一种抗膨胀污泥处理设备及工艺

技术领域

本发明涉及环保技术领域，尤其涉及污泥处理的设备及工艺技术领域，具体涉及一种抗膨胀污泥处理设备及工艺。

背景技术

污泥干燥是将污泥中含有的大部分水分去除，以达到重新利用的目的。主要包括物理过滤、挤压和加热蒸发或烘干过程，最终根据需要将污泥的含水量控制在10％-40％，作为营养土回收利用，达到变废为宝的目的。

现有的污泥干燥技术虽原理大致相同，但是实际的处理工艺和设备布局确有较大差异。含水量较高的污泥一般通过污泥泵进行输送，含水量较低的一般通过螺旋输送器进行输送。然而在输送过程中，由于污泥中含有大量的有机物，极易造成污泥膨胀，导致污泥在输送管路中堵塞，甚至发生爆管现象导致污泥干燥处理流程中断。

发明型内容

为了解决这一技术难题，申请人的技术团队研发了对污泥膨胀具有抑制，甚至消除作用的药剂，以添加到污泥中起到抗膨胀的作用。但由于污泥本身的固体特性，搅拌阻力大；以及药剂与待处理污泥的比例悬殊，导致药剂与污泥无法实现充分混合，从而使得药剂不能达到理想的抗膨胀效果。为此，如果能够将药剂与污泥充分混合便成了新的技术问题，为了解决这一技术难题，申请人经过多方研究发明了一种能够实现立体搅拌混合的抗膨胀污泥处理设备，能够将任何含水量的待干燥污泥与药剂充分混合，使得药剂能够均匀的分布在污泥中，达到最理想的抗膨胀技术效果。同时提供一种抗膨胀污泥处理的工艺，以更好的充分发挥设备的技术效果。

为了达到上述目的，本申请所采用的技术方案为：

一种抗膨胀污泥处理设备，包括用于储存污泥的收集仓和用于储存抗污泥膨胀的药剂的药剂罐，以及相互连通且用于接收污泥和药剂的第一混合器和第二混合器，所述第一混合器分别通过进料斗和药液支管将来自于收集仓内的污泥和药剂罐中的药剂导入第一混合器内进行粉碎混合。由于污泥固有的阻滞性和粘附性，导致采用普通的搅拌器并不能实现充分的搅拌，从而药剂不能均匀的分散到污泥中起到最佳的抗膨胀效果。唯一需要解决的问题就是将药剂和污泥充分的搅拌均匀，使得药剂被均匀的分散到污泥中。本发明通过第一混合器和第二混合器依次处理实现。具体设计原由和工作原理如下：

现有的物料混合采用的最多，也是最常见的方式就是通过物理搅拌，但现有的搅拌器要想实现充分搅拌几乎智能针对流体物料或者粉末状物体物料，诸如污泥这种能够产生巨大阻力和粘附力的物料，现在搅拌器是无法实现均匀搅拌的，因此，通过现有技术的常规搅拌，无论将搅拌时间延长到多久，几乎都会存在极大的搅拌盲区，且会导致搅拌时间的极大延长和能耗的极大消耗。如现有的水平搅拌器在对污泥进行搅拌时，绝大部分物料均处在搅拌棒不能触碰的区域，这导致未被搅拌棒触碰到的污泥始终保持原有形态，无论搅拌时间延长多久，依旧不能实现污泥的整体搅拌，导致加入到污泥中的药剂无法充分与污泥接触而实现对污泥中的有机物消耗，达到抗膨胀的技术效果。

针对此，申请人的研发团队另辟蹊径采用破碎混合和立体搅拌相接和的方式实现药剂与污泥之间的充分、均匀、快速混合。即通过第一混合器进行破碎和第一次同步混合，将混合后的污泥送入第二混合器中进行立体搅拌，进一步将污泥之间的粘附打破，重组混合，提升污泥与药剂的混合均匀度。第一混合器是通过物理的方式对污泥进行破碎，而破碎的同时将药剂加入到污泥中，使得经过第一混合器排出的污泥相较于破碎之前有两个本质不同：其一是污泥内部的粘附关系遭到破坏，进行了重新打散组合；其二是任何一部分污泥在被破坏的同时被加入了药剂。也就是说，经第一混合器排出的污泥，任何一部分都含有药剂，只是此时站下相对微观的角度看，药剂尚不够均匀，但污泥整体内部并没有大面积盲区，因为污泥在第一混合器中随时与不间断注入的药剂混合。正因如此，才有了第二混合器的必要性。第二混合器将污泥进行立体搅拌，解决污泥内部药剂的均匀分布问题。所述的立体搅拌是指将污泥实现包括上下、左右、前后在内的无规律混合运动，以通过极大的破坏污泥本身的无规律混合程度来达到均匀混合的目的。

优选地，所述第一混合器包括用于混合污泥与药剂的桶体，所述桶体由相互盖合的上桶体和下桶体组成，所述桶体内动安装有用于粉碎污泥的破碎机构，所述破碎机构与固定安装在所述下桶体端头上的第一驱动器驱动连接；所述下桶体上还固定连接有将药剂罐中的药剂导入桶体内的药液支管。破碎机构和药液支管提供的药剂是同步进行的，这样能够使得任何一部分污泥都能够充分与药剂混合。

为了更好的实现破碎和初步混合，优选地，所述破碎机构包括与所述桶体同轴心转动安装的转筒，所述转筒上固定连接有多片动叶片，所述下桶体内壁上固定安装有多片与所述动叶片交错设置的静叶片；所述静叶片和下桶体内均设置有相互连通的药剂流道，所述药剂流道的进口端与所述药液支管连通，药剂流道的出口端设置在所述静叶片上。动叶片随转筒高速转动，与静叶片之间形成有效的切割结构，从而实现污泥的破碎，药剂通过静叶片注入，能够在污泥随着动叶片转动时接触混合，由于在第一混合器中，污泥是持续输入和输出的，经过离散加入有色染料标定方法可知，污泥进入到第一混合器中在进行破碎过程中，一般会停留-秒，而后在动叶片的带动和提供的强大离心力下被甩出，这使得污泥在破碎过程中能够与药剂充分、均匀分配和混合。为了避免污泥堆积引起药剂与污泥之间的接触不够线性，应当根据污泥的粘度调整动叶片与静叶片之间的切割间隙；粘度越大，切割间隙应当越小，避免堆积；粘度越小，切割间隙应当越大，以降低破碎阻力。本领域技术人员可以通过上述揭示的规律和方向，根据实际应用场景和污泥粘度进行自定义设定，具体的初步混合效果可以通过对药剂染色进行混合调试，确保污泥中能够均匀染色为宜，具体的切割间隙参数根据混合目的和效果要求不同而有所不同，但均可通过有限次实验获得，在本申请中不做限定。

为了便于高粘度污泥的正常出料，优选地，所述上桶体上设置有排料口，所述排料口沿上桶体外圆周切线方向且向下设置，所述排料口所在轴线与污泥所受离心力方向一致。

为了进一步提升污泥与药剂之间的混合均匀度，优选地，所述第二混合器包括与所述第一混合器的排料口连通的进料管，所述进料管设置在外壳体上，所述外壳体底部设置有排料仓；所述外壳体内设置有用于混合污泥的搅拌机构，所述搅拌机构包括位于两端与所述外壳体转动连接的第一安装板和第二安装板，以及转动安装在所述第一安装板和第二安装板之间的多根相对于搅拌机构中心轴公转且自转的螺旋搅拌器，任一相邻两根螺旋搅拌器之间还满足下述条件：间隔弧度相等、自转方向相同、螺旋叶片方向相反；所述搅拌机构通过齿轮箱与安装在所述外壳体上的第二驱动器驱动连接。

进一步优选，所述齿轮箱包括由第二安装板、齿圈和外壳体围成的用于安装齿轮组的密闭空间；所述第二安装板与齿圈转动连接，所述齿圈与外壳体固定连接，所述齿轮组安装在所述第二安装板上；所述齿轮组包括多个均匀分布在第二安装板上的驱动单元，任一驱动单元均包括与所述螺旋搅拌器驱动连接的第三齿轮，与第三齿轮啮合的第二齿轮，以及与所述第二驱动器驱动连接并用于同时驱动任一第二齿轮的第一齿轮。

再进一步优选，所述第二安装板的圆周侧壁上设置有密封槽，所述密封槽内设置有与所述齿圈内侧壁接触密封的密封圈；所述螺旋搅拌器的螺旋叶片外边缘公转的最大圆周与所述外壳体内底部相适应。

本申请还提供一种抗膨胀污泥处理工艺，主要利用上述抗膨胀污泥处理设备实现，具体包括如下步骤：

步骤ST100，通过第一螺旋输送器将收集仓的污泥输送到第一混合器中进行破碎，同时所述药剂罐将药剂通过设置在每一片静叶片上的空隙注入第一混合器的桶体内与污泥混合；

步骤ST200，第一混合器将与药剂混合破碎后的污泥送入第二混合器中，经第二混合器混合不低于30分钟后通过第二螺旋输送器将污泥送入后续流程备用；其中，第一混合器的破碎转速不低于1200转/分；第二混合器中的搅拌机构的转速不低于60转/分，螺旋搅拌器的转速不低于400转/分。

有益效果

1、本发明创造性的研发了利用破碎接触原理实现污泥与药剂的均匀混合，克服了现有搅拌设备不能针对诸如污泥的高阻滞性和低流通性进行有效混合的问题。

2、本发明采用破碎接触混合和立体搅拌相结合的方式将污泥与药剂充分混合，使得药剂能够均匀的分布在污泥的各个层面，消耗污泥中的有机物质，避免在污泥的干燥处理工艺中发生膨胀导致污泥的流通卡滞或者爆仓问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明设备安装示意图；

图2是第一混合器的结构轴测图；

图3是图2的主视图；

图4是图3中沿剖切符号A-A的剖视图；

图5是图4中C区结构放大图；

图6是图3的右视图；

图7是图6中沿剖切符号B-B的剖视图；

图8是第二混合器的轴测图；

图9是图8的右视图；

图10是第二混合器的主视图；

图11是图10中沿剖切符号D-D的剖视图；

图12是图10中沿剖切符号E-E的剖视图；

图13是图10中沿剖切符号F-F的剖视图；

图14是搅拌机构的装配图。

图中：1-收集仓；2-第一螺旋输送器；3-第一混合器；31-上桶体；32-进料斗；33-第一驱动器；34-药液支管；35-排料口；36-转筒；37-动叶片；38-下桶体；381-药剂流道；39-静叶片；4-第二混合器；41-进料管；42-外壳体；43-排料仓；44-第二驱动器；45-搅拌机构；451-螺旋搅拌器；452-第一安装板；453-齿轮箱；4531-第二安装板；4532-第一齿轮；4533-第二齿轮；4534-第三齿轮；4535-齿圈；5-第二螺旋输送器；6-药剂罐。

具体实施方式

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：

结合说明书图1和图2所示的一种抗膨胀污泥处理设备，包括用于储存污泥的收集仓1和用于储存抗污泥膨胀的药剂的药剂罐6，以及相互连通且用于接收污泥和药剂的第一混合器3和第二混合器4，所述第一混合器3分别通过进料斗32和药液支管34将来自于收集仓1内的污泥和药剂罐6中的药剂导入第一混合器3内进行粉碎混合。由于污泥固有的阻滞性和粘附性，导致采用普通的搅拌器并不能实现充分的搅拌，从而药剂不能均匀的分散到污泥中起到最佳的抗膨胀效果。唯一需要解决的问题就是将药剂和污泥充分的搅拌均匀，使得药剂被均匀的分散到污泥中。本发明通过第一混合器3和第二混合器4依次处理实现。本实施例具体设计原由和工作原理如下：

现有的物料混合采用的最多，也是最常见的方式就是通过物理搅拌，但现有的搅拌器要想实现充分搅拌几乎智能针对流体物料或者粉末状物体物料，诸如污泥这种能够产生巨大阻力和粘附力的物料，现在搅拌器是无法实现均匀搅拌的，因此，通过现有技术的常规搅拌，无论将搅拌时间延长到多久，几乎都会存在极大的搅拌盲区，且会导致搅拌时间的极大延长和能耗的极大消耗。如现有的水平搅拌器在对污泥进行搅拌时，绝大部分物料均处在搅拌棒不能触碰的区域，这导致未被搅拌棒触碰到的污泥始终保持原有形态，无论搅拌时间延长多久，依旧不能实现污泥的整体搅拌，导致加入到污泥中的药剂无法充分与污泥接触而实现对污泥中的有机物消耗，达到抗膨胀的技术效果。

针对此，申请人的研发团队另辟蹊径采用破碎混合和立体搅拌相接和的方式实现药剂与污泥之间的充分、均匀、快速混合。即通过第一混合器3进行破碎和第一次同步混合，将混合后的污泥送入第二混合器4中进行立体搅拌，进一步将污泥之间的粘附打破，重组混合，提升污泥与药剂的混合均匀度。第一混合器3是通过物理的方式对污泥进行破碎，而破碎的同时将药剂加入到污泥中，使得经过第一混合器3排出的污泥相较于破碎之前有两个本质不同：其一是污泥内部的粘附关系遭到破坏，进行了重新打散组合；其二是任何一部分污泥在被破坏的同时被加入了药剂。也就是说，经第一混合器3排出的污泥，任何一部分都含有药剂，只是此时站下相对微观的角度看，药剂尚不够均匀，但污泥整体内部并没有大面积盲区，因为污泥在第一混合器3中随时与不间断注入的药剂混合。正因如此，才有了第二混合器4的必要性。第二混合器4将污泥进行立体搅拌，解决污泥内部药剂的均匀分布问题。所述的立体搅拌是指将污泥实现包括上下、左右、前后在内的无规律混合运动，以通过极大的破坏污泥本身的无规律混合程度来达到均匀混合的目的。

实施例2：

本实施例作为第一混合器3在本申请中的优选实施例，在实施例1的结构和原理的基础上，进一步结合说明书附图1-图7所示，所述第一混合器3包括用于混合污泥与药剂的桶体，所述桶体由相互盖合的上桶体31和下桶体38组成，所述桶体内动安装有用于粉碎污泥的破碎机构，所述破碎机构与固定安装在所述下桶体38端头上的第一驱动器33驱动连接；所述下桶体38上还固定连接有将药剂罐6中的药剂导入桶体内的药液支管34。破碎机构和药液支管34提供的药剂是同步进行的，这样能够使得任何一部分污泥都能够充分与药剂混合。

为了更好的实现破碎和初步混合，优选地，所述破碎机构包括与所述桶体同轴心转动安装的转筒36，所述转筒36上固定连接有多片动叶片37，所述下桶体38内壁上固定安装有多片与所述动叶片37交错设置的静叶片39；所述静叶片39和下桶体38内均设置有相互连通的药剂流道381，所述药剂流道381的进口端与所述药液支管34连通，药剂流道381的出口端设置在所述静叶片39上。动叶片37随转筒36高速转动，与静叶片39之间形成有效的切割结构，从而实现污泥的破碎，药剂通过静叶片39注入，能够在污泥随着动叶片37转动时接触混合，由于在第一混合器3中，污泥是持续输入和输出的，经过离散加入有色染料标定方法可知，污泥进入到第一混合器3中在进行破碎过程中，一般会停留3-5秒，而后在动叶片37的带动和提供的强大离心力下被甩出，这使得污泥在破碎过程中能够与药剂充分、均匀分配和混合。为了避免污泥堆积引起药剂与污泥之间的接触不够线性，应当根据污泥的粘度调整动叶片37与静叶片39之间的切割间隙；粘度越大，切割间隙应当越小，避免堆积；粘度越小，切割间隙应当越大，以降低破碎阻力。本领域技术人员可以通过上述揭示的规律和方向，根据实际应用场景和污泥粘度进行自定义设定，具体的初步混合效果可以通过对药剂染色进行混合调试，确保污泥中能够均匀染色为宜，具体的切割间隙参数根据混合目的和效果要求不同而有所不同，但均可通过有限次实验获得，在本申请中不做限定。为了便于高粘度污泥的正常出料，所述上桶体31上设置有排料口35，所述排料口35沿上桶体13外圆周切线方向且向下设置，所述排料口35所在轴线与污泥所受离心力方向一致。

将药剂通过药剂流道381导入，并从静叶片39上流出，使得污泥在动叶片37的带动下，每经过静叶片39一次就能够与药剂接触混合，在切割作用下使得不断流出的药液又将附着在静叶片39上，以待遇下一动叶片37带来的污泥接触混合。如此往复就形成了少量多次的接触混合，达到任何部分的污泥只要经过第一混合器3破碎混合后都能够与药剂有效接触。值得说明的是动叶片37与静叶片39之间的间隙越小，叶片数量越多将直接增大污泥破碎的阻力，需要同步提高第一驱动器33的输出功率和扭矩。优选第一驱动器33由额定输出功率的电机和可变扭矩和转速的减速器组合，以更好的提升使用范围，更好的适应不同含水量的污泥。

实施例3：

为了进一步提升污泥与药剂之间的混合均匀度，本实施例是在实施例2的基础上针对第二混合器4进行进一步的优化设置，具体结合说明书附图1和图8-图14所示，所述第二混合器4包括与所述第一混合器3的排料口35连通的进料管41，所述进料管41设置在外壳体42上，所述外壳体42底部设置有排料仓43；所述外壳体42内设置有用于混合污泥的搅拌机构45，所述搅拌机构45包括位于两端与所述外壳体42转动连接的第一安装板452和第二安装板4531，以及转动安装在所述第一安装板452和第二安装板4531之间的多根相对于搅拌机构45中心轴公转且自转的螺旋搅拌器451，任一相邻两根螺旋搅拌器451之间还满足下述条件：间隔弧度相等、自转方向相同、螺旋叶片方向相反；所述搅拌机构45通过齿轮箱453与安装在所述外壳体42上的第二驱动器44驱动连接。

进一步优选，所述齿轮箱453包括由第二安装板4531、齿圈4535和外壳体42围成的用于安装齿轮组的密闭空间；所述第二安装板4531与齿圈4535转动连接，所述齿圈4535与外壳体42固定连接，所述齿轮组安装在所述第二安装板4531上；所述齿轮组包括多个均匀分布在第二安装板4531上的驱动单元，任一驱动单元均包括与所述螺旋搅拌器451驱动连接的第三齿轮4534，与第三齿轮4534啮合的第二齿轮4533，以及与所述第二驱动器44驱动连接并用于同时驱动任一第二齿轮4533的第一齿轮4532。如图14所示，第二驱动器44依次驱动第一齿轮4532、第二齿轮4533和第三齿轮4534，所述第三齿轮4534与螺旋搅拌器451驱动连接，在第二驱动器44的驱动下，每一根螺旋驱动器451将进行自转，在螺旋叶片的作用下，污泥会进行水平方向的单方向移动，由于相邻两根螺旋驱动器451的叶片螺旋方向相反，那么污泥将在水平方向发生错动；再者，由于第三齿轮4534与固定设置的齿圈4535啮合驱动，则将带动整个搅拌机构45转动，结合螺旋搅拌器451的自转，以及相对于搅拌机构45中心轴的公转，使得污泥实际将进行复杂无规律的翻覆、错动，实现充分的立体搅拌，以进一步混合污泥，提升污泥与药剂之间的均匀程度。

再进一步优选，所述第二安装板4531的圆周侧壁上设置有密封槽，所述密封槽内设置有与所述齿圈4535内侧壁接触密封的密封圈；所述螺旋搅拌器451的螺旋叶片外边缘公转的最大圆周与所述外壳体42内底部相适应。螺旋搅拌器451与外壳体45内底部间隙越小，污泥沉降和淤积的量将越小，参与充分混合的污泥比例就会越高。

实施例4：

本实施例还一种抗膨胀污泥处理工艺，主要利用上述实施例3中提供的抗膨胀污泥处理设备实现，具体包括如下步骤：

步骤ST100，通过第一螺旋输送器2将收集仓1的污泥输送到第一混合器3中进行破碎，同时所述药剂罐6将药剂通过设置在每一片静叶片39上的空隙注入第一混合器3的桶体内与污泥混合；

步骤ST200，第一混合器3将与药剂混合破碎后的污泥送入第二混合器4中，经第二混合器2混合不低于30分钟后通过第二螺旋输送器5将污泥送入后续流程备用；其中，第一混合器3的破碎转速不低于1200转/分；第二混合器2中的搅拌机构45的转速不低于60转/分，螺旋搅拌器451的转速不低于400转/分。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。