一種用于污泥熱水解處理的輻流式水熱反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于污泥減量化處理領(lǐng)域，具體涉及一種用于污泥熱水解處理的輻流式水熱反應(yīng)器。反應(yīng)器的筒體內(nèi)依次嵌套外筒和內(nèi)筒，且外筒和內(nèi)筒之間設(shè)置有導(dǎo)流筒，導(dǎo)流筒側(cè)壁上開設(shè)有導(dǎo)流管，內(nèi)筒的內(nèi)部安裝有攪拌器，使得污泥在內(nèi)筒中達(dá)到反應(yīng)參數(shù)后粘度很低，流動性很好。由于入口管路設(shè)置于內(nèi)筒的下方，使得污泥在內(nèi)筒中是下進(jìn)上出，且內(nèi)筒直徑不大，因此可以保證加熱時間；由于輻流式水熱反應(yīng)器的高徑比很小，且污泥加熱后流動性很好，所以污泥在外筒大空間內(nèi)是輻射式的向外流動，隨著流動半徑的增大，流速降低，反應(yīng)不斷進(jìn)行，這樣就能在反應(yīng)器的有限空間內(nèi)保證反應(yīng)時間。這樣輻流式水熱反應(yīng)器就能夠連續(xù)運行，且結(jié)構(gòu)緊湊。
【專利說明】一種用于污泥熱水解處理的輻流式水熱反應(yīng)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于污泥減量化處理領(lǐng)域，具體涉及一種用于污泥熱水解處理的輻流式水熱反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]城市污泥是城鎮(zhèn)污水處理過程中的副產(chǎn)物，是對采用常規(guī)方法處理城市污水所產(chǎn)生的少量沉淀物、顆粒物和漂浮物等物質(zhì)的統(tǒng)稱。其主要具有以下幾個特點:
[0003](I)產(chǎn)量大，無害化率低:污泥年產(chǎn)量為2800萬噸(含水率80%，2011年)，3/4未有效處理。
[0004](2)含水率高，水分難以脫除:傳統(tǒng)污泥機械脫水方式僅能將污泥含水率降低到
80%左右。
[0005](3)有害性和有用性:城市污泥存在多種有機污染物和重金屬，直接排放對環(huán)境有害，但是其熱值高(7500~15000kJ/kg干污泥)，可以資源化利用。
[0006]目前，堆肥、填埋和焚燒是污泥處置常用的方法，這些方法都對污泥的含水率有一定要求。例如污泥填埋含水率需要低于60%，污泥堆肥需要添加膨松劑調(diào)整至含水率50%左右，污泥焚燒需要將污泥的含水率降低到30%左右。因此，含水率80%左右的濕污泥需要進(jìn)一步的脫水處理。
[0007]污泥進(jìn)一步的脫水可以采用熱干化方法，該方法可以將污泥的含水率降低到50%以下，減容效果好，產(chǎn)品穩(wěn)定。但是該方法技術(shù)要求高，管理較復(fù)雜，耗費大量能源，處理成本較高。污泥熱干化法中蒸發(fā)每噸水需要消耗887025kcal的熱量，合熱值為8300kcal的天然氣107m3。如濕污泥的水分按80%，干化到10%，則每噸干污泥大約需消耗428m3的天然氣及300kW.h的電力，則每噸干污泥的干化成本達(dá)到1144.9元(不計人員工資，設(shè)備折舊等)。這就存在建的起，用不起問題。因此，急需一種經(jīng)濟的方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)熱干化法。
[0008]污泥水熱處理技術(shù)是將污泥加熱，在一定溫度和壓力下使污泥中的粘性有機物水解，破壞污泥的膠體結(jié)構(gòu)，改善脫水性能和厭氧消化性能的技術(shù)，也稱熱調(diào)質(zhì)。水熱處理技術(shù)按照處理過程中是否加入氧化劑，把水熱處理分成熱水解和濕式氧化兩種。熱水解沒有通入氧化劑，而濕式氧化需要向反應(yīng)器內(nèi)通入氧化劑。
[0009]污泥熱水解技術(shù)可以進(jìn)一步高效經(jīng)濟地降低污泥的含水率。在污泥加熱過程中，污泥中的微生物絮體解散，微生物細(xì)胞破裂，污泥中的有機物水解進(jìn)而降低了污泥的黏度，降低了黏性物質(zhì)對水的束縛能力。此外，當(dāng)污泥被加熱至一定溫度時，污泥中的有機物細(xì)胞破裂，胞內(nèi)的大分子有機物釋放并水解，胞內(nèi)與各類大分子相結(jié)合的水也被釋放，導(dǎo)致水更容易與污泥顆粒分離，從而低能耗、高效率地實現(xiàn)污泥的脫水干化。
[0010]水熱反應(yīng)器是污泥熱水解技術(shù)的核心設(shè)備，但是現(xiàn)有的水熱反應(yīng)器存在著反應(yīng)不充分、連續(xù)性較差、結(jié)構(gòu)不緊湊、占地面積大等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0011]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種用于污泥熱水解處理的輻流式水熱反應(yīng)器，具有熱水解反應(yīng)效率高，連續(xù)性好，能夠有效降低熱水解后污泥脫水的含水率，從而達(dá)到減量化要求的優(yōu)點且反應(yīng)器集加熱和反應(yīng)為一體，結(jié)構(gòu)緊湊。
[0012]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
[0013]一種用于污泥熱水解處理的輻流式水熱反應(yīng)器，包括:攪拌器、筒體和位于筒體內(nèi)部依次同軸設(shè)置的外筒和內(nèi)筒，且外筒和內(nèi)筒之間設(shè)置有導(dǎo)流筒，導(dǎo)流筒側(cè)壁下部開有導(dǎo)
流管；
[0014]所述的內(nèi)筒的底部連接入口管，外筒的底部開設(shè)有排污管，筒體和外筒之間設(shè)置有溢流槽，溢流槽的底部開設(shè)出口管；
[0015]所述的攪拌器包括:電機、葉片、攪拌軸和位于底部的支撐件；電機位于筒體的頂部，攪拌軸的一端連接電機，另一端沿中軸貫穿筒體并伸入入口管中，攪拌軸由支撐件定位；葉片設(shè)置于攪拌軸上，且位于內(nèi)筒內(nèi)；
[0016]所述的入口管包括:同軸且嵌套設(shè)置的內(nèi)管和外管，且所述的內(nèi)管中還設(shè)置有與其壁面相切的刮刀，刮刀與攪拌軸固定連接；外管側(cè)壁上還設(shè)有蒸汽管，且蒸汽管斜向下和外管連接。
[0017]所述的筒體的高徑比小于1，為不銹鋼材料或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；且筒體上方漸縮，上部設(shè)置有用于密封的封頭；筒體下部底面和水平面有1°到2°斜度。
[0018]所述的筒體和封頭之間采用焊接或法蘭連接。
[0019]所述的內(nèi)管上均勻開設(shè)有若干能夠使外管蒸汽進(jìn)入內(nèi)管中和污泥混合的孔。
[0020]所述的攪拌器為螺帶式攪拌器、螺帶螺桿式攪拌器或者其它具有軸向推動作用的攪拌器中的一種。
[0021]所述的導(dǎo)流筒上部設(shè)有避免污泥流出的導(dǎo)流筒頂蓋。
[0022]所述的導(dǎo)流管斜向下傾斜，且沿導(dǎo)流筒的外壁周向均布。
[0023]所述的溢流槽接出口管處高度低于以攪拌軸為對稱軸對稱處的高度，且從溢流槽接出口管處到其以攪拌軸為對稱軸對稱處的高度逐漸升高。
[0024]所述的排污管上方設(shè)有凹槽。
[0025]本發(fā)明具有以下的有益效果:相比現(xiàn)有技術(shù)，由于入口管路設(shè)置于筒體的下方，使得污泥在內(nèi)筒中是下進(jìn)上出，且內(nèi)筒的直徑小，這樣就能保證加熱時間；由于筒體高徑比小，加熱后流動性較好的污泥就能平穩(wěn)地從導(dǎo)流管中流出，且在外筒中是輻射式的向外流動，隨著流動半徑的增大，流通截面積增大，流速降低，這樣就能在反應(yīng)器的有限空間內(nèi)保證反應(yīng)時間且反應(yīng)器結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積??；當(dāng)加熱時間和反應(yīng)時間都得到保證后，反應(yīng)器就能夠連續(xù)運行，且反應(yīng)器結(jié)構(gòu)緊湊。
[0026]進(jìn)一步的，由于筒體可以是不銹鋼材料也可以是混凝土材料，采用不銹鋼材料加工簡單，采用混凝土材料節(jié)約成本，由于筒體上部設(shè)置有用于密封的封頭，則能夠維持反應(yīng)器內(nèi)部的壓力。進(jìn)一步的，由于筒體上部由封頭密封，可以焊接，也可以法蘭連接，因此輻流式水熱反應(yīng)器密封方便。
[0027] 進(jìn)一步的，入口管中的內(nèi)管中設(shè)有刮刀，刮刀與內(nèi)管的壁面相切，從而能夠最大限度避免污泥黏在內(nèi)管壁上堵塞小孔，加上蒸汽管斜向下和外管連接，這樣即使少量污泥進(jìn)入外管，也不會進(jìn)一步進(jìn)入蒸汽管中堵塞蒸汽管，因此可以保證蒸汽可以有效進(jìn)入內(nèi)管對污泥進(jìn)行加熱。
[0028]進(jìn)一步的，由于內(nèi)管上均有開有若干孔，從而使得外管蒸汽可以均勻進(jìn)入內(nèi)管中和污泥混合，提聞了加熱效率。
[0029]進(jìn)一步的，攪拌器是具有軸向推動作用的強力攪拌器，這樣可以在強力攪拌的同時把污泥從下向上輸運，快速達(dá)到反應(yīng)參數(shù)后從內(nèi)筒上方溢出。
[0030]進(jìn)一步的，由于導(dǎo)流筒上部設(shè)有導(dǎo)流筒頂蓋，導(dǎo)流管斜向下傾斜，從而能避免污泥從內(nèi)筒中出來后直接從導(dǎo)流筒上部流出，從而保證污泥從導(dǎo)流筒的導(dǎo)流管進(jìn)入外筒，然后在輻射式流動過程中緩慢溢流進(jìn)入上部溢流槽。
[0031]進(jìn)一步的，由于導(dǎo)流管沿導(dǎo)流筒周向均布多個，從而使得污泥能夠沿四周均勻輻射式地流向外筒大空間。
[0032]進(jìn)一步的，由于溢流槽接出口管處高度低于以攪拌軸為對稱軸對稱處的高度，且從溢流槽接出口管處到其以攪拌軸為對稱軸對稱處的高度逐漸升高，從而能夠使得所有溢流的污泥都能流入出口管中流出。
[0033]進(jìn)一步的，由于筒體下部有一定斜度，排污管上方設(shè)有凹槽，這樣能夠保證排污口在最低處，更好地匯集排污物。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]下面結(jié)合附 圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明
[0035]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖2為本發(fā)明的入口管結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖中:1:筒體，2:外筒，3:導(dǎo)流筒，4:內(nèi)筒，5:攪拌器，501:電機，502:葉片，503:攪拌軸，504:支撐件，6:導(dǎo)流筒頂蓋，7:封頭，8:溢流槽，9:導(dǎo)流管，10:入口管，101:內(nèi)管，102:外管，103:刮刀，104:蒸汽管，11:排污管，12:出口管。
【具體實施方式】
[0038]參照圖1和2所示，一種用于污泥熱水解處理的輻流式水熱反應(yīng)器，包括:攪拌器
5、高徑比小于I的不銹鋼材料或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的筒體I和位于筒體I內(nèi)部依次同軸設(shè)置的外筒2和內(nèi)筒4，且外筒2和內(nèi)筒4之間設(shè)置有導(dǎo)流筒3，導(dǎo)流筒3側(cè)壁上開設(shè)有導(dǎo)流管9，導(dǎo)流管9斜向下傾斜，且沿導(dǎo)流筒3的外壁周向均布，導(dǎo)流筒3上部設(shè)有避免污泥流出的導(dǎo)流筒頂蓋6 ;筒體I上方漸縮，上部有采用焊接或法蘭連接設(shè)置的封頭7，內(nèi)筒4的底部連接入口管10，外筒2的底部開設(shè)有排污管11，且排污管11上方設(shè)有凹槽；筒體I和外筒
2之間設(shè)置有溢流槽8，溢流槽8底部開設(shè)出口管12 ;溢流槽8接出口管12處高度低于以攪拌軸502為對稱軸對稱處的高度，且從溢流槽8接出口管12處到其以攪拌軸502為對稱軸對稱處的高度逐漸升高；攪拌器5為螺帶式攪拌器、螺帶螺桿式攪拌器或者其它具有強力軸向推動作用的攪拌器中的一種。攪拌器5包括:電機501、葉片502、攪拌軸503和位于底部的支撐件504 ；電機501位于筒體I的頂部,攪拌軸503的一端連接電機501，另一端沿中軸貫穿筒體I并伸入入口管10內(nèi)，攪拌軸503由支撐件504定位；葉片502設(shè)置于攪拌軸503上，且位于內(nèi)筒4的內(nèi)；入口管10包括同軸且嵌套設(shè)置的內(nèi)管101和外管102，且所述的內(nèi)管101中還設(shè)置有與其壁面相切的刮刀103，刮刀103與攪拌軸503固定連接；外管102側(cè)壁上還設(shè)有蒸汽管104，且蒸汽管104斜向下和外管102連接。內(nèi)管101上均勻開設(shè)有若干能夠使外管蒸汽進(jìn)入內(nèi)管中和污泥混合的孔。
[0039]本發(fā)明的工作原理如下:
[0040]污泥從內(nèi)管10進(jìn)入內(nèi) 筒4，在具有軸向力的強力攪拌器5的作用下污泥由下向上輸運的同時不斷和蒸汽混合，由于污泥在內(nèi)筒4中是下進(jìn)上出的，且內(nèi)筒4的直徑較小，所以加熱時間可以得到保證，加熱到反應(yīng)條件后從內(nèi)筒4溢出，進(jìn)入導(dǎo)流筒3，由于導(dǎo)流筒頂蓋6的作用，污泥只能進(jìn)入導(dǎo)流筒3和內(nèi)筒4的環(huán)隙中，然后從導(dǎo)流管9中流出，由于導(dǎo)流筒3下方沿周向均布多個導(dǎo)流管9且導(dǎo)流管9斜向下傾斜，這樣加熱好的污泥只能沿導(dǎo)流筒3四周均勻進(jìn)入外筒2大空間底部。由于筒體I是一個低高徑比的容器，且污泥加熱后膠體結(jié)構(gòu)破壞，粘度降低，流動性提高，就能平穩(wěn)的輻射式的向四周流動，流動過程中水熱反應(yīng)不斷進(jìn)行，隨著流動半徑的增大，流通截面積增大，流速降低，這樣就能在反應(yīng)器的有限空間內(nèi)保證反應(yīng)時間，因此輻流式水熱反應(yīng)器就可以連續(xù)運行，且結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。在反應(yīng)過程中，細(xì)胞破壁，釋放胞內(nèi)水分，有機物水解，膠體結(jié)構(gòu)進(jìn)一步破壞，污泥粘性降低。待外筒2內(nèi)液面上升至溢流槽8的高度，污泥開始溢流，在出口管12上部最低處匯集，然后經(jīng)出口管12流出。若使用一定時間后需要排污，則打開排污管11閥門，通過筒體2底部斜面，排污物將匯集在排污管11上方凹槽處，最后經(jīng)排污管11流出。
[0041]入口管的工作原理如下:
[0042]污泥從內(nèi)管10下方進(jìn)入，蒸汽從蒸汽管104斜向下進(jìn)入外管102。內(nèi)管101沿周向和軸向均勻開有很多小孔，這使得外管102內(nèi)的蒸汽可以均勻進(jìn)入內(nèi)管101中和污泥混合。內(nèi)管101中設(shè)有刮刀103，刮刀103與內(nèi)管101的壁面相切，這樣就能避免污泥黏在內(nèi)管101內(nèi)壁上堵塞小孔。蒸汽管104斜向下布置，這樣即使少量污泥進(jìn)入外管102，也不會進(jìn)一步進(jìn)入蒸汽管104中堵塞蒸汽管104。
【權(quán)利要求】
1.一種用于污泥熱水解處理的輻流式水熱反應(yīng)器，其特征在于:包括:攪拌器(5)、筒體(1)和位于筒體(1)內(nèi)部依次同軸設(shè)置的外筒(2)和內(nèi)筒(4)，且外筒(2)和內(nèi)筒(4)之間設(shè)置有導(dǎo)流筒(3)，導(dǎo)流筒(3)側(cè)壁下部開有導(dǎo)流管(9)； 所述的內(nèi)筒(4)的底部連接入口管(10)，外筒(2)的底部開設(shè)有排污管(11)，筒體(1)和外筒(2)之間設(shè)置有溢流槽(8)，溢流槽(8)的底部開設(shè)出口管(12)； 所述的攪拌器(5)包括:電機(501)、葉片(502)、攪拌軸(503)和位于底部的支撐件(504);電機(501)位于筒體(1)的頂部，攪拌軸(503)的一端連接電機(501)，另一端沿中軸貫穿筒體(1)并伸入入口管(10 )中，攪拌軸(503 )由支撐件(504)定位；葉片(502 )設(shè)置于攪拌軸(503)上，且位于內(nèi)筒(4)內(nèi)； 所述的入口管(10)包括:同軸且嵌套設(shè)置的內(nèi)管(101)和外管(102)，且所述的內(nèi)管(101)中還設(shè)置有與其壁面相切的刮刀(103)，刮刀(103)與攪拌軸(503)固定連接；外管(102)側(cè)壁上還設(shè)有蒸汽管(104)，且蒸汽管(104)斜向下和外管(102)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于污泥熱水解處理的輻流式水熱反應(yīng)器，其特征在于，所述的筒體(1)的高徑比小于1，為不銹鋼材料或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；筒體(1)上方漸縮，上部設(shè)置有用于密封的封頭(7);筒體(1)下部底面和水平面有1°到2°斜度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于污泥熱水解處理的輻流式水熱反應(yīng)器，其特征在于，所述的筒體(1)和封頭( 7)之間采用焊接或法蘭連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于污泥熱水解處理的輻流式水熱反應(yīng)器，其特征在于，所述的內(nèi)管(101)上均勻開設(shè)有若干能夠使外管(102)蒸汽進(jìn)入內(nèi)管(101)中和污泥混合的孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于污泥熱水解處理的輻流式水熱反應(yīng)器，其特征在于，所述的攪拌器(5 )為螺帶式攪拌器、螺帶螺桿式攪拌器或者其它具有軸向推動作用的攪拌器中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于污泥熱水解處理的輻流式水熱反應(yīng)器，其特征在于，所述的導(dǎo)流筒(3)上部設(shè)有避免污泥流出的導(dǎo)流筒頂蓋(6)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于污泥熱水解處理的輻流式水熱反應(yīng)器，其特征在于，所述的導(dǎo)流管(9)斜向下傾斜，且沿導(dǎo)流筒(3)的外壁周向均布。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于污泥熱水解處理的輻流式水熱反應(yīng)器，其特征在于，所述的溢流槽(8 )接出口管(12 )處高度低于以攪拌軸(502 )為對稱軸對稱處的高度，且從溢流槽(8)接出口管(12)處到其以攪拌軸(502)為對稱軸對稱處的高度逐漸升高。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于污泥熱水解處理的輻流式水熱反應(yīng)器，其特征在于，所述的排污管(11)上方設(shè)有凹槽。
【文檔編號】C02F11/00GK103936243SQ201410133371
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月3日
【發(fā)明者】王樹眾, 錢黎黎, 唐興穎, 孫盼盼 申請人:西安交通大學(xué)