一种利用污泥制备黑色基料的生产线的制作方法

本实用新型涉及含碳粉末的环保制备装置，特别涉及一种利用污泥制备黑色基料的生产线。

背景技术：

随着人口的日益增加和全球社会的日益城镇化，城市生活污水的产量越来越大，作为城市污水处理的副产品的污泥也越来越多。

目前，城市污水处理产生的污泥一般在污水厂经过简单的干化处理后，形成含水率 80％以上的污泥原料，再转运至各个处理区域，进行干化、填埋、焚烧等操作处理回收能源，或通过有氧厌氧发酵后制成基质土填埋利用，处理方式需要耗费较多的人力物力和能源，增加污泥的处理成本，同时，由于生活污水处理制得的污泥中含有较多的微生物、病毒和细菌孢体，并不容易通过常规干化处理去除，还容易出现处理不彻底造成病毒和细菌孢体残留，导致环境污染情况，不利于污泥的环保经济利用，且不能良好的利用污泥中富含的有机质和无机颗粒物，造成一定的资源浪费。

城市生活污水处理后产生的污泥中富含的有机质具有在高温环境下分解生成无定型碳或碳单质的特性，其颜色特性和颗粒特性优异，可作为制备黑色基料的原料，但是，目前还没有专用的利用污泥制备黑色基料的装置，导致污泥处理过程耗费较多的人力物力和时间，不利于生活污水处理产生的污泥的经济利用。

综上所述，目前亟需要一种技术方案，解决目前还没有专用的利用污泥制备黑色基料的装置，导致污泥处理过程耗费较多的人力物力和时间，不利于生活污水处理产生的污泥的经济利用的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：针对目前还没有专用的利用污泥制备黑色基料的装置，导致污泥处理过程耗费较多的人力物力和时间，不利于生活污水处理产生的污泥的经济利用的技术问题，提供了一种利用污泥制备黑色基料的生产线。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种利用污泥制备黑色基料的生产线，包括通过输料管依次连通的储料罐、干燥装置和碳化装置，所述储料罐用于储存污水厂输出的污泥原料，所述干燥装置用于干燥污泥原料，所述碳化装置内设置有微波反应器和/或石英加热管。

本实用新型的一种利用污泥制备黑色基料的生产线，结构较简单，通过将生活污水处理厂初步处理后的污泥存储在储料罐内，利用城市污泥含水率较高的特点，可较容易的沿输料管道输送污泥原料，使储料罐中的污泥原料较容易的依次经过干燥装置进行干化处理，碳化装置进行加热碳化处理，形成含碳黑色基料，制备方式较简单，实现城市污泥至黑色基料的顺畅转化过程，减少了城市污泥处理的能源消耗，同时，由于采用微波反应器和/或石英加热管对污泥进行加热碳化，使得污泥原料中的病毒和细菌孢体在高温环境下被彻底消灭，有利于制得无害化的黑色基料，方便黑色基料被运用到其他领域，扩大污泥处理产出物的适用范围，可根据实际情况，在碳化装置内同时设置微波反应器和石英加热管，使微波反应器从污泥颗粒内部对污泥原料进行加热处理，石英加热管从污泥颗粒外部对污泥原料进行加热处理，两种加热方式相互促进，互不干涉，减少污泥处理过程的整体时间，提高污泥碳化效率，且污泥沿生产线顺畅流动，不容易受外界环境影响，使得污泥受热碳化形成的碳元素被保留在制得的含碳黑色基料中，进一步提高污泥的碳化效率。

作为优选，还包括惰性气体供应装置，所述惰性气体供应装置通过供气管道与碳化装置连通，所述碳化装置上设置有第一出气口，在碳化装置内形成流动的惰性气流，使碳化装置内形成贫氧环境。通过在碳化装置内导入惰性气体形成贫氧环境，有利于污泥中的有机质顺利热解分解碳化，形成黑色粉末和热解气体，提高污泥碳化效率，同时，流动的惰性气体可不断的将碳化处理生成的热解气体和碳化装置内污泥的水分带走，减少碳化装置内污泥中的水分，加速污泥的碳化，进一步提高碳化效率。

作为优选，所述惰性气体供应装置通过供气管道与干燥装置连通，所述干燥装置上设置有第二出气口，在干燥装置内形成用于干燥污泥原料的惰性气流。通过在干燥装置内导入惰性气体，利用惰性气体对干燥装置内的污泥进行预干化处理，减少进入碳化装置内污泥中的水分，有利于减少进入碳化装置的污泥的整体碳化时间。

作为优选，所述干燥装置上设置有出气管道，所述出气管道一端与第二出气口可拆卸的连接，另一端连接有废气处理装置。将干燥装置与废气处理装置连接，避免用于干燥污泥的惰性气流中携带污泥粉尘或其他有害病毒菌体，可根据实际情况，在废气处理装置中设置用于吸附粉尘、病毒、细菌孢体的处理液，达到污泥的无害化处理过程。

作为优选，所述干燥装置内还设置有导热盘管，所述导热盘管一端与废气处理装置连通，另一端与碳化装置内部空间连通，形成从惰性气体供应装置依次经过碳化装置、导热盘管和废气处理装置的惰性气流。通过在干燥装置内设置导热盘管，使得导热盘管从污泥中穿过，而导热盘管内的气流为从惰性气体供应装置经过碳化装置后输出的高温惰性气流和碳化过程产生的高温热解气流，可较容易的通过导热盘管与干燥装置内的污泥进行热交换，加热污泥，促进污泥中的水分的析出，加快污泥的干燥，减少用于干燥污泥的能源的消耗，节约能源。

作为优选，所述干燥装置内还设置有用于搅拌污泥原料的搅拌装置。在干燥装置内设置搅拌装置，使得干燥装置内的污泥在搅拌状态下水分更快的析出，进一步加快污泥的水分减少，有利于后续碳化处理的进行，提高碳化效率。

作为优选，所述惰性气体为氮气。采用氮气作为维持厌氧环境的气体，来源较广泛，造价较低，减少污泥处理的整体造价。

作为优选，还包括研磨机构，所述研磨机构通过输料管与碳化装置连通。设置研磨机构与碳化装置连通，使得经过碳化处理的粉末进入研磨装置进行处理，制得粒径较小的黑色基料，扩大制得的黑色基料的适用范围。

作为优选，还包括筛分机构，所述筛分机构通过输料管与研磨机构连通。设置筛分机构与研磨机构连通，使得将经过研磨处理的黑色基料根据粒径的不同被分级处理，使方便将不同粒径的黑色基料用于不同的环境，方便后续黑色基料的使用。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的一种利用污泥制备黑色基料的生产线的有益效果是：

1、结构较简单，通过将生活污水处理厂初步处理后的污泥存储在储料罐内，由于此时污泥含水率较高，可较容易的沿输料管道流动，使储料罐中的污泥原料较容易的依次经过干燥装置干化处理，碳化装置加热碳化处理，形成含碳黑色基料，制备方式较简单，实现污泥至黑色基料的顺畅转化过程，减少了污泥处理的能源消耗；

2、由于采用微波反应器和/或石英加热管对污泥进行加热碳化，使得污泥原料中的病毒和细菌孢体在高温环境下被彻底消灭，有利于制得无害化的黑色基料，方便黑色基料被运用到其他领域，扩大污泥处理产出物的适用范围；

3、可根据实际情况，在碳化装置内同时设置微波反应器和石英加热管，使微波反应器从污泥颗粒内部对污泥原料进行加热处理，石英加热管从污泥颗粒外部对污泥原料进行加热处理，两种加热方式相互促进，互不干涉，减少污泥处理过程的整体时间，提高污泥碳化效率。

附图说明

图1是本实用新型的一种利用污泥制备黑色基料的生产线的结构示意图。

附图标记

1-储料罐，2-干燥装置，21-导热盘管，22-出气管道，23-搅拌装置，3-碳化装置，4-惰性气体供应装置，41-供气管道，5-废气处理装置，6-研磨机构，7-筛分机构，8-输料管。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1所示，一种利用污泥制备黑色基料的生产线，包括通过输料管8依次连通的储料罐 1、干燥装置2和碳化装置3，所述储料罐1用于储存从污水厂输出的的污泥原料，所述干燥装置2用于进一步干燥污泥原料，所述碳化装置3内设置有微波反应器，还包括依次通过输料管8连通的研磨机构6和筛分机构7，所述筛分机构7通过输料管8与碳化装置3连通。

本实施例的一种利用污泥制备黑色基料的生产线，结构较简单，通过将生活污水处理厂初步处理后的污泥存储在储料罐1内，通过输料管8输送污泥，依次经过干燥装置2干燥处理，碳化装置3通过微波对干燥后的污泥进行加热碳化处理，研磨机构6对制得的黑色基料进行研磨处理，筛分机构7根据粒径大小对黑色基料进行分级处理，使制得含碳黑色基料，制备方式较简单，实现污泥至黑色基料的顺畅转化过程，减少了污泥处理的能源消耗，制得的黑色基料可根据其颜色特性和颗粒特性运用于颜料墨水、塑料、橡胶、陶瓷、油漆、建材等领域，运用范围较广。

优选的，本实施例的一种利用污泥制备黑色基料的生产线，通过设置研磨机构6和筛分机构7，使形成全封闭的流水线作业，直接在生产线末端分类输出不同粒径大小的黑色基料，方便黑色基料的使用，也避免污泥处理过程中产生对环境或人体有害的气体，实现污泥的无害化处理，处理过程经济环保无污染，不需要对污水厂的污泥进行转运，直接通过管道输送，处理也较方便，同时，由于污泥中例如氧化硅、氧化铁、氧化铜的无机颗粒物，在微波碳化处理过程中变化较小，其粒径普遍大于污泥中有机质碳化形成的含碳固体物质，通过筛分机构7的筛分作用，也有利于去除黑色基料中大部分的无机颗粒物，提高单位体积的黑色基料的含碳率，方便黑色基料的使用，本实施例优选提取其中粒径小于45μm的黑色基料用于制备颜料墨水，替代颜料墨水中四氧化三铁的使用，不仅使用效果较好，还节约资源，减少环境污染，本实施例优选所述研磨机构6为冲击式超细磨粉机、高压微粉磨粉等适用于含水率低、出料粒度要求小的粉料的研磨和收集的磨粉工艺设备，研磨效果较好，所述筛分机构7包括沿输料管8设置的若干物料输出口，每个物料输出口通过输料管8连接不同的储料仓，在每个物料输出口设置筛网，沿物料输送方向，筛网筛孔尺寸逐渐增大，使得物料经过筛网时自动根据粒径的不同进入不同的储料仓内。

实施例2

如图1所示，本实施例的一种利用污泥制备黑色基料的生产线，结构与实施例1相同，区别在于：所述碳化装置3内还设置有至少一根石英加热管。

本实施例的一种利用污泥制备黑色基料的生产线，通过在碳化装置3内同时设置微波反应器和石英加热管，可加快污泥碳化效率，可根据实际情况设置多根石英加热管，并根据微波反应器产生的微波场的形状，将石英加热管布置为排状、矩阵状或其他形式，使利用微波反应器的微波场对污泥颗粒从内向外进行加热，实现污泥内有机质的碳化，利用石英加热管从外向内的加热污泥颗粒，实现污泥内有机质的碳化，两种加热方式相辅相成，加速污泥的碳化过程，本实施例优选采用长度0.2-2m、直径5-30cm的石英柱，微波功率1- 200KW。

实施例3

如图1所示，本实施例的一种利用污泥制备黑色基料的生产线，结构与实施例2相同，区别在于：还包括惰性气体供应装置4，所述惰性气体供应装置4通过供气管道41与碳化装置3 连通，所述碳化装置3上设置有第一出气口，在碳化装置3内形成流动的惰性气流，使碳化装置内形成贫氧环境。

本实施例的一种利用污泥制备黑色基料的生产线，通过在碳化装置3内导入惰性气体形成贫氧环境，有利于污泥中的有机质顺利在微波反应器和/或石英加热管的作用下热解分解碳化，形成黑色粉末和热解气体，使污泥中的有机质较容易的碳化，同时，流动的惰性气体可不断的将碳化处理生成的热解气体和碳化装置3内污泥的水分带走，减少碳化装置3 内污泥中的水分，加速污泥的碳化，有效提高碳化效率，本实施例优选所述惰性气体为氮气，来源广泛，造价较低，且具有低温特性，实现对污泥的低温干化。

优选的，所述惰性气体供应装置4还通过供气管道41与干燥装置2连通，所述干燥装置2上设置有第二出气口，所述第二出气口可拆卸的连接有出气管道22，所述出气管道 22尾端连接有废气处理装置5，在干燥装置2内形成用于干燥污泥原料的惰性气流。通过在干燥装置2内导入惰性气体，利用惰性气体对干燥装置2内的污泥进行预干化处理，由于惰性气体来源较广，可减少干燥污泥耗费的能源，有利于减少进入碳化装置3的污泥的整体碳化时间，同时，设置废气处理装置5与干燥装置2连接，使得从干燥装置2输出的惰性气流经过废气处理装置5后再排放到空气中，避免惰性气流中携带的污泥粉尘或其他有害病毒菌体污染环境，可根据实际情况，在废气处理装置5中设置用于吸附粉尘、病毒、细菌孢体的处理液，较容易的达到污泥的无害化处理过程。

优选的，所述干燥装置2内还设置有搅拌装置23。在干燥装置2内设置搅拌装置 23，使得干燥装置2内的污泥在搅拌状态下水分更快的析出，进一步加快污泥的水分减少，有利于后续碳化处理的进行。

实施例4

如图1所示，本实施例的一种利用污泥制备黑色基料的生产线，结构与实施例3相同，区别在于：所述干燥装置2内还设置有导热盘管21，所述导热盘管21一端与废气处理装置5连通，另一端与碳化装置3内部空间连通，形成从惰性气体供应装置4依次经过碳化装置3、导热盘管21和废气处理装置5的惰性气流。

本实施例的一种利用污泥制备黑色基料的生产线，通过在干燥装置2内设置导热盘管21，使得导热盘管21从污泥中穿过，而导热盘管21内的气流为从惰性气体供应装置4 经过碳化装置3后输出的高温惰性气流和碳化过程产生的高温热解气流，可较容易的通过导热盘管21与干燥装置2内的污泥进行热交换，加热干燥装置2内的污泥，促进干燥装置2 内的污泥中的水分的析出，加快污泥的干燥，减少用于干燥污泥的能源的消耗，节约能源，本实施例优选所述导热盘管21由空心管道螺旋弯曲制得，所述搅拌装置23的搅拌头设置在导热盘管21中心。

以上实施例仅用以说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的实施例对本实用新型已进行了详细的说明，但本实用新型不局限于上述具体实施方式，因此任何对本实用新型进行修改或等同替换，而一切不脱离实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。