一種破解剩余污泥的旋流式壅塞空化器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及污水處理及污泥破解領域，具體提供了一種剩余污泥破解的旋流式壅塞空化器。
【背景技術】
[0002]目前世界上有近90%的城市污水處理廠采用生物處理工藝。生物處理工藝自20世紀初開始應用于污水處理以來，已經成為全世界應用最為廣泛的一種處理工藝，但該方法的主要弱點之一是產生大量的剩余污泥。剩余污泥處理的費用高，大約占污水處理廠總運行費用的25%?40%，有時甚至高達60%。污泥中的絮狀體和細菌細胞壁在厭氧發酵的環境下被分解的速度較慢，從而阻礙了胞內有機物的有效降解，是傳統生物處理工藝處理污泥技術的障礙所在。因此，破解剩余污泥中的細菌，使細菌胞內有機物充分釋放很有必要。
[0003]破解剩余污泥的方法有很多，常用的有超聲波法、微波技術、氧化劑破碎法、熱處理法、濕式氧化法、超臨界水氧化法等，但是超聲波、微波技術、熱處理等方法能耗大，氧化劑破碎法資源消耗大且可能帶來二次污染，濕式氧化法、超臨界氧化法的裝置造價高。這些方法很難滿足工程實際中剩余污泥處理量大的需求。
[0004]水力空化過程能產生強沖擊波(其沖擊頻率可高達2000?3000Hz)和高速微射流(速度可達100m/S)等極端條件，能在常溫、常壓下，不添加(或少添加)化學試劑，就能實現對污泥的絮狀體和細菌細胞壁的破解。而且水力空化法具有高效節能、無二次污染、適合建立大規模工業化水處理設備等優點，是一種具有應用潛力的新技術。
[0005]水力空化形式很多，常見的有射流空化、孔板空化、渦流空化和壅塞空化等。射流空化充分發揮了射流的沖擊效應，但是能量利用率低且部分空泡不能有效潰滅;孔板空化能在較大范圍水體內誘發空化，結構簡單，但是空化強度不高；渦流空化所需入口壓力低，能在較大范圍水體內產生空化，但是空泡的潰滅與射流空化類似，部分空泡沒有得到有效潰滅。壅塞空化同時解決了在更大范圍水體內產生空化和使空泡有效潰滅這兩大技術難題。但是，在同等條件下環流式壅塞空化器(CN 102491485 A)產生的空泡不夠多，空化強度較低，且污泥易堵塞環縫。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供一種破解剩余污泥的旋流式壅塞空化器，彌補了已有技術存在的缺點和不足，提供一種低成本、高效率的破解剩余污泥的新型空化器。旋流式壅塞空化器的設計是基于壅塞空化理論和旋轉射流理論，通過設計特定的空化器結構，在能使空泡有效潰滅的同時，采用旋流噴嘴誘發更多的空泡，大大提升了空化效應和機械剪切力效應協同破解剩余污泥的能力和效率，且同時解決了環狀式壅塞空化器易堵塞的問題，從而使水力空化技術在走向工業應用的道路上又邁出了一大步。
[0007]如圖1所示，本發明的水流從旋流體I進入旋流噴嘴A后，沿旋流芯2的螺旋通道流動而具有了切向速度和徑向速度，經旋流噴嘴A出口端射出后形成旋轉射流。旋流射流產生劇烈的機械剪切力效應，并擴大了射流剪切層面積，在壅塞體3入口段產生強烈的渦流擾動，在壅塞管B的上游誘發了更多數量的空泡。隨著攜帶大量空泡的液體往壅塞管B下游流動，管內氣含量極速增加，當地音速急劇下降，而混合流體的流速則不斷增加，在壅塞體3下游的某截面(稱為壅塞截面)處導致了當地馬赫數Ma=I，出現了氣液兩相流“壅塞”現象。根據氣液兩相流臨界理論，在一定的壓力范圍內，壅塞截面下游的流場壓力變化不會影響上游流場的壓力。因此，在壅塞截面的上游，存在一個有利于空泡生長和發育的低壓區域。通過背壓罩4對背壓的調節，在壅塞截面下游形成一個有利于空泡潰滅的高壓區域。這樣，一個旋流式壅塞空化器就能同時滿足空泡產生以及潰滅對流場的不同要求。在壅塞截面下游壓力恢復梯度(最大靜壓力恢復梯度高達1.9 X 108Pa/m)的作用下，空泡能夠在壅塞管B的出口附近和潰滅腔C內快速有效潰滅，形成劇烈的空化現象。
[0008]水力空化能以每秒數十萬次的頻率連續作用于水中污物。該裝置產生的高速微射流和流體剪切力形成的機械剪切效應能夠高效的破碎剩余污泥中的絮狀體和微生物細胞壁，將其中可溶性有機物和水釋放出來，使水相中SCOD值增加;強烈的渦流擾動，擴大了射流剪切層面積，加速把大分子或大粒徑物質破碎成小分子或小粒徑物質。這將有助于微生物的厭氧消化，提高甲烷產量。
[0009]本發明提供的的旋流式壅塞空化器，其特征在于包括旋流體1、旋流芯2、壅塞體3和背壓罩4，旋流體I和旋流芯2配合形成旋流噴嘴A，壅塞體3內通道形成壅塞管B，旋流體I和壅塞體3配合保證旋流芯2和壅塞管B同軸，壅塞體3和背壓罩4配合形成空泡潰滅腔C，旋流芯(2 )用臺階(6 )軸向定位，旋流噴嘴A的當量直徑為d ο旋流芯2的螺旋角為18°?38°，長度不大于一個導程。壅塞管B的直徑D為(2?5)d，長度為(I?5)D。背壓罩4上的背壓孔5的當量直徑為(I?5)d。
[0010]本發明與已有技術相比具有以下優點:
(I)旋流式壅塞空化器結構簡單，能產生更多的空泡并使空泡有效潰滅(經空化誘發產生的空泡絕大多數都能快速有效地潰滅);
(2 )旋流式壅塞空化器采用旋流噴嘴結構，不但提高了空化強度，而且大大地提高了破解污泥絮狀體和微生物細胞壁所需要的機械剪切力；
(3)旋流式壅塞空化器用于剩余污泥破解時，能量利用率高，破解率高，無需添加任何化學藥劑，不造成二次污染；
(4)本發明不僅可以單獨用于剩余活性污泥破解，也可以與其他污泥破解方法聯合使用。
[0011]
【附圖說明】
圖1為旋流式壅塞空化器的結構示意圖；
圖2為旋流體的結構示意圖；
圖3為旋流芯的結構示意圖；
圖4為■塞體的結構不意圖；
圖5為背壓罩的結構示意圖；
圖6為水力空化破解剩余污泥的試驗系統圖。圖中7為渦輪流量計，8為壓力表，9為離心栗，1為水箱，11為旋流式壅塞空化器；
圖7為SCOD溶出率DR隨處理次數N的變化曲線圖。
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【具體實施方式】
I)本發明的實施參數