一种污泥处理超声波破壁系统的制作方法

本实用新型涉及一种污泥处理超声波破壁系统，属于污泥处理技术领域。

背景技术：

剩余污泥减量与脱水性能提高是污泥处理处置的关键步骤，目前国内化工污泥减量化技术研究比较集中于超声波处理、臭氧氧化、热水解、过氧乙酸（PAA）氧化、化学解偶联、Fenton氧化、投加微生物制剂、强化微型动物捕食作用等减量化技术领域。

污泥超声波破碎是污泥在超声波作用下不断被压缩和膨胀，内部产生气穴泡（空化作用），且不断成长并最终共振“内爆”，内爆产生超高温（5000℃）、高压（500 bar），同时产生的强力水喷射流形成巨大的水力剪切力和羟基自由基，破坏污泥絮体结构和污泥中微生物细胞壁，使细胞质和酶从细胞中溶出，实现污泥破壁减量化。

超声波在污泥减量化方面的研究大部分还处于试验阶段，由于传统的超声波能耗高达1.5KWh/kg以上，设备维护和运行成本非常高，难以大规模地工程化应用。国内许多学者通过超声波和其他技术联合破解污泥的研究，力求使该项技术在化工污泥减量化处理上经济技术可行。

技术实现要素：

为解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种污泥处理超声波破壁系统，实现两级污泥超声波破碎，大大提高了超声波破碎效率，且维护运行成本较低。

为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术方案：

一种污泥处理超声波破壁系统，包括壳体和污泥泵，所述壳体内水平设置一隔板将壳体内部空间分为上层和下层；所述下层空间内安装有一级超声波破壁组件，所述一级超声波破壁组件包括：第一振盒、两组超声波换能器以及安装于超声波换能器外的保护罩，所述第一振盒主体部分的截面为工字型，所述两组超声波换能器对称安装于工字的左右两侧，在主体两端分别设置有锥台型的第一进泥口和第一出泥口；所述上层空间内安装有二级超声波破壁组件，所述二级超声波破壁组件包括：第二振盒、两组超声波换能器以及安装于超声波换能器外的保护罩，所述二级超声波破壁组件的结构与一级超声波破壁组件的结构相同，在第二振盒主体两端分别设置有锥台型的第二进泥口和第二出泥口，所述第一出泥口与第二进泥口通过一U型管连通，所述污泥泵将污泥从第一出泥口泵入第二进泥口；所述第一进泥口与一进泥管相连接，所述第二出泥口与一出泥管相连接。

优选地，每组超声波换能器的数量均为3*12个，即3行12列的排布方式，相邻两列超声波换能器错开一定距离排列。

优选地，前述超声波换能器的结构为倒喇叭型，直径大的一面粘接于振盒的外壁上，在超声波换能器外设置保护罩能够起到保护超声波换能器以及超声波换能器连接线的作用。

更优选地，前述进泥管和出泥管自壳体的同一面侧壁伸出，而且壳体是上下层排布的结构，减少了破壁系统的占用空间。

再优选地，前述一级超声波破壁组件中的两组超声波换能器的频率分别是15kHz和20kHz，PLC控制这两个低频率双频超声波交替运行，从而实现一级低密度能量菌胶团分散；所述二级超声波破壁组件中的两组超声波换能器的频率分别是28 kHz和40kHz，PLC控制这两个高频率双频超声波交替运行，从而实现二级聚能式细胞破碎。

该系统还包括一臭氧发生器，所述臭氧发生器将臭氧输送至待处理的污泥中，双频超声波也促进臭氧在污泥菌胶团中的分散，解决了单纯臭氧无法作用到菌胶团内部细菌表面的问题，利用臭氧和超声波的协同作用能够大大提高污泥破壁效率。

进一步优选地，前述壳体的底壁上倾斜设置有第一托板，所述一级超声波破壁组件安装于第一托板上，所述第一托板将第一出泥口所在一端抬高；所述隔板上倾斜设置有第二托板，所述二级超声波破壁组件安装于第二托板上，所述第二托板将第二出泥口所在一端抬高；所述壳体底壁与第一托板的夹角为15°，所述隔板与第二托板的夹角也为15°，第一托板与第二托板的夹角则为30°。这样的话，污泥通过污泥泵泵入振盒内部，由于有15°的夹角，会起到一定的缓冲作用，延长了污泥从出泥口出去的时间，从而优化了处理效果；同时角度合适，不会耗损太多电力。

再进一步优选地，前述壳体、进泥管、一级超声波组件、第一托板、隔板，U型管、二级超声波组件、第二托板、出泥管以及保护罩均由316不锈钢材料制成。

本实用新型的有益之处在于：

（1）、本实用新型的污泥处理超声波破壁系统，壳体内部由隔板分为上下两层的结构，进泥管与出泥管在壳体同一侧，具有占地面积小、节约空间的优点；

（2）、利用双频聚能技术，通过一级超声波破壁组件和二级超声波破壁组件依次对污泥进行破壁处理，工作频率可根据工程需要进行设置，处理过程中无需添加任何絮凝药剂，具有低能耗、绿色、环保、经济的特点，有效提高菌体细胞破壁率达到30%；

（3）、第一托板和第二托板与水平方向均呈15°夹角，能够延长污泥处理超声波破壁停留时间，提高了超声波利用效率，优化了污泥处理效果。

附图说明

图1是本实用新型的一种污泥处理超声波破壁系统的一个优选实施例的结构示意图；

图2是图1所示实施例中每组超声波换能器的分布示意图；

图3是图1所示实施例中一级超声波组件的截面结构示意图。

图中附图标记的含义：1、壳体，2、隔板，3、进泥管，4、出泥管，5、第一振盒，51、第一进泥口，52、第一出泥口，6、超声波换能器，7、保护罩，8、第二振盒，81、第二进泥口，82、第二出泥口，9、U型管，10、第一托板，11、第二托板。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作具体的介绍。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。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。

参见图1，本实用新型的污泥处理超声波破壁系统，包括壳体1和污泥泵（图中未示出），在壳体1内水平设置一隔板2将壳体1内部空间分为上层和下层，下层为进泥区，上层为出泥区，而且后面将要提到的进泥管3和出泥管4自壳体1的同一面侧壁伸出，这样能够有效节约系统的占用空间。

在下层空间内安装有一级超声波破壁组件，如图3所示，具体包括：第一振盒5、两组超声波换能器6以及安装于超声波换能器6外的保护罩7，第一振盒5主体部分的截面为工字型，两组超声波换能器6对称安装于工字的左右两侧，在主体两端则分别设置有锥台型的第一进泥口51和第一出泥口52。

在上层空间内安装有二级超声波破壁组件，具体包括：第二振盒8、两组超声波换能器6以及安装于超声波换能器6外的保护罩7，其结构与一级超声波破壁组件的结构相同，见图3，在第二振盒8主体两端分别设置有锥台型的第二进泥口81和第二出泥口82。

在本实施例中，共有4组超声波换能器6，如图2所示，每组的数量均为3*12个，即3行12列的排布方式，相邻两列超声波换能器6错开一定距离排列。如图3所示，超声波换能器6的结构为倒喇叭型，直径大的一面粘接于振盒的外壁上，在超声波换能器6外设置保护罩7能够起到保护超声波换能器以及超声波换能器连接线的作用。

污泥处理过程中，在污泥泵的作用下，污泥依次经进泥管3、第一进泥口51，进入第一振盒5内部，两组超声波换能器6的频率根据需要可分别选择15kHz和20kHz，PLC控制这两个低频率双频超声波交替运行，实现一级低密度能量菌胶团分散；然后污泥再经第一出泥口52、U型管9、第二进泥口81，进入第二振盒8内部，两组超声波换能器6的频率根据需要可分别选择28 kHz和40kHz，PLC控制这两个高频率双频超声波交替运行，从而实现二级聚能式细胞破碎，处理完成后的污泥最终经第二出泥口82从出泥管4排出进入后续工序。

需要说明的是，该系统还包括一臭氧发生器，臭氧发生器将臭氧输送至待处理的污泥中，然后污泥再泵入进泥管3中，这样一来，双频超声波能够促进臭氧在污泥菌胶团中的分散，解决了单纯臭氧无法作用到菌胶团内部细菌表面的问题，利用臭氧和超声波的协同作用能够大大提高污泥破壁效率。

此外，污泥中还可加入隐藏嗜酸杆菌（具体参见申请号为2013103942274、实用新型名称为“一种隐藏嗜酸杆菌NZ-600及其应用”的实用新型专利），进行污泥调质处理，该菌利用污泥菌体破壁后产生的EPS、蛋白质和糖类等有机物进行代谢，降低污泥菌体总量，更加有效地实现污泥的减量化。

作为本实施例的进一步改进，壳体1的底壁上倾斜设置有第一托板10，一级超声波破壁组件安装于第一托板10上，第一托板10将第一出泥口52所在一端抬高；隔板2上倾斜设置有第二托板11，二级超声波破壁组件安装于第二托板11上，第二托板11将第二出泥口82所在一端抬高。比较好的选择是，第一托板10和第二托板11与水平方向的夹角均为15°，这样的话，污泥通过污泥泵泵入振盒内部，由于有15°的夹角，会起到一定的缓冲作用，延长了污泥从出泥口出去的时间，从而优化了处理效果；同时角度合适，不会耗损太多电力。

为了延长系统的使用寿命，壳体1、进泥管3、一级超声波组件、第一托板10、隔板2，U型管9、二级超声波组件、第二托板11、出泥管4以及保护罩7均由316不锈钢材料制成，具有耐腐蚀、抗老化的特点且物理性能优良。而且不锈钢材料表面光滑，加之超声波具有一定的清洗作用，污泥不容易附着。

综上，本实用新型的污泥处理超声波破壁系统，占地面积小、节约空间；污泥超声波破壁处理停留时间长，超声波利用效率高；采用双频聚能技术，能耗低，破壁率高；无需添加任何絮凝药剂，绿色、环保、经济，污泥处理能耗为0.08KWh/Kg污泥数量级，达到国际先进水平；采用自动化控制，运行管理简单，维护运行成本较低。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。