一种医药化工生产中的污泥造粒方法及装置

技术领域

本发明涉及环保技术领域，特别涉及医药化工生产中对排放污泥进行处理的方法及装置。

背景技术

医药化工生产中不可避免地产生大量的污水，这些污水大多不符合排放标准，需要治理后才能排放。以咖啡因生产为例，咖啡因(1,3,7- 三甲基黄嘌呤 )是一种黄嘌呤生物碱，为中枢神经兴奋药物和饮料添加剂。咖啡因主要通过化学合成制得，以氰乙酸与二甲脲为原料，以醋酐为脱水剂，进行缩合反应，生成二甲基氰乙酰脲，继而在液碱条件下进行环合反应，生成二甲基-4AU，再依次生成二甲基-NAU→二甲基-DAU→二甲基-FAU，在二甲基-FAU中加入液碱合成茶碱钠盐，离心得到固体茶碱钠盐，再经甲基化反应形成咖啡因。粗品咖啡因再经加水溶解、氧化脱色、结晶、离心、干燥、粉碎等工艺，制得精品咖啡因。

咖啡因生产中产生的废水、污泥较多，其中的污染物成分复杂，它包括化学反应的中间产物、咖啡因半成品以及咖啡因成品等，以及为清除废水中的某些成分所需要加入的物质。比如活性炭、生石灰萃取剂以及煤油等，这些成分及反应产物也会滞留在废水中，沉淀后形成污泥。一个中型产量的工厂每天需处理的废水将高达千余吨，需要建造很大容积的污水池、污泥池。

污物成分大体可分为有机和无机两大类，其中有机污染物包括有机氰类、氯类、羧酸类、胺类、脲类、酯类、嘌呤类以及其它含氮有机物等等；无机污染物主要是钠离子、铵根离子、铁离子、氯离子、硫酸根离子、硝酸根离子、亚硝酸根离子以及无机氰根离子等等，并且以钠离子、氯离子和硫酸根离子居多。

咖啡因生产排放的废物具有有机物浓度高，成分复杂，可生化性差的特点。其所含有的有机污染物结构复杂，难以降解，废水 BOD/COD 极低，生化性差，难以用一般的生化方法处理。咖啡因废水的颜色呈红棕色，由于有机酸、嘌呤类等物质的存在，废水显酸性，pH值为 4 ～ 5，毒性大，且多为强腐蚀性、剧毒、易挥发化学品，如氰类化合物和杂环类化合物等。另外，氮是咖啡因组成中的重要元素，因此排放的废水中含有大量的氮，特别是凯氏氮。咖啡因生产排放的这类污泥中，含有大量的有机物、氮、磷、钾和微量元素，以及多种有害化学物质、细菌、微生物及重金属等，因此，这些污泥既可以用作接种活性污泥加以利用，也可以作为填料、填充物或用作建筑材料，但无论作哪一种用途，一般要进行初步的无害化处理，并制备成块，以方便运输或使用。

常见的污泥造粒是在造粒滚筒中完成的，将合适大小的块状污泥放入造粒滚筒内，经过滚筒的转动，块状污泥在筒内不断地翻滚，即可滚成球状。但这种滚筒造粒装置只能间歇生产，一次装料，一次成型，造粒完成卸料后，需重新装填新料才能进行造粒，无法做到连续化生产。

中国专利公开了一项申请号为CN 201520532317.X、名称为“制造颗粒的设备”，它提供了一种弹拨式制造污泥等泥状物质颗粒的设备。其利用辐条等有弹性的钢丝等物质，将污泥等泥状物质快速、大量、适度地弹拨成所需要的颗粒，颗粒的尺寸可调。该设备中的多个辐条组成辐射状可旋转圆形结构，圆形结构外轮廓与泥状物质制备装置的出口相适配；所述弹拨器旋转时，各辐条外缘将依次接触泥状物质制备装置出口处平板，所述辐条宽度与欲制备的污泥等泥状物质颗粒的直径相适配。该专利构思奇特，但其制备的颗粒形状不规则，外观品相低，无法满足相关领域的需求。

因此，业内也普遍希望提供一种更好的、能够连续地实现从污泥到颗粒的生产方法及其制造设备。

发明内容

本发明目的在于提供一种医药化工生产中污泥造粒方法及装置，所述技术能够以污泥为原料，通过连续地旋转或滚动，将污泥制备成颗粒状，以解决污泥不便储存运输和使用的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种医药化工生产中污泥造粒方法，所述方法针对咖啡因生产排放的废水、以氰乙酸与二甲脲为原料，以醋酐为脱水剂进行一系列反应制得咖啡因，将咖啡因生产排放的污泥，经脱水后进入污泥造粒工序、送入螺旋输送挤压机，在螺旋输送挤压机的右端下部设有筛板，被挤压的污泥经过筛板的调制，制成污泥条，所述污泥条被切块机构切成块状，落入污泥造粒部分；所述污泥造粒部分为一个旋转的外筒，所述外筒内套有一个直径略小的内筒，所述内筒的上部为接料凸丘，接料凸丘的底面连接螺旋滑道，所述螺旋滑道沿内筒外壁螺旋状配置，其下部则逐渐弯曲进入内筒中心并由此延伸出内筒的底部；落入污泥造粒部分的块状污泥从接料凸丘滑落至其底部后沿螺旋滑道滚落，并一路翻滚成颗粒状，落入成品箱；所述外筒和内筒的下端部支承在环形旋转机构上；所述外筒和内筒设有旋转驱动部分，所述旋转驱动部分包括环形大齿轮和小齿轮，由小齿轮驱动环形大齿轮、并进而带动外筒和内筒绕内筒中心线旋转。

上述医药化工生产中污泥造粒方法，在污泥造粒之前首先进行无害化处理，除去亚硫酸根和氰根粒子，向咖啡因废水中加入酸液，所述酸液选自稀盐酸、稀硫酸或碳酸，酸液与亚硫酸根粒子发生反应，然后进行吹脱处理，得到除去亚硫酸根离子的溶液；向所述溶液中加入氧化剂，氧化剂选自双氧水、次氯酸钠或臭氧，氰根离子与氧化剂反应，得到除去氰根离子的废水，同时，也脱去了咖啡因废水的颜色。

上述医药化工生产中污泥造粒方法，在所述螺旋输送挤压机中设置第一干粉剂撒粉机构和第二干粉剂撒粉机构，所述第一干粉剂撒粉机构固定在螺旋输送挤压机上、位于进料斗的右侧，所述第一干粉剂撒粉机构由第三电机驱动旋转，将所述撒落在螺旋输送挤压机内的污泥上，在拌合中吸收污泥水分；所述干粉剂为生石灰和粉煤灰拌合的粉状混合物；

所述第二干粉剂撒粉机构位于外筒的切块机构的上部，干粉剂为粉煤灰、生石灰或秸秆粉的粉状混合物，所述第二干粉剂由第二干粉筒体的上部开口加入，旋转动力由第四电机提供，驱动轴加粉动盘旋转，加粉动盘和加粉定盘上的通孔对准时，第二干粉剂落入下部，被毛刷扫落在接料凸丘上，干粉剂撒落在块状污泥的表面，进一步减少含水比例，减少块状污泥滚动阻力。

上述医药化工生产中污泥造粒方法，增设吹风干燥部分，所述吹风干燥部分包括风机、插入内筒底部中心的吹风管，所述吹风管将风鼓入内筒，将块状污泥进一步干燥定型。

一种医药化工生产中污泥造粒方法所用的污泥造粒装置，包括底座、进料斗、污泥制条部分和污泥造粒部分，所述污泥制条部分将污泥挤压成污泥条，污泥条再进入污泥造粒部分制成污泥颗粒；所述污泥造粒部分包括切块机构、接料凸丘、外筒、内筒和螺旋滑道；所述外筒和内筒设置在环形下座上，所述内筒的外壁上设置螺旋滑道，所述螺旋滑道的上端吻接于接料凸丘的底面，螺旋滑道的下端旋转进入内筒并吻接于位于内筒中心的出料圆筒，从而将污泥颗粒导入成品箱；切块机构设置在接料凸丘的上方，其外周与外筒固定；所述外筒和内筒的下端部支承在环形旋转机构上，并被第二电机通过小齿轮驱动外筒和内筒旋转；

所述环形旋转机构由环形上座、环形下座和环形配置的滚珠构成，所述环形下座安装在底座上，底座亦为环状，在环形上座和环形下座相对的一面均设有环形凹槽，滚珠即装设于凹槽内。

上述医药化工生产中污泥造粒方法所用的污泥造粒装置，所述污泥制条部分包括螺旋输送挤压机、进料斗、第一电机和筛板，污泥由进料斗喂入，所述螺旋输送挤压机由第一电机驱动旋转，其主轴上设有进给螺旋，所述螺旋的螺距由左向右逐渐变小，被挤压的污泥经过筛板的调制，制成污泥条，落入污泥造粒部分，污泥条被切块机构切成污泥颗粒状；所述切块机构为辐射状排列的切刀，所述切刀为钢丝，钢丝的直径为0.5-2毫米，数量为3-10个，间隔均布。

上述医药化工生产中污泥造粒方法所用的污泥造粒装置，设置第一干粉剂撒粉机构和第二干粉剂撒粉机构，所述第二干粉剂撒粉机构位于外筒的上部，所述第二干粉剂撒粉机构安装在内筒的上方，由第二干粉筒体、加粉动盘、加粉定盘，毛刷、干粉筛板和驱动轴组成，第二干粉剂由第二干粉筒体的上部开口加入，旋转动力由第四电机提供，驱动轴旋转时带动加粉动盘旋转，加粉动盘和加粉定盘上都设置了通孔，通孔对准时，第二干粉剂落入下部，干粉筛板上也设有通孔，落在干粉筛板上的第二干粉剂则被毛刷扫落在接料凸丘上的污泥颗粒表面；

所述第一干粉剂撒粉机构包括送粉斗、避风阀、撒粉筒，所述避风阀的上方连接送粉斗，下方连接撒粉筒，撒粉筒内设置4-10只料刷，所述料刷将避风阀送入撒粉筒内的粉料散开、并撒在接料凸丘上的污泥颗粒上；所述第一干粉剂撒粉机构安装在所述螺旋输送挤压机上进料斗的右侧，所述第一干粉剂撒粉机构由第三电机驱动，将干粉剂撒在进入所述螺旋输送挤压机的污泥上，进行拌合。

上述医药化工生产中污泥造粒方法所用的污泥造粒装置，增设吹风干燥系统，所述吹风干燥系统包括风机和吹风管，在内筒的筒壁上均布散风小孔，所述吹风管固定在底座上，一端伸入到内筒，另一端通过管路连接风机，风的温度选择55-85℃。

有益效果

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

A、全部工序自动化，包括送料、送粉、切割、滚动、通风、干燥、定型、直至落入成品箱，实现了连续化生产；

B、本发明设有两级撒粉机构，可以对污泥进行吸水、干燥、减少含水量，使污泥颗粒干湿适宜，易于定型、表观质量稳定；

C、本发明设置了螺旋滑道，延长了污泥颗粒滚动整形过程，使污泥颗粒外形更加圆滑结实，再经通风干燥，保证了污泥颗粒定型稳定；

D、成品污泥颗粒均匀一致，品相好，便于后续处理及应用；

E、本发明所提供的污泥造粒装置操作便捷，空间占用面积小，可连续化自动生产，大大提高了污泥造粒的生产效率。

附图说明

下面结合图对本发明作进一步详述。

图1是本发明造粒装置的结构示意图；

图2是第一干粉剂撒粉机构的传动部分示意图；

图3是图2的剖视图；

图4是第二干粉剂撒粉机构的结构示意图；

图5是加粉定盘4-3结构示意图；

图6是加粉动盘4-2结构示意图；

图7是干粉筛板4-5结构示意图；

图8是切刀8结构示意图。

图中各标号分别表示为：1、第一电机，2、进料斗，3、螺旋输送挤压机，4、第二干粉剂撒粉机构，4-1、第二干粉筒体，4-2、加粉动盘，4-3、加粉定盘，4-4、毛刷，4-5、干粉筛板，4-6、驱动轴，5、进粉斗，6、第一干粉剂撒粉机构，7、筛板，8、切刀，9、接料凸丘，10、外筒，11、内筒，12、螺旋滑道，13、环形大齿轮，14、小齿轮，15、第二电机，16、滚珠，18、底座，19、成品箱，20、风机，21、吹风管，22、第二传动轴，23、支柱，24、环形上座，25、出料孔，26、散风小孔，27、出粉口，28、料刷，29、环形下座，30、污泥颗粒，31、第三电机，32、第四电机，33、出料圆筒，34、送风机，601、避风阀，602、送粉斗，603、撒粉筒，604、从动轴，605、从动轮，606、主动轮。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步详述。

本发明的咖啡因污泥在造粒之前应首先进行初步无害化处理，除去剧毒成分和刺目的颜色，按如下工序除去亚硫酸根、氰根粒子。向咖啡因废水中加入酸液，酸液选自稀硫酸、稀硫酸、碳酸或乙酸，酸液与亚硫酸根粒子发生反应，然后进行吹脱处理，得到除去亚硫酸根离子的溶液。向所述溶液中加入氧化剂，氧化剂选自双氧水、次氯酸钠或臭氧，氰根离子与氧化剂反应，得到除去氰根离子的废水，同时，脱去了咖啡因废水的刺目的红色。

除去氰根和颜色的废水进入脱水工序，污泥脱水前可加入调理剂对污泥进行搅拌，调理剂的加入量为污泥干固物质量的0.15-0.3％，调理方式为机械搅拌10～20分钟。所述调理剂为聚丙烯酰胺。调理剂还可掺入木质纤维素，木质纤维素的粒径小于0.5mm，其掺入量为污泥干固物质量的15-30％。所述木质纤维素选自蔗渣、木屑或秸秆的一种或其混合物。

污泥脱水：取二沉池排放的污泥，MLVSS/MLSS＝0 .68，加入污泥干固物质量的0.15％的调理剂阳离子聚丙烯酰胺，搅拌15min，得到调理污泥；再加入干污泥质量20％的秸秆纤维，然后进行脱水，经机械压滤后，污泥含水率降低为70％-80％。

然后，将污泥送入螺旋输送挤压机挤压成条，再切块并制得颗粒污泥。在这里，通过螺旋输送挤压机的连续转动和挤压，将脱水后的污泥从孔径为5-15mm的筛板7中挤出，经筛板7下方的切刀切块后得到圆柱状污泥颗粒，掉落在筛板7下面的接料凸丘9、螺旋滑道12中，滚动下落，在滚动中不断修正其形状，滚道的长度设计成能够形成球形颗粒，且其大小和密实度也能够达到要求。滚好的颗粒会进入出料圆筒33，并最终落入成品箱15中。

颗粒化的污泥仍然含有大量的有机物、氮、磷、钾和微量元素，以及多种化学物质、活性细菌、微生物等，因此，它们既可以用作废水处理中的活性污泥种泥，也可以用作填加料或建筑材料。

本发明的污泥造粒装置包含污泥脱水、螺旋输送挤压切块成型和球形造粒等部分，全部工序可以完全实现自动化，便于产业化连续生产，其加工成本低、出料快、颗粒污泥活性高，生产出的球形颗粒污泥可直接用做颗粒污泥种泥。

参看图1，本发明包括底座18、污泥制条部分和污泥造粒部分，所述污泥制条部分和第一电机1固定在下面的台板上，台板再支撑在支柱23上。所述污泥制条部分将污泥挤压成污泥条，污泥条再进入污泥造粒部分制成颗粒。所述污泥造粒部分包括切块机构、接料凸丘9、外筒10、内筒11、螺旋滑道12和成品箱19；所述外筒10和内筒11设置在环形上座24上，内筒11的外壁上设置螺旋滑道12，所述外筒10和内筒11之间的间隙、以及螺旋滑道12的高度，应该保证颗粒不会甩漏出去。所述螺旋滑道12的上端口与其上方接料凸丘9的底面吻接，螺旋滑道12的下端穿过内筒11的筒壁吻接位于内筒中心的出料圆筒33，从而将污泥颗粒导入成品箱19。切块机构设置在接料凸丘9的上方，其外周与外筒固定；所述外筒10和内筒11的下端部均旋转支承在环形旋转机构上，并被第二电机15通过小齿轮14驱动旋转。

其工作原理是：开启第一电机1，将脱水后污泥送入进料斗2，污泥在螺旋输送挤压机挤压下经过筛板7上密布的出料孔制成污泥条，落入下方的污泥造粒部分。污泥条被切块机构切成块状，落入旋转的污泥造粒部分的接料凸丘9上，环形旋转机构带动污泥制粒部分匀速旋转，块状污泥从接料凸丘滑下滚落至底部后沿螺旋滑道12滚落，在滑落过程中，所述内筒11带动所述螺旋滑道12也在旋转，但螺旋滑道12的旋转方向与所述内筒11的转向相反，这就减少了块状污泥的粘结与停留，从而在旋转着的螺旋滑道内一路翻滚碰撞成颗粒状，落入成品箱。

参看图1，所述螺旋输送挤压机在其主轴上设有进给螺旋，进给螺旋的螺距由左向右逐渐变小，对污泥进行挤压的压力也随螺距的减小而增大。

在污泥造粒部分设置了切块机构，所述切块机构为辐射状排列的切刀8（参见图8），切块机构固定在外筒10上端面，并随外筒一起旋转。所述切刀选用钢丝，钢丝的直径为0.5-2毫米，数量为3-10个，间隔均布。切刀用细钢丝可减少污泥条的阻力面积，增大切削力，均布的切刀使污泥颗粒被切得大小均匀。

参看图1--图3，本发明设置了第一干粉剂撒粉机构6和第二干粉剂撒粉机构4，所述第二干粉剂撒粉机构4位于外筒10的上部。第一干粉剂撒粉机构6包括送粉斗602、避风阀601和撒粉筒603。所述避风阀601的上方连接输送第一干粉剂的送粉斗602，下方连接撒粉筒603。撒粉筒603内设置4-10只料刷28，所述料刷28将避风阀601送入撒粉筒603内的粉料散开、并撒在接料凸丘9上的污泥颗粒30上。之所以设置料刷28，是为了使出粉口27处均布的出粉小孔和料刷28相配合，使撒出的粉能够均匀地散落在污泥上，吸水与干燥效果会更好，使污泥进一步脱水。

所述第二干粉剂撒粉机构4安装在所述螺旋输送挤压机3壳体的右端面，位于外筒10的切块机构的上部。所述第二干粉剂撒粉机构4撒播的第二干粉剂为粉煤灰、生石灰或秸秆粉的粉状混合物，所述第二干粉剂由第二干粉筒体4-1的上部开口加入。第二干粉剂撒粉机构4的旋转动力由第四电机32提供，驱动轴加粉动盘4-2旋转，加粉动盘4-2和加粉定盘4-3上的通孔对准时，第二干粉剂落入下部，被毛刷4-4扫落在接料凸丘9上，干粉剂撒落在块状污泥的表面，进一步吸附颗粒表面的水分，既减少了颗粒间相粘连的几率，也减少了滚动阻力。

参看图1，本发明设置了环形旋转机构，所述外筒10和所述内筒11的下端部旋转支承在环形旋转机构上；所述外筒10和所述内筒11设有旋转驱动部分，它包括环形大齿轮13和小齿轮14，由小齿轮14驱动环形大齿轮13、并进而带动外筒10和内筒11绕内筒11的中心线旋转。

所述环形旋转机构由环形上座24、环形下座29和环形配置的滚珠16构成，所述环形下座29安装在底座18上，底座18亦为环状，在环形上座24和环形下座29相对的一面均设有环形凹槽，滚珠16即装设于凹槽内。所述环形下座29具有承载力大的优点，可以使污泥造粒部分运转平稳。

参看图1，本发明还设有吹风干燥系统，所述吹风干燥系统包括风机20、吹风管21和内筒11，所述内筒11的筒壁上布满均匀设置的散风小孔26，所述吹风管21固定在底座18上，一端伸入到内筒11内，另一端通过管路连接风机20。风的温度选择50-85℃。利用风机输送的风从散热孔散出，使内筒和外筒中均有风，将沿螺旋滑道滑落的污泥颗粒进一步干燥、定型、落入成品箱。吹风管21固定在底座18上，避免吹风管21随内筒11一起转动缠绕发生事故。