一种管道混合器，不需要增加额外的动力源，仅需要通过在原有设备前设置的污泥泵提供动力即可。且本发明中的管体结构与现有的旋片式结构不同，具有较小的阻挡效果，适用于粘度较大的污泥。

具体来说，包括相互连接并在内部形成连续通道的至少两个连接部2和设置在相邻连接部2之间的挤压扩张部1。其中，挤压扩张部1的通道截面以中心点确定两条相互垂直的轴，从挤压扩张部1一侧开口所在的通道截面起始，其中一条轴长度先延长再缩短，另一条轴长度先缩短再延长；且整个挤压扩张部1的通道截面面积差值小于20％。也就是说，本发明中的管道包括两个连接管和设置在连接管中间的挤压扩张部1，而所谓的挤压扩张部1是通过改变内径来形成连续且光滑的引导管道，通过变径的引导管道将污泥进行挤压扩张，并在具有最大长度和最小宽度的截面处设置出药口7将混合药剂引入污泥内，从而达到较好的混合效果。

由于是通过内壁挤压的方式对污泥进行作用，则相较于搅拌或旋片的方式所带来的水头损失较小。同时为了进一步降低动能损耗，则限定截面面积变化差值不大于20％。现有技术中存在一种多个膨大腔扩张处理污泥的管道混合器，这种具有多个膨大腔的管道结构由于管径变大的结构明显不利于药剂的混合，若单独增设主动搅拌机构，则导致其成本增加，且搅拌方向和搅拌时间会对流速和药剂分布情况造成相互制约。而缩小管径能够降低布药面积，从而提高药剂的分布的均匀性，但会影响其流速。只有控制截面面积，降低截面面积变化率才能够有效减少流速损失(基于本发明的通过内壁的平滑变化对污泥实现挤压效果，若是采用其他的类似旋片等直接在管道内设置其他的引导或切割结构则不一定具有相同效果)。

实施例2：

本实施例是在实施例1的基础上进行优化限定，其中，如图1-8所示，整个管体中部包括三个相互连接的挤压扩张部1，且相邻的挤压扩张部1之间相对偏转角为60°。而挤压扩张部1内设有出药口7，出药口7设置在其中两轴中部的长度变化转向处。

在图6中可以看到，其中的a-a的剖面线则是所谓的长度变化转向处，长外部可以看到挤压扩张部1是先两侧变宽然后由逐渐变窄，而中间的最宽处同时也是垂直于该图的视角方向的最窄处。具体来说，长度变化转向处是指其中轴线先变长后变短的转折处，此处即上述内容中提到的最小宽度位置，此时污泥经过该截面时具有较大的长度和较小的宽度，单位长度内的污泥量最小。通过在此处沿长度方向设置多个出药口7，则能够在较小药剂加注水压状态下实现均匀分布，可无需翻动污泥。

本实施例中，为了实现较好的加药混合效果，会在挤压扩张部1外侧设有布药器4，图中可以看到，布药器4为一种条形结构，沿最小截面宽度处的长度方向设置，并通过加药管5与外部加药设备连通。

同时，为了增加整个挤压扩张部1的结构强度，会在挤压扩张部1的向外突出的边沿处设有加强边条3。所谓向外突出的边沿是指由于将整个管道“压扁”的结构设计会导致其中一根轴的两端向外扩张并超过原有截面直径，而整个挤压扩张部1的外侧则会形成向外突出的弧形边沿。由于污泥再受到与该轴垂直方向上的内壁挤压力，使其具有朝向两侧的挤压力，则为了增加结构强度，在两侧外凸的弧形表演出设置金属的加强包边结构。在本实施例中，该加强边条3则是将两个弧形边包覆并压合的金属材料，通过螺栓进行固定。

挤压扩张部1内在两轴中部的长度变化转向处设有沿轴线方向上的开槽，通过至少两个开槽形成沿轴向方向上的刀头6。

值得说明的是，从挤压扩张部1一侧开口处向内观察，可以看到有处在同一根轴方向上的两侧内壁会产生向内挤压的形变，导致截面宽度降低。而在宽度最低的地方会形成一条隆起筋，该隆起筋两侧为平滑过渡的曲面，而污泥会在该处形成最小的截面宽度。此时通过在该隆起筋上设置多个刀头6结构，能够形成对污泥的切向力，使经过刀头6处的污泥被分割，有效的增加污泥的搅拌效果。

在图5的放大图可以看到，出药口7设置在刀头6两侧，且在刀头6的尾部。污泥经过挤压后通过刀头6最狭窄的部分时，会被多个刀头6进行边缘切割，此时向切割间隙中加入液体药剂，能够使药剂能够分布在更深的污泥中，从而防止现有技术从表面或局部加药导致内部污泥膨胀的问题。而布药器4内具有布药腔8，布药腔8具有延伸至刀头6内部的端部，且该端部与出药口7连通。

进一步的，本实施例中的刀头6结构是通过在挤压扩桩部1的内壁上沿污泥流动方向开槽后形成的前窄后宽结构，从图中可以看出在管内最窄处形成排齿结构。为了实现更好的切割效果，可将其中的刀头6加高。但由于污泥阻力较大，若采用较长的刀头6可能会进一步增加阻力，而本实施例中的刀头6主要是用于加药时先将污泥切分后注入药剂，能够提高药剂的扩散效率。

还值得说明的是，本实施例通过结合附图说明了该结构的实际使用方式，一般该结构为卧式状态，通过固定架设置在地面上。图中展示的结构仅为示意，实际结构由于截面面积变化值的限定条件，则会呈现出更加夸张的扩张宽度。该管道混合器与现有技术相同的是，其两侧端口均采用法兰结构与外部管路连接，且为了进一步降低动能损耗，会在内壁涂覆有防腐防粘材料，该材料一般为聚四氟乙烯等高分子材料。

同时，本实施例中仅采用三个偏转角度为60°(或120°，根据不同的参照轴会有不同的偏转角度相对值，其实质相同)的挤压扩张部1形成单次多向挤压，也可以根据需求设置两组共六个挤压扩张部1连通，能够实现更好的加药混合效果。

本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。