污泥炭中炭砂分离及同步炭扩孔的系统及工作方法与流程

本发明涉及污泥炭处理，尤其涉及一种污泥炭中炭砂分离及同步炭扩孔的系统及工作方法。

背景技术：

1、污泥是污水处理副产物，浓缩汇集了污水中的30％～50％污染物，由有机物残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体污泥等组成的复杂非均质体。污泥的主要特性是含水率一般在90％以上，最高可达99％，颗粒较细、比重小，呈胶体液态。泥中有机物含量较高，成分复杂，容易腐化发臭。污泥碳化是在无氧或缺氧条件下进行热解处理，以获得含碳固体产物为主要目标产物的污泥稳定化过程。有机物在碳化过程会发生分解，产物包括由低分子有机物、水蒸气等组成的热解气、焦油、以及由固定碳和无机物为主的固体碳化物—生物炭。

2、通常污泥制备的生物炭是一种混合物，含有炭和砂等，生物炭中大量的砂影响生物炭的进一步应用，如何实现生物中炭砂的高效分离，是生物炭应用领域的一项重要研究课题。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种污泥炭中炭砂分离及同步炭扩孔的系统及工作方法，在炭砂分离的同时，还能实现生物炭的扩孔，一举两得。

2、根据本发明提出的一种污泥炭中炭砂分离及同步炭扩孔的系统，包括罐体、起旋机构、污泥碳释放机构、二次反混机构和出水堰，所述罐体的底端安装有集砂斗，所述集砂斗的下端连接有排砂管，所述污泥碳释放机构安装在所述罐体的内部位于所述集砂斗的上方，所述污泥碳释放机构的侧壁底端开设有进炭口，所述进炭口处外接有进炭管，所述进炭管的进口位于所述罐体的外部，所述起旋机构安装在所述污泥碳释放机构的上方，所述起旋机构的入口处外接有进水管，所述二次反混机构安装在所述起旋机构的上方，所述出水堰设置在所述二次反混机构的上方，所述出水堰与所述罐体的内壁连接，所述罐体的外侧位于所述出水堰的位置处连接有出水管。

3、优选地，所述污泥碳释放机构包括三角锥，所述三角锥的锥面上部均匀开设有多组外排释放口，所述进炭管连接在所述三角锥的锥面下部。

4、优选地，所述外排释放口的上端通过合页连接有的盖板，所述盖板的开度为0-85°。

5、优选地，所述起旋机构包括呈螺旋状的多层导流片，多层所述导流片与所述罐体的内壁连接，所述罐体的内壁位于所述导流片的进口处开设有进水管连接口，所述进水管与所述进水管连接口连接，所述进水管与所述罐体的内壁连接处相切，所述导流片的进口倾斜角度与所述进水管的倾斜角度相同。

6、优选地，多组所述导流片之间的间隔为d管/n，其中，d管表示进水管直径，n表示导流片的层数。

7、优选地，所述二次反混机构包括呈三角形实心条状的挡板，所述挡板与所述罐体的内壁连接。

8、优选地，所述进炭管的进口高度高于所述出水堰的安装高度。

9、优选地，污泥炭中炭砂分离及同步炭扩孔的系统的工作方法，所述方法步骤如下：

10、s1：将污泥炭由进炭管的进口导入三角锥中；

11、s2：由进水管中导入流速为s酸性水溶液，其中酸性水溶液的ph值为b；

12、s3：酸性水溶液流经导流片，经过导流片形成旋流，旋流离离心加速度为a：

13、

14、

15、其中，a为离心加速度，单位为m/s2；k为调整系数；s为污水进水管内流速，单位为m/s；d为罐体的直径，单位为m；ρ砂为砂的真密度，单位为kg/m3；ρ炭为炭的真密度，单位为kg/m3；b为酸性水溶液的ph值，且0<b<7；l为导流片长度，单位为m；h为导流片起点到终点的高度，单位为m；

16、s4：由于旋流的作用，中心形成负压，污泥炭吸入三角锥中，由外排释放口引出，在罐体内形成旋流及颗粒之间产生碰撞，由于离心力不同，炭粉密度小，随水流上升，从出水堰处引出，砂密度较大，受离心力和重力双重作用，在罐体内壁聚集向下流动，汇集到集砂斗，定期由排砂管排出罐外；

17、优选地，步骤s4中炭粉经过酸液浸泡后孔容为c，其中：

18、

19、c0为污泥炭初始孔容，单位为cm3/g；b为酸性水溶液的ph值；a为离心加速度，单位为m/s2；m、n与工艺有关的参数，m＝-0.2,n＝0.1。

20、本发明中的有益效果是：

21、(1)设备结构简单，除污泥炭外排释放口处的圆形盖板外均为静设备，管理和维护方便；

22、(2)利用旋流，中心形成负压，将污泥炭吸入罐内，在罐内形成旋流及颗粒之间碰撞，由于离心力不同，炭粉密度小，随水流上升，从罐顶出水堰流出罐外，砂密度较大，受离心力和重力双重作用，在罐内壁聚集向下流动，汇集到集砂斗，定期排出罐外，实现污泥炭中炭粉和砂石的有效分离；

23、(3)通过旋流实现炭砂分离，同时酸液浸泡炭粉，可实现炭的扩孔和部分灰分的去除，增大炭的比表面积，提高了炭的吸附性能。

技术特征：

1.一种污泥炭中炭砂分离及同步炭扩孔的系统，其特征在于：包括罐体(1)、起旋机构、污泥碳释放机构、二次反混机构和出水堰(7)，所述罐体(1)的底端安装有集砂斗(11)，所述集砂斗(11)的下端连接有排砂管(12)，所述污泥碳释放机构安装在所述罐体(1)的内部位于所述集砂斗(11)的上方，所述污泥碳释放机构的侧壁底端开设有进炭口，所述进炭口处外接有进炭管(3)，所述进炭管(3)的进口位于所述罐体(1)的外部，所述起旋机构安装在所述污泥碳释放机构的上方，所述起旋机构的入口处外接有进水管(2)，所述二次反混机构安装在所述起旋机构的上方，所述出水堰(7)设置在所述二次反混机构的上方，所述出水堰(7)与所述罐体(1)的内壁连接，所述罐体(1)的外侧位于所述出水堰(7)的位置处连接有出水管(8)。

2.根据权利要求1所述的一种污泥炭中炭砂分离及同步炭扩孔的系统，其特征在于：所述污泥碳释放机构包括三角锥(4)，所述三角锥(4)的锥面上部均匀开设有多组外排释放口(6)，所述进炭管(3)连接在所述三角锥(4)的锥面下部。

3.根据权利要求2所述的一种污泥炭中炭砂分离及同步炭扩孔的系统，其特征在于：所述外排释放口(6)的上端通过合页连接有的盖板(5)，所述盖板(5)的开度为0-85°。

4.根据权利要求1所述的一种污泥炭中炭砂分离及同步炭扩孔的系统，其特征在于：所述起旋机构包括呈螺旋状的多层导流片(10)，多层所述导流片(10)与所述罐体(1)的内壁连接，所述罐体(1)的内壁位于所述导流片(10)的进口处开设有进水管连接口，所述进水管(2)与所述进水管连接口连接，所述进水管(2)与所述罐体(1)的内壁连接处相切，所述导流片(10)的进口倾斜角度与所述进水管(2)的倾斜角度相同。

5.根据权利要求4所述的一种污泥炭中炭砂分离及同步炭扩孔的系统，其特征在于：多组所述导流片(10)之间的间隔为d管/n，其中，d管表示进水管直径，n表示导流片的层数。

6.根据权利要求1所述的一种污泥炭中炭砂分离及同步炭扩孔的系统，其特征在于：所述二次反混机构包括呈三角形实心条状的挡板(14)，所述挡板(14)与所述罐体(1)的内壁连接。

7.根据权利要求1所述的一种污泥炭中炭砂分离及同步炭扩孔的系统，其特征在于：所述进炭管(3)的进口高度高于所述出水堰(7)的安装高度。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种污泥炭中炭砂分离及同步炭扩孔的系统的工作方法，其特征在于，所述方法步骤如下：

9.根据权利要求1所述的一种污泥炭中炭砂分离及同步炭扩孔的系统的工作方法，其特征在于，步骤s4中炭粉经过酸液浸泡后孔容为c，其中：

技术总结
本发明公开了一种污泥炭中炭砂分离及同步炭扩孔的系统及工作方法，包括罐体、起旋机构、污泥碳释放机构、二次反混机构和出水堰，罐体的底端安装有集砂斗，集砂斗的下端连接有排砂管，污泥碳释放机构安装在罐体的内部位于集砂斗的上方，污泥碳释放机构的侧壁底端开设有进炭口，进炭口处外接有进炭管，进炭管的进口位于罐体的外部，起旋机构安装在污泥碳释放机构的上方，起旋机构的入口处外接有进水管，二次反混机构安装在起旋机构的上方，出水堰设置在二次反混机构的上方，出水堰与罐体的内壁连接。本发明实现污泥炭中炭粉和砂石的有效分离，同时可实现炭的扩孔和部分灰分的去除，增大炭的比表面积，提高了炭的吸附性能。

技术研发人员：姜勇,汪炎,梅红,李辰,张友森,熊轶群
受保护的技术使用者：东华工程科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27