CN113354251A - 一种水合物污泥快速浓缩净化处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于污泥处理技术领域，具体为一种水合物污泥快速浓缩净化处理装置及方法，其包括：反应釜壳体、上端盖、冷剂充注口、压力传感器、温度传感器、污泥充注口、紧固螺栓、垫圈、第一水合物收纳罐、第二水合物收纳罐、前后挡板、支架、手动摇柄、水平直线丝杆、第一载物台、推拉门、右侧挡板、制冷剂罐、污泥残渣收纳器、水泵、第二载物台、离心机、解离反应釜、固定装置、三通接口、解离反应釜第一出水口、解离反应釜第二出水口、净化水收集罐、脚轮、智能控制器、***、驱动器、步进电机、控制面板、PC端、盘管、上挡板、滤网、滑块、卡环、试管、保温箱、安全阀和储液器，能够实现功能互补，具有低能耗、高效率的优点。

Description

一种水合物污泥快速浓缩净化处理装置及方法

技术领域

本发明涉及污泥处理技术领域，具体为一种水合物污泥快速浓缩净化处理装置及方法。

背景技术

随着我国社会经济的高速发展以及城市化进程的不断推进，污泥污水的排放量也在不断增加，污水处理厂以及污水处理率也在逐年增加。污水处理行业在过去的二十年里迅速发展，如我国污水处理率从1998年的不足16.2％飙升至2017年底的95％，环境效益显著。现在污泥处理工序存在以下几个方面：

污泥中成分复杂，含有有机物、重金属、有毒物质等。若污泥得不到及时合理的处理，将对环境造成极大的威胁，制约污泥处理领域的发展。

目前大多数污泥处理产品功能单一；产品部件维修上存在更换不便的问题，提高了产品的价格；处理工序繁琐，成本较高；处理周期长，且处理完的污泥含水率较高。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有污泥处理中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的目的是提供一种水合物污泥快速浓缩净化处理装置及方法，能够实现功能互补，具有低能耗、高效率的优点。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

一种水合物污泥快速浓缩净化处理装置及方法，其包括：反应釜壳体、上端盖、冷剂充注口、压力传感器、温度传感器、污泥充注口、紧固螺栓、垫圈、第一水合物收纳罐、第二水合物收纳罐、前后挡板、支架、手动摇柄、水平直线丝杆、第一载物台、推拉门、右侧挡板、制冷剂罐、污泥残渣收纳器、水泵、第二载物台、离心机、解离反应釜、固定装置、三通接口、解离反应釜第一出水口、解离反应釜第二出水口、净化水收集罐、脚轮、智能控制器、***、驱动器、步进电机、控制面板、PC端、盘管、上挡板、滤网、滑块、卡环、试管、保温箱、安全阀和储液器，所述反应釜壳体和上端盖组成反应容器，所述反应釜壳体的底部安装温度传感器和污泥充注口，所述上端盖侧边留有制冷剂充注口和压力传感器，所述反应釜壳体和上端盖通过紧固螺栓连接，反应釜壳体与第一水合物收纳罐采用卡套式连接，所述手动摇柄与上端盖通过螺栓连接，所述前后挡板固定在支架上，所述水平直线丝杆固定在后挡板上，所述第一水合物收纳罐、第二水合物收纳罐、离心机、试管安装在第一载物台上，所述推拉门固定在右侧挡板，所述右侧挡板顶部设置上挡板，所述制冷剂罐、污泥残渣收纳器、水泵、安装在第二载物台上，所述解离反应釜通过固定装置安装在保温箱内，所述储液器与净化水收集罐安装在保温箱底部，所述盘管安装在解离反应釜上，所述解离反应釜第一出水口与储液器进口连接，解离反应釜第二出水口与净化水收纳罐连接，所述储液器上端安装有安全阀，所述温度传感器、压力传感器、安全阀安装在解离反应釜顶部，所述制冷剂罐阀门、水泵进口和储液器出口通过三通接口连接，所述制冷剂充注口与水泵出口通过管路和阀门连接，所述脚轮固定在支架上，所述水平直线丝杆与智能控制器、***、驱动器、步进电机连接，所述水平直线丝杆上安装有滑块，所述滑块、卡环和第一水合物收纳罐连接用于水平和竖直方向的运动，所述智能控制器、***和控制面板相连接，所述温度传感器、压力传感器与PC端连接，所述第一水合物收纳罐底部安装可拆卸的滤网。

作为本发明所述的一种水合物污泥快速浓缩净化处理装置及方法的一种优选方案，其中：所述直线模组丝杆由步进电机驱动，控制水合物收纳罐的移动，将水合物由水合物第一收纳罐转移至水合物第二收纳罐中，第一水合物收纳罐底部通过滤网与第二个水合物收纳罐连接，通过控制滤网拆卸，使水合物快速落入第二水合物收纳罐，实现水合物提取分离。

作为本发明所述的一种水合物污泥快速浓缩净化处理装置及方法的一种优选方案，其中：所述解离反应釜放置在保温箱体内运行，通过盘管回收利用制冷***余热，用于水合物的解离，解离后所得净化水通过净化水收集罐收集，实现净水回收功能。

作为本发明所述的一种水合物污泥快速浓缩净化处理装置及方法的一种优选方案，其中：所述水合物解离后所得制冷剂可通过储液器收集储存，通过水泵高精度控制制冷剂回到反应釜中循环利用，实现装置连续性污泥快速浓缩净化处理。

一种水合物污泥快速浓缩净化处理方法，包括以下步骤：

步骤一：待处理的污泥、制冷剂分别通过污泥充注口和制冷剂充注口充注到反应釜中，通过水合物反应将污泥中的水分结合在水合物晶体；

步骤二：水合物在第一收纳罐中液相界面向上生长，手动摇柄可以使反应釜在支架上的轨道内做竖直方向的运动，通过反应釜倒置，将污泥落入污泥残渣收纳器，实现污泥的脱水浓缩功能。

与现有技术相比：通过空间优化设计，实现内部部件合理布置，通过反应釜结构的设计，提高了制冷剂和污泥的接触面积，进一步提高生成水合物的速率，通过独特的水合物法处理工序，具有良好的优势,不会对污泥造成进一步污染,并且易于污泥快速浓缩，可以适应不同种类的污泥处理，解决污泥处理厂应对不同环境下的污泥处理问题，通过智能双回路测控仪能够实时监测设温度传感器和压力传感器的数据，通过控制器精准控制直线模组的运行轨迹，操控第一水合物收纳罐，实现水合物的分离和提取，根据制冷剂和水互不相容性质，通过分液的方式实现分离，将分离出的制冷剂重新充注到反应釜循环利用，实现连续性污泥快速浓缩净化处理，通过结构设计，将以上功能有机结合，实现功能互补，具有低能耗、高效率的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将结合附图和详细实施方式对本发明进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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它的附图。其中：

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明反应釜结构示意图；

图3为本发明制冷剂回收***示意图；

图4为本发明水合物分解***示意图。

图中：1-反应釜壳体、2-上端盖、3-制冷剂充注口、4-压力传感器、5-温度传感器、6-污泥充注口、7-紧固螺栓、8-垫圈、9-第一水合物收纳罐、10-第二水合物收纳罐、11-后挡板、12-支架、13-手动摇柄、14-水平直线丝杆、15-水平挡板、16-推拉门、17-右侧挡板、18-制冷剂罐、19-污泥残渣收纳盒、20-水泵、21-支架底挡板、22-离心机、23-解离反应釜、24-固定装置、25-三通接口、26-解离反应釜第一出水口、27-解离反应釜第二出水口、28-净化水收纳罐、29-脚轮、30-智能控制器、31-***、32-驱动器、33-步进电机、34控制面板、35PC端、36-盘管、37-上挡板、38-滤网、39-滑块,40-卡环、41-试管、42-保温箱、43-安全阀、44-储液器。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施方式时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

本发明提供一种水合物污泥快速浓缩净化处理装置及方法，能够实现功能互补，具有低能耗、高效率的优点，请参阅图1-4，包括：反应釜壳体1、上端盖2、冷剂充注口3、压力传感器4、温度传感器5、污泥充注口6、紧固螺栓7、垫圈8、第一水合物收纳罐9、第二水合物收纳罐10、前后挡板11、支架12、手动摇柄13、水平直线丝杆14、第一载物台15、推拉门16、右侧挡板17、制冷剂罐18、污泥残渣收纳器19、水泵20、第二载物台21、离心机22、解离反应釜23、固定装置24、三通接口25、解离反应釜第一出水口26、解离反应釜第二出水口27、净化水收集罐28、脚轮29、智能控制器30、***31、驱动器32、步进电机33、控制面板34、PC端35、盘管36、上挡板37、滤网38、滑块39、卡环40、试管41、保温箱42、安全阀43和储液器44；

反应釜壳体1和上端盖2组成反应容器，反应釜壳体1的底部安装温度传感器5和污泥充注口6，上端盖2侧边留有制冷剂充注口3和压力传感器4，反应釜壳体1和上端盖2通过紧固螺栓7连接，反应釜壳体1与第一水合物9收纳罐采用卡套式连接，手动摇柄13与上端盖2通过螺栓连接，前后挡板11固定在支架12上，水平直线丝杆14固定在后挡板11上，第一水合物收纳罐9、第二水合物收纳罐10、离心机22、试管41安装在第一载物台15上，推拉门16固定在右侧挡板17，右侧挡板17顶部设置上挡板37，制冷剂罐18、污泥残渣收纳器19、水泵20、安装在第二载物台21上，解离反应釜23通过固定装置24安装在保温箱42内，储液器44与净化水收集罐28安装在保温箱42底部，盘管36安装在解离反应釜23上，解离反应釜第一出水口26与储液器44进口连接，解离反应釜第二出水口27与净化水收纳罐28连接，储液器44上端安装有安全阀43，温度传感器5、压力传感器4、安全阀43安装在解离反应釜23顶部，制冷剂罐18阀门、水泵20进口和储液器44出口通过三通接口25连接，制冷剂充注口3与水泵20出口通过管路和阀门连接，脚轮29固定在支架12上，水平直线丝杆14与智能控制器30、***31、驱动器32、步进电机33连接，水平直线丝杆14上安装有滑块39，滑块39、卡环40和第一水合物收纳罐9连接用于水平和竖直方向的运动，智能控制器30、***31和控制面板34相连接，温度传感器5、压力传感器4与PC端35连接，第一水合物收纳罐9底部安装可拆卸的滤网38。

请参阅图1，本发明实施例中，一种水合物污泥快速浓缩净化处理装置及方法共分为两部分：污泥浓缩装置、水质净化装置，污泥浓缩装置在制冷***内运行，实现污泥快速浓缩功能，制冷***维持反应釜1处于0-8℃的低温环境；水质净化装置置于制冷***外运行，实现水质净化回收功能，装置将水合物法处理污泥的各环节，***和部件融合于设备中，同时将污泥快速浓缩，智能控制分离，模块解离以及制冷剂回收等功能有机的结合，实现连续性污泥快速浓缩及水质净化处理。

请参阅图2，本发明实施例中，反应釜由反应釜壳体1和上端盖2组成，反应釜壳体1的底部安装有污泥充注口6，上端盖2侧边留有制冷剂充注口3，待处理的污泥、制冷剂分别通过污泥充注口6和制冷剂充注口3充注到反应釜1中发生水合物反应，可以将污泥中的水分结合在水合物晶体，水合物在第一收纳罐9中液相界面向上生长，实现水合物和污泥之间的分离，实现污泥的快速脱水浓缩功能。

请参阅图1和图2，本发明实施例中，反应釜壳体1的底部安装有温度传感器5，上端盖2侧边安装有压力传感器4，温度传感器5和压力传感器4和智能双回路测控仪相连接，通过智能双回路测控仪能够实现监测设备的运行状态，显示温度传感器5和压力传感器4的数据，当反应釜内的温度和压力不在变化时，说明反应釜1内的制冷剂和污泥反应完全，两个手动摇柄13与上端盖通过螺栓连接，前后挡板11固定在支架12上，污泥残渣收纳盒19安装在支架底挡板21上，通过手动摇柄13可以使反应釜1在支架上的轨道内做竖直方向的运动，通过反应釜1倒置，将污泥落入污泥残渣收纳器19，污泥残渣收纳器19中收集的脱水浓缩的污泥可进一步资源化利用。

请参阅图2，本发明实施例中，反应釜1壳体和上端盖通过两个紧固螺栓7连接，中间通过卡套式连接和垫圈8连接，第一个水合物收纳罐9和反应釜1同样也采用卡套式以及垫圈8连接，第一个水合物收纳罐9、第二个水合物收纳罐10安装在第一载物台15上，水平直线丝杆14固定在后挡板11上，直线模组丝杆14顶端带有步进电机，步进电机与驱动器以及控制器通过电路连接，通过控制器发出指令到驱动器，驱动器驱动步进电机带动滑块和固定装置运动，滑轮丝杆14上装有滑块39、卡环40和第一个水合物收纳罐9连接，滑轮丝杆14滑轨安装有限位开关，通过限位开关的限位能够精准控制直线模组的运行轨迹，控制水合物收纳罐做水平、竖直方向的移动，将水合物由水合物第一收纳罐转移至水合物第二收纳罐中，实现精准对接，第一水合物收纳罐9底部有个可拆卸的滤网38，使其与第二水合物收纳罐10连接时，可以抽掉滤网38，使水合物落入第二水合物收纳罐10，从而实现水合物提取分离，离心机22、试管41安装在第一载物台15上，分离后的水合物可以装入底部垫有棉塞的玻璃试管41中，放入离心机22中进行离心处理工作，除去水合物表面残余的重金属废水。

请参阅图3和图4，本发明实施例中，解离反应釜23通过固定装置24安装在保温箱42内，解离反应釜23顶部设置有温度传感器5、压力传感器4和安全阀43，离心后的水合物置于解离反应釜中进行解离，盘管36设置在解离反应釜23上，通过盘管36回收利用制冷***冷凝器及压缩机等工作部件余热，用于加速水合物的解离，水合物会重新解离成制冷剂和液态净化水，利用两者互不相溶性质，通过分液方式可实现两者的分离，净化水收集罐28放置在保温箱42底层，解离反应釜第二出水口27与净化水收纳罐28连接，解离后所得净化水通过净化水收集罐28收集回收利用，储液器44放置在保温箱42底层，解离反应釜第一出水口26与储液器44进口连接，储液器44上端装有温度传感器5、压力传感器4、安全阀43，水合物解离后所得制冷剂可通过储液器44收集储存，储液器44出口、水泵20和制冷剂充注口3通过管路连接，通过水泵20可以高精度控制储液器44中的制冷剂重新充注到反应釜1中循环利用，从而提高了制冷剂的循环利用率，降低了产品的成本，实现装置连续性污泥快速浓缩净化处理。

实施例

装置反应容器中发生的水合物反应受到温度、压力和反应进程等因素影响；装置解离反应釜中发生的水合物解离反应会受到解离温度和压力等因素的影响，同时水合物提取分离过程会产生少量分解，污泥快速浓缩测试和净水排放测试以模拟一定反应环境参数进行测试，以下为本发明专利测试实施过程：

(1)一种水合物污泥快速浓缩净化处理装置及方法污泥快速浓缩测试

污泥快速浓缩测试条件：反应釜温度8℃，反应釜压力0.1Mpa条件下，采用定量的HCFCR141b和来自污泥处理厂含水量约为97.81±0.01wt％的污泥样品，对污泥浓缩结果如下：污泥的水含量从97wt％降低到40wt％。

(2)一种水合物污泥快速浓缩净化处理装置及方法净水排放测试

净水排放测试：实验测试净化水水样的三个主要污染指数，即化学需氧量(COD)，(总氮含量)TN和(总磷含量)TP，三次样品测试结果均达到了中国国家污水处理厂废水标准的IB级。

虽然在上文中已经参考实施方式对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (5)

1.一种水合物污泥快速浓缩净化处理装置，其特征在于，包括：反应釜壳体(1)、上端盖(2)、冷剂充注口(3)、压力传感器(4)、温度传感器(5)、污泥充注口(6)、紧固螺栓(7)、垫圈(8)、第一水合物收纳罐(9)、第二水合物收纳罐(10)、前后挡板(11)、支架(12)、手动摇柄(13)、水平直线丝杆(14)、第一载物台(15)、推拉门(16)、右侧挡板(17)、制冷剂罐(18)、污泥残渣收纳器(19)、水泵(20)、第二载物台(21)、离心机(22)、解离反应釜(23)、固定装置(24)、三通接口(25)、解离反应釜第一出水口(26)、解离反应釜第二出水口(27)、净化水收集罐(28)、脚轮(29)、智能控制器(30)、***(31)、驱动器(32)、步进电机(33)、控制面板(34)、PC端(35)、盘管(36)、上挡板(37)、滤网(38)、滑块(39)、卡环(40)、试管(41)、保温箱(42)、安全阀(43)和储液器(44)，所述反应釜壳体(1)和上端盖(2)组成反应容器，所述反应釜壳体(1)的底部安装温度传感器(5)和污泥充注口(6)，所述上端盖(2)侧边留有制冷剂充注口(3)和压力传感器(4)，所述反应釜壳体(1)和上端盖(2)通过紧固螺栓(7)连接，反应釜壳体(1)与第一水合物(9)收纳罐采用卡套式连接，所述手动摇柄(13)与上端盖(2)通过螺栓连接，所述前后挡板(11)固定在支架(12)上，所述水平直线丝杆(14)固定在后挡板(11)上，所述第一水合物收纳罐(9)、第二水合物收纳罐(10)、离心机(22)、试管(41)安装在第一载物台(15)上，所述推拉门(16)固定在右侧挡板(17)，所述右侧挡板(17)顶部设置上挡板(37)，所述制冷剂罐(18)、污泥残渣收纳器(19)、水泵(20)、安装在第二载物台(21)上，所述解离反应釜(23)通过固定装置(24)安装在保温箱(42)内，所述储液器(44)与净化水收集罐(28)安装在保温箱(42)底部，所述盘管(36)安装在解离反应釜(23)上，所述解离反应釜第一出水口(26)与储液器(44)进口连接，解离反应釜第二出水口(27)与净化水收纳罐(28)连接，所述储液器(44)上端安装有安全阀(43)，所述温度传感器(5)、压力传感器(4)、安全阀(43)安装在解离反应釜(23)顶部，所述制冷剂罐(18)阀门、水泵(20)进口和储液器(44)出口通过三通接口(25)连接，所述制冷剂充注口(3)与水泵(20)出口通过管路和阀门连接，所述脚轮(29)固定在支架(12)上，所述水平直线丝杆(14)与智能控制器(30)、***(31)、驱动器(32)、步进电机(33)连接，所述水平直线丝杆(14)上安装有滑块(39)，所述滑块(39)、卡环(40)和第一水合物收纳罐(9)连接用于水平和竖直方向的运动，所述智能控制器(30)、***(31)和控制面板(34)相连接，所述温度传感器(5)、压力传感器(4)与PC端(35)连接，所述第一水合物收纳罐(9)底部安装可拆卸的滤网(38)。

2.根据权利要求1所述的一种水合物污泥快速浓缩净化处理装置，其特征在于，所述直线模组丝杆(14)由步进电机驱动，控制水合物收纳罐的移动，将水合物由水合物第一收纳罐转移至水合物第二收纳罐中，第一水合物收纳罐(9)底部通过滤网(38)与第二个水合物收纳罐(10)连接，通过控制滤网(38)拆卸，使水合物快速落入第二水合物收纳罐(10)，实现水合物提取分离。

3.根据权利要求1所述的一种水合物污泥快速浓缩净化处理装置，其特征在于，所述解离反应釜(23)放置在保温箱(42)体内运行，通过盘管(36)回收利用制冷***余热，用于水合物的解离，解离后所得净化水通过净化水收集罐(28)收集，实现净水回收功能。

4.根据权利要求1所述的一种水合物污泥快速浓缩净化处理装置，其特征在于，所述水合物解离后所得制冷剂可通过储液器(44)收集储存，通过水泵(20)高精度控制制冷剂回到反应釜(1)中循环利用，实现装置连续性污泥快速浓缩净化处理。

5.一种水合物污泥快速浓缩净化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：待处理的污泥、制冷剂分别通过污泥充注口(6)和制冷剂充注口(3)充注到反应釜1中，通过水合物反应将污泥中的水分结合在水合物晶体；

步骤二：水合物在第一收纳罐(9)中液相界面向上生长，手动摇柄(13)可以使反应釜(1)在支架上的轨道内做竖直方向的运动，通过反应釜(1)倒置，将污泥落入污泥残渣收纳器(19)，实现污泥的脱水浓缩功能。

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