CN116511035B - 一种去除有机质的多级筛分装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种去除有机质的多级筛分装置及使用方法，包括分离沉淀仓，分离沉淀仓内伸入有进料管、高压进水管道，且进料管、高压进水管道交汇处设置射流板，使高压进水管道内的水流经射流板后混合进料管内的物料喷射，喷射起点处设置射流腔对射流防护导向，喷射方向的末端设置导流腔对射流导向送入分离沉淀仓的超声清洗区，超声清洗区包括超声波振片及固定超声波振片的侧壁包围的空间；超声清洗区下方设置有低速水管道的水流口，水流口用于在超声清洗区内形成上升水流区，上升水流区的下方设置至少两个不同孔径的多级筛分传送装置，对分离下沉的污泥过滤；上升水流区的水流液面处设置导流口，导流口连通导流管用于排出分离上浮的有机质。

Description

一种去除有机质的多级筛分装置及方法

技术领域

本发明涉及污泥处理技术领域，具体涉及一种去除有机质的多级筛分装置及使用方法。

背景技术

城市排水管网的养护和管理是城市水环境综合治理的重要一环，通沟污泥作为排水管网疏浚养护过程中产生的高含水率固体废弃物，通沟污泥的产量不断增加；如不及时清理通沟污泥，任由其淤积在城市管网中会减少管道排水断面，降低管道排水能力，甚至会堵塞管道，雨季更易形成城市内涝；通沟污泥除了泥量巨大，会对城市排水管网构成威胁外，其本身来源多样、物质组成复杂，会随自然和社会因素的改变呈现不同组成结构；一般来水，通沟污泥中主要以SiO2为主的无机砂石为主，有机质含量较低，但对于污水管网或合流制管道中的通沟污泥中往往含有较高比例的有机质和生活垃圾；

清掏出来的通沟污泥经过自然晾晒后送往城市填埋场进行填埋，但是这种方式往往会造成地下水污染、产生臭气等二次污染；因此有必要对通沟污泥进行分类分选，将其分为生活垃圾、粗大砂石、中细砂后分别进行资源化利用；其中生活垃圾可与城市垃圾共同焚烧处理，分离出的粗大砂石可用于路基材料或建材利用，分离出的中细砂则可进一步作为制砖、制陶粒等建材的骨料或水泥生产原料，代替建筑用砂的使用；

目前对于通沟污泥的筛分，主要以物理筛分淘洗为主，通过洗涤转鼓、水利旋流洗砂等装置进行分布筛分，但实际上物理筛分对有机质剥离有限，分离出的细砂表面、细砂之间仍存在一定厚度的有机絮体，有机质含量居高不下，成为通沟污泥筛分后难以进一步资源化利用的痛点与难点。

发明内容

有鉴于此，面对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种去除有机质的多级筛分装置，实现超声耦合射流方式强化去除通沟污泥有机质的多级筛分，可对通沟污泥中的有机组分及细砂表面的有机絮体起到更彻底的剥离效果，同时完成通沟污泥不同粒径的多级筛分。

本申请旨在解决背景技术中的问题之一。

本发明所采用的技术方案为：为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种去除有机质的多级筛分装置；

一种去除有机质的多级筛分装置，包括分离沉淀仓，分离沉淀仓内伸入有进料管、高压进水管道，且进料管、高压进水管道交汇处设置射流板，使高压进水管道内的水流经射流板后混合进料管内的物料喷射，喷射起点处设置射流腔对射流防护导向，喷射方向的末端设置导流腔对射流导向送入分离沉淀仓的超声清洗区，超声清洗区包括超声波振片及固定超声波振片的侧壁包围的空间；

超声清洗区下方设置有低速水管道的水流口，水流口用于在超声清洗区内形成上升水流区，上升水流区的下方设置至少两个不同孔径的多级筛分传送装置，对分离下沉的污泥过滤；上升水流区的水流液面处设置导流口，导流口连通导流管用于排出分离上浮的有机质。

本申请提供的一种技术方案，还具有以下技术特征：

优选的，射流腔、导流腔均为喇叭形或锥形。

优选的，射流板上分布的孔径在1-5mm，包括1、5mm。

优选的，多级筛分传送装置对应的连接污泥泵，通过污泥泵把污泥送入砂水分离池，经筛网处理后的滤水用于高压进水管道或低速水管道的用水。

优选的，射流板上均匀分布圆孔。

优选的，射流板为圆形。

优选的，高压进水管道内的输入的初始压力为30-40kPa，包括30、40kPa。

优选的，超声波振片的频率在20-30kHZ，包括20、30kHZ，发射周期为1.5-2min，包括1.5、2min。

优选的，多级筛分传送装置的筛网或滤网的孔径分别为10mm、2mm、0.1mm、0.075mm。

优选的，砂水分离池的筛网或滤网的孔径分别为10mm、2mm、0.1mm、0.075mm。

优选的，一种去除有机质的多级筛分方法，用于污泥中有机质的筛分，包括如下步骤：

污泥被射流初次分离，污泥通过管道送入高压水流喷射区的上方，高压水流混合污泥后的喷射方向设置逐渐扩大的射流腔；高压水流混合污泥前经过射流板，射流板上均匀设置孔，孔径在1-5mm，包括1、5mm；

分离的污泥射流被导流后落入分离仓内，经过超声清洗并受重力自然下沉，下沉过程中混入上升水流，使有机组分轻物质上浮后沿导流口流出。

优选的，下沉的污泥通过不同孔径的多级筛分传送装置进行筛分后分别送入砂水分离池，砂水分离池内设置筛网，筛网过滤后的滤水用于射流或上升水流。

优选的，射流腔为喇叭形或锥形。

优选的，污泥经预处理后进行有机质筛分，预处理为滤除直径大于5mm的颗粒。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明的高压水经过射流板时形成高压射流，形成局部真空，在射流板上的通沟污泥中有机质和砂石表面的絮体会被真空区域吸引，在大颗粒摩擦和碰撞的协同作用下而与大颗粒砂石进行分离，同时被水流冲击到导流腔上，在重力作用下掉落在水中，较重的砂石下沉，而较轻的有机组分与污泥有机絮体在上升水流的作用下上浮至水面从导流口排出；

2、本发明中，利用超声波振片发出的20-30kHZ超声波，在振荡和空化作用下可对下沉砂石起到进一步的清洗，能有效将砂石上附着的有机絮体进一步破解，完成通沟污泥无机砂石和有机组分的二次去除，破解的有机组分随上升水流至水面从导流口排出；

3、本发明中，将传送装置与筛网相结合，集成为多级筛分传送装置，可实现筛分和传送工作的自动化，操作便捷，节约工序时间，实现连续筛分作业；

4、本发明装置结构简单，通过高压射流和超声波两种洗涤方式与多级筛分传送装置完成集成创新，实现耦合洗涤、多级筛分双重功效，同时可以实现连续工作。

附图说明

图1为本发明的一种去除有机质的多级筛分装置的示意图；

图2为本发明的一种去除有机质的多级筛分装置的射流板主视图；

图3为本发明的一种去除有机质的多级筛分装置的超声清洗区及上升水流区的结构示意图；

图中：

1、进料管

2、超声波振片

3、高压进水管道

4、射流腔

5、射流板

6、导流管

7、多级筛分传送装置

8、污泥泵

9、砂水分离池

10、筛网

11、导流腔

12、低速水管道

13、水流口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

实施例

如图1-3，一种去除有机质的多级筛分装置，包括分离沉淀仓，分离沉淀仓内伸入有进料管1、高压进水管道3，且进料管1、高压进水管道3交汇处设置射流板5，使高压进水管道3内的水流经射流板5后混合进料管1内的物料喷射，喷射起点处设置射流腔4对射流防护导向，喷射方向的末端设置导流腔11对射流导向送入分离沉淀仓的超声清洗区，超声清洗区包括超声波振片2及固定超声波振片2的侧壁包围的空间；

超声清洗区下方设置有低速水管道12的水流口13，水流口13用于在超声清洗区内形成上升水流区，上升水流区的下方设置至少两个不同孔径的多级筛分传送装置7，对分离下沉的污泥过滤；上升水流区的水流液面处设置导流口，导流口连通导流管6用于排出分离上浮的有机质。

本申请实施时，具有这样的特点：包括分离沉淀仓、高压进水管道3和低速水管道12的进水口、进料管1、导流管6及导流口、超声波振片2、导流腔11、射流板5、射流腔4、污泥泵、砂水分离池9以及多级筛分传送装置7；通沟污泥通过进料管1输送至射流板5上，进水口接入高压水，经过射流板5时形成高压射流，将通沟污泥有机组分进行初次分离，经导流腔11后流入筒体内，经过超声清洗后通沟污泥因重力作用下沉，有机组分等轻质物质在上升水流的作用下上浮后经导流口流出；通沟污泥下沉至装有不同孔径滤网的多级筛分传送装置7，筛分出不同粒径的组分后分别传送至砂水分离池9，砂水分离池9设置滤网，滤水回流至进水口；超声耦合射流强化通沟污泥有机质去除的多级筛分装置及方法能够有效去除附着在通沟污泥中的有机组分，强化通沟污泥物质筛分与后续资源化利用；

本发明采用超声波耦合射流方式，无需使用复杂的化学药剂或添加剂，避免了传统处理方法中对化学物质的依赖；这使得操作更为简便，减少了后续处理工艺的复杂性；

相比于其他处理方法，利用超声耦合射流方式的多级筛分装置和方法成本较低；它不需要大量的能源或昂贵的设备，而且不需要频繁更换耗材；因此，该技术在实施和维护方面的经济性更高。

超声波射流可以有效地打碎和分散污泥中的固体颗粒，增强了与有机物质之间的接触和反应；结合多级筛分装置，可以连续地对污泥进行筛分和分离，使得有机质的去除效率更高，处理效果更好；

多级筛分传送装置和砂水分离池内的筛网或滤网孔径分级设置，可以实现对不同粒径的固体颗粒进行逐级分离；较大的颗粒被筛分出来，而较小的颗粒则通过细小孔径的筛网或滤网，从而实现了高效的分离效果；这有助于减少有机物质在固体颗粒上的附着，提高整个系统的处理效率。

具体的，射流腔4、导流腔11均为喇叭形或锥形，这种形状可以加强射流效果，提高处理效率；装置中的射流腔和导流腔采用喇叭形或锥形设计，这种结构能够增强射流的动能，并增加射流与超声波的耦合效果；射流板采用圆形设计，均匀分布的圆孔使得射流更为均匀和稳定，有助于提高处理效果。

具体的，射流板5上分布的孔径在1-5mm，包括1、5mm，圆孔均匀分布在射流板上，用于产生射流并分散污泥，增加与超声波的耦合效果。

具体的，多级筛分传送装置7对应的连接污泥泵8，通过污泥泵8把污泥送入砂水分离池9，污泥中的固体颗粒被分离出来，经筛网10处理后的滤水用于高压进水管道3或低速水管道12的用水。

具体的，射流板5上均匀分布圆孔。

具体的，射流板5为圆形。

具体的，高压进水管道3内的输入的初始压力为30-40kPa，包括30、40kPa。这个范围内的压力能够产生足够的射流强度，使得超声波振片2的频率在20-30kHZ范围内工作，包括20、30kHZ，发射周期为1.5-2min，包括1.5、2min；这个周期内可以完成一个完整的射流和超声波作用的循环。

具体的，多级筛分传送装置7的筛网或者滤网的孔径分别为10mm、2mm、0.1mm、0.075mm；砂水分离池9的筛网10或者滤网的孔径分别为10mm、2mm、0.1mm、0.075mm；不同孔径的筛网或滤网用于不同级别的筛分，从粗到细逐级分离固体颗粒，确保污泥中的有机物质得到彻底去除。

一种去除有机质的多级筛分方法，用于污泥中有机质的筛分，包括如下步骤：

污泥被射流初次分离，污泥通过管道送入高压水流喷射区的上方，高压水流混合污泥后的喷射方向设置逐渐扩大的射流腔4；高压水流混合污泥前经过射流板，射流板上均匀设置孔，孔径在1-5mm，包括1、5mm；

分离的污泥射流被导流后落入分离仓内，经过超声清洗并受重力自然下沉，下沉过程中混入上升水流，使有机组分轻物质上浮后沿导流口流出。

具体的，下沉的污泥通过不同孔径的多级筛分传送装置7进行筛分后分别送入砂水分离池9，砂水分离池9内设置筛网10，筛网10过滤后的滤水用于射流或上升水流。

具体的，射流腔4为喇叭形或锥形。

具体的，污泥经预处理后进行有机质筛分，预处理为滤除直径大于5mm的颗粒。

具体的，编号一实施例，经过粗格栅过滤去除生活垃圾后的通沟污泥从进料管1输送到射流板5上，将水加压至30kPa从高压进水管道3的入水口注入，通过孔径为2.5mm的圆形的射流板5后形成高压射流，会在局部形成真空区域，在高压射流的冲刷和通沟污泥相互碰撞间，可使表面的有机絮体裂解脱落；初筛后的通沟污泥被高压射流冲刷到导流罩上，在重力作用下掉落在分离沉淀仓水中，较重的砂石下沉，较轻的有机组分和裂解的有机絮体因低速水管道12的进水口注入低速水流形成的上升水流而上浮至水面，经导流管6排出，完成通沟污泥有机质组分初筛；

当较重的砂石经历初筛继续下沉时，分离沉淀仓四周均匀分布设置了超声波振片2，以20kHZ的频率发出超声波，发射周期为1.5min；在空化和振荡作用下，砂石表面附着的有机絮体被进一步分散、乳化、剥离，砂石与有机组分完成二次筛分，砂石继续下沉至多级筛分装置，有机絮体在上升水流作用下上浮至水面从导流管6排出；

洗净的砂石在重力作用下，下沉至多级筛分传送装置7上，多级筛分传送装置7由表面筛网和传送装置构成，多级筛网设置的孔径分别为10mm、2mm、0.1mm、0.075mm，分别将砂石分为大于10mm的粗大石块、2-10mm的粗砂、0.1-2mm的细砂和0.075-0.1mm的微细砂，通过各自传送装置传送至右侧出料口，由污泥泵输送至砂水分离池9中，砂水分离池中设置了相应孔径的筛网10，分离出的洗涤污水滤出后进行回用。

具体的，编号二实施例，高压进水管道3水流压力加压至35kPa，通过孔径为2.5mm的圆形射流板后能够形成压力更大的高压射流；同时，超声波振片2以频率为25kHZ发出超声波；和编号一实施例相比，通过增加高压进水压力和超声波频率，能够更有效的去除砂石中的有机组分和砂石表面的有机絮体，本实施例的砂石中有机烧失量约为12.6％，较编号一实施例砂石有机烧失量20.3％降低了37.9％，去除效果明显。

具体的，编号三实施例，和编号一实施例的区别在于，高压进水管道3水流压力加压至40kPa，通过孔径为2.5mm的圆形射流板后能够形成压力更大的高压射流；同时，超声波振片2以频率为30kHZ发出超声波；和编号一、二实施例相比，再次增加了高压进水压力和超声波频率，本实施例的砂石中有机烧失量约为15.4％，较上述编号一实施例砂石有机烧失量降低了24.1％；本实施例说明增强射流压力和超声波频率能够加强有机组分的剥离，但是过高的水压和超声波反而会抑制去除效果；

本发明通过高压射流和超声波耦合，能够解决通沟污泥有机组分和表面絮体洗涤不够彻底的难点和痛点，同时提出了一种多级筛分传送的装置，集成洗涤、筛分为一体，处理后的砂石可进行充分资源化利用，减少因随意填埋导致的二次污染问题。

总的来说，本申请具有这样的特点，利用射流与超声波耦合技术的装置可连续清洗通沟污泥，去除通沟污泥中附着的有机组分；利用射流与超声波耦合技术的装置包括分离沉淀仓、进水口、进料管1，高压水从进水口流入射流板5，射流板5上设置了微小孔径，可形成高压射流，分离沉淀仓外设置进料管1，进料管1连接到射流板5；分离沉淀仓顶部设置导流腔11，喷射出的通沟污泥经导流腔11作用及在重力影响下落入分离沉淀仓水中；分离沉淀仓四周设置超声波振片2，下端的超声波振片2高度对应低速水管道12的进水口；分离沉淀仓设置出料口；

利用多级筛分传送装置7，将通沟污泥不同粒径筛分出来；多级筛分传送装置7包括传送装置、多个筛网组成的多层筛网、污泥泵8和砂水分离池9；

污泥有机质去除的多级筛分的方法，其具体步骤如下：

步骤一，将通过粗格栅过滤去除粗大垃圾后的通沟污泥从进料管1输送到射流板5上，高压水流从高压进水管道3流入，在射流板5上形成的高压射流可形成局部真空，通沟污泥随着射流射出，可将通沟污泥中的有机组分进行初次筛分；初筛后的物料经导流腔11导流后经重力作用下进入分离沉淀仓水中，初筛出的有机组分悬浮在水中，较重的砂石下沉；

步骤二，分离沉淀仓四周均匀分布设置超声波振片2，在超声波作用下将附着在下沉砂石上的有机絮体破解并分离，完成二筛；分离沉淀仓中从低速水管道12的进水口注入低速水流，从水流口13中不断流出，形成连续的上升水流，可将初筛和二筛较轻的有机组分和有机絮体一起随上升水流向上流到水面，经导流管6和导流口排出；

步骤三，洗净的砂石在重力作用下，下沉至多级筛分传送装置7，多级筛分传送装置7由不同孔径的筛网和传动装置组成，不同粒径的砂石落在相应孔径的筛网上，完成多级筛分，传动装置将筛网上的砂石传送至右侧出料口，通过污泥泵8输送至砂水分离池9，砂水分离池9中设置了相应筛网10，洗涤污水滤出后进行回用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种去除有机质的多级筛分装置，其特征在于，包括分离沉淀仓，分离沉淀仓内伸入有进料管(1)、高压进水管道(3)，且进料管(1)、高压进水管道(3)交汇处设置射流板(5)，使高压进水管道(3)内的水流经射流板(5)后混合进料管(1)内的物料喷射，喷射起点处设置射流腔(4)对射流防护导向，喷射方向的末端设置导流腔(11)对射流导向送入分离沉淀仓的超声清洗区，超声清洗区包括超声波振片(2)及固定超声波振片(2)的侧壁包围的空间；

超声清洗区下方设置有低速水管道(12)的水流口(13)，水流口(13)用于在超声清洗区内形成上升水流区，上升水流区的下方设置至少两个不同孔径的多级筛分传送装置(7)，对分离下沉的污泥过滤；上升水流区的水流液面处设置导流口，导流口连通导流管(6)用于排出分离上浮的有机质；

射流板为圆形，且其上均匀分布多个孔径为1–5mm的圆孔；

射流腔和导流腔均为喇叭形或锥形，用于导向射流的喷射路径；

高压进水管道输入的初始压力为30–40kPa；

超声波振片的频率为20–30kHz，发射周期为1.5–2min；

多级筛分传送装置包括至少四级筛网，其孔径依次为10mm、2mm、0.1mm和0.075mm；

砂水分离池中滤水用于供给高压进水管道或低速水管道，以实现水资源的循环利用。

2.如权利要求1所述的一种去除有机质的多级筛分装置，其特征在于，多级筛分传送装置(7)对应的连接污泥泵(8)，通过污泥泵(8)把污泥送入砂水分离池(9)，经筛网(10)处理后的滤水用于高压进水管道(3)或低速水管道(12)的用水。

3.如权利要求1所述的一种去除有机质的多级筛分装置，其特征在于，射流板(5)上分布的孔径，包括1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5mm。

4.如权利要求1所述的一种去除有机质的多级筛分装置，其特征在于，砂水分离池(9)的筛网(10)的孔径分别为10mm、2mm、0.1mm、0.075mm。

5.一种去除有机质的多级筛分方法，用于污泥中有机质的筛分，其特征在于，采用权利要求1-4任一所述的去除有机质的多级筛分装置，包括如下步骤：

污泥被射流初次分离，污泥通过管道送入高压水流喷射区的上方，高压水流混合污泥后的喷射方向设置逐渐扩大的射流腔(4)；高压水流混合污泥前经过射流板，射流板上均匀设置孔，孔径在1-5mm，包括1、5mm；

分离的污泥射流被导流后落入分离仓内，经过超声清洗并受重力自然下沉，下沉过程中混入上升水流，使有机组分轻物质上浮后沿导流口流出；

下沉的污泥通过不同孔径的多级筛分传送装置(7)进行筛分后分别送入砂水分离池(9)，砂水分离池(9)内设置筛网(10)，筛网(10)过滤后的滤水用于射流或上升水流；

污泥经预处理后进行有机质筛分，预处理为滤除直径大于5mm的颗粒。