一种污泥生物体细胞破壁装置及其用于污泥生物体细胞破壁的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种污泥生物体细胞破壁装置及其用于污泥生物体细胞破壁的方法，该装置包括射流给料系统、矿浆高压循环空化系统、高强度磁性介质粉磨系统和冷却系统；将污泥原料通过射流给料系统输入高强度磁性介质粉磨系统内，开启传动系统使搅拌器搅拌，使污泥粉磨促使污泥生物体细胞破壁，同时开启矿浆高压循环空化系统使污泥浆料在磁性搅拌筒内外循环，以及开启冷却系统维持磁性搅拌筒内温度恒定，直至污泥生物体细胞破壁完成；该装置结合了Maurice模型、高压均质原理、水力空化原理、气泡拉伸分散原理和静态旋流原理等，能快速、高效，低成本实现污泥生物体细胞破壁，操作过程简单、操作方便，满足工业化生产。

Sludge biological cell wall breaking device and method for breaking wall of sludge biological cell

The invention discloses a sludge biological cell wall breaking device and method for sludge biological cell wall, the device comprises a feeding system, high pressure jet slurry circulation cavitation system, high intensity magnetic medium grinding system and cooling system; the sludge raw material feeding system through the jet input high strength magnetic medium grinding system, open transmission system the agitator, the sludge sludge biological cell wall grinding to open at the same time, pulp sludge slurry cavitation pressure circulating system inside and outside circulation in the magnetic stirring drum, and the opening of the cooling system to maintain a constant temperature magnetic stirring cylinder, until the completion of the sludge organism cell wall broken; the device combined with the Maurice model, high pressure homogenization principle, principle, hydraulic cavitation bubble stretch dispersion principle and static hydrocyclone principle, can quickly and efficiently, low The utility model has the advantages of simple operation and convenient operation, and can meet the needs of industrialized production.

【技术实现步骤摘要】
一种污泥生物体细胞破壁装置及其用于污泥生物体细胞破壁的方法
本专利技术涉及一种污泥处理装置，特别涉及一种污泥细胞破壁装置及其用于污泥细胞破壁的方法，属于污水资源综合利用

技术介绍
自从2007年国家发改委提出节能减排的法案以后，越来越多的人们提出了节能减排的金点子。加上近年来频频发生的自然灾害和气候变化大的现象，国家又于2008年提出了“低碳”的概念，到了今年也越来越多的人宣扬低碳生活了。随着经济的快速发展，我国的城市污水和工业废水的处理率也在逐年地提高，同时也伴随着处理污废水中也产生了大量的污泥，据了解，2009年，我国城镇污水处理厂统计有1992座，全年污水处理量达280亿m3，相比“十五”初期增加一倍，产生含水率80％的污泥约2005万吨。我国各城市污水处理厂产生的湿污泥将达3000多万吨，占我国年总固体废弃物排放量的5％以上。如果污泥处置不当，不但占用大量的有限耕地，还会对地表环境和地下水造成严重的污染。据统计，现阶段我国的城市生活污泥和工业污泥的处理利用率不足10％，距发达国家如美国的处理利用率60％～70％相差甚远。在污水处理总投资中，污泥处理设施的成本占到50％～75％。而且国家每年用于污泥填埋的费用大约为50～100元/吨左右，由上面知，2009年我国产生2500万吨的污泥，那么总费用大约为125000～250000万元，计12亿～25亿元。所以开发新的、先进的技术，对污泥有效地处理处置，使之变废为宝，又不损害环境，危害人体健康，开辟环境友好道路，走上良性发展的轨道是我们持之以恒的目标。活性污泥法是目前世界上应用最广泛的污水生物处理技术，但其弊端是会产生大量的剰余活性污泥。这些剩余活性污泥通常含有一定量的有毒有害物质(如寄生虫卵、病原微生物、重金属)及未稳定化的有机物，如果不进行妥善的处理与处置，将会对环境造成直接或潜在的污染。活性污泥是微生物群体及它们所依附的有机物质和无机物质的总称。微生物群体主要包括细菌，原生动物和藻类等。其中，细菌和原生动物是主要的两大类。活性污泥从外观上看，似絮绒颗粒，统称生物絮凝体，其粒径一般介于0.02-0.2MM之间。城市污水生物处理厂剩余污泥的处理与处置是一个较为棘手的问题。其处理费用占到污水处理厂总运行费用的25％～40％，甚至高达60％；通常采用的污泥中温厌氧消化工艺，存在着反应速度慢，污泥在池内的停留时间过长，池体体积庞大，操作管理复杂，产气中甲烷含量低等缺点。污泥厌氧消化过程中，污泥水解是限速步骤。采用一定的预处理方式，可以使细胞壁破裂，细胞内含物溶出，加速污泥的水解过程。从而达到缩短消化时间，减少消化池容积，提高甲烷产量的目的。目前，国内外关于污泥细胞破壁技术的方法有物理法和化学法，物理法有热处理法、高压喷射法、超声波处理法、冷冻处理法、辐照法；化学法有碱处理法、臭氧氧化法等。采用不同的破壁技木，可以促进污泥中细胞的分解和胞内有机质的释放，提高污泥的消化性能，加快消化速率，提高产气量。在工程应用中，根据实际需要，开发新型的剩余污泥细胞破壁技术仍是今后重点研究的方向。然而，污泥含水量大、干燥碳化成本高，污泥资源化依然面临巨大问题。碎磨技术具有效率高、能耗低等特点，目前主要应用于矿山、水泥行等业。磨设备是碎磨工艺中的关键设备，碎磨工艺是利用能量对矿石进行挤压、冲击和研磨，使矿石中有用矿物单体解理，利于下阶段进行选别的过程。破碎是利用机械能对矿石进行挤压使其碎裂，磨矿是利用冲击、研磨使矿石碎裂、剥蚀达到解理。根据破碎理论，采用破碎的方式达到某一粒度所消耗的能量小于采用磨矿的方式达到同一粒度所消耗的能量，这也是通常工程中所采用的“多碎少磨”方案的由来，这也仅是从能量的消耗上来考虑。半自磨机是部分利用矿石自身、部分利用钢球作为磨矿介质进行磨矿的设备，从能量有效利用的观点，采用半自磨机磨矿，能耗是比较高的。但半自磨机替代了中细碎作业、筛分作业、矿石转运环节，使流程缩短，减少了粉尘产生，总的来说投资节省，运行成本降低，对环境影响小。同时，矿石的剥蚀研磨主要靠矿石自身，钢球消耗低，对后续浮选作业的化学或电化学影响小，因而越来越引起人们的关切。球磨机是利用钢球作为磨矿介质进行磨矿的设备，也是最普遍、最通用的磨矿设备，近年来，随着矿山规模和半自磨机规格的增大，球磨机的规格也增加很快。艾萨磨机是由澳大利亚的MountIsa矿专利技术的一种细磨设备，用于该矿的铅锌分离。该种磨机是采用水平高速搅动研磨剥蚀的原理来使矿物解理，其产品粒度P80可达到7μm。艾萨磨机的功率强度很大，可达350kW/m3，艾萨磨机使用的磨矿介质为陶瓷、河沙、炉渣等。世界上第一台艾萨磨机(M3000)于1994年在MountIsa铅锌选矿厂投入运行，到目前，已有近20台艾萨磨机投入运行，分别用于金、锌、铂等矿物的回收。当粉碎至微米或亚微米级时，与粗粉或细粉相比，超细粉末的比表面积和比表面能急速增大，因此在超细粉碎过程中，随着粒度减小，微细颗粒互相团聚(形成二次颗粒或三次颗粒)的趋势之间增加，在一定的粉碎条件和粉碎环境下，经过一定的粉碎时间后，超细粉碎处于粉碎—团聚的动态平衡过程，在这种情况下，超细粉碎过程粒径减小的速度趋于缓慢，即使延长粉碎时间(继续施加机械应力)，物料的粒度也可能不再减小，甚至出现“变粗”(焊合)的趋势。这是超细粉碎过程最主要的特点之一。超细粉碎过程出现这种粉碎—团聚平衡时的物料粒度称之为物料的“粉碎极限”。当然，物料的粉碎极限是相对的，它与机械力的施加方式(或粉碎机械的种类)和效率、粉碎方式、粉碎工艺、粉碎环境等因素有关。然而，在污泥细胞与矿石性质差异巨大，例如粒度、硬度、韧性、弹性及含水量等，传统的碎磨设备难以实现细胞的高效破壁。因此，如何在成熟的碎磨理论基础上设计适合于污泥细胞高效破壁设备、装置，充分发挥碎磨设备优势、降低能耗、降低成本，实现污泥生物组分的高效破壁降低污泥含水量，并实现污泥资源的高效综合利用，对于解决我国乃至世界水处理问题具有重大意义。
技术实现思路
针对现有技术中各种处理污泥破壁及资源化方法存在成本高、效率低等缺陷，本专利技术的目的是在于提供一种能快速、高效，低成本实现污泥生物体细胞破壁装置；该装置简单、可以实现污泥的连续处理，操作方便，有利于工业应用。本专利技术的另一个目的是在于提供所述污泥生物体细胞破壁装置用于污泥生物体细胞破壁的方法，该方法能快速、高效，低成本实现污泥生物体细胞破壁，且方法过程简单、操作方便，满足工业化生产。为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种污泥生物体细胞破壁装置，该装置包括射流给料系统、矿浆高压循环空化系统、高强度磁性介质粉磨系统和冷却系统；所述高强度磁性介质粉磨系统包括磁性搅拌筒和搅拌器，搅拌器设置在磁性搅拌筒内中心部位，磁性搅拌筒内填充有研磨介质和超细磁性助磨介质；所述磁性搅拌筒上部设有出料口，下部设有进料口和循环浆料入口；所述射流给料系统包括入料管道，入料管道上设有文丘里管和给浆泵，入料管道一端与所述进料口连接；所述矿浆高压循环空化系统包括循环管道，循环管道上设有文丘里管和循环泵，循环管道一端与循环浆料入口连接，另一端从磁性搅拌筒顶部伸入磁性搅拌筒内的上部；所述磁性搅拌筒外部设有冷却系统。优选的方案，所述磁性搅拌筒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种污泥生物体细胞破壁装置，其特征在于：包括射流给料系统、矿浆高压循环空化系统、高强度磁性介质粉磨系统和冷却系统；所述高强度磁性介质粉磨系统包括磁性搅拌筒和搅拌器，搅拌器设置在磁性搅拌筒内中心部位，磁性搅拌筒内填充有研磨介质和超细磁性助磨介质；所述磁性搅拌筒上部设有出料口，下部设有进料口和循环浆料入口；所述射流给料系统包括入料管道，入料管道上设有文丘里管和给浆泵，入料管道一端与所述进料口连接；所述矿浆高压循环空化系统包括循环管道，循环管道上设有文丘里管和循环泵，循环管道一端与循环浆料入口连接，另一端从磁性搅拌筒顶部伸入磁性搅拌筒内的上部；所述磁性搅拌筒外部设有冷却系统。

【技术特征摘要】
1.一种污泥生物体细胞破壁装置，其特征在于：包括射流给料系统、矿浆高压循环空化系统、高强度磁性介质粉磨系统和冷却系统；所述高强度磁性介质粉磨系统包括磁性搅拌筒和搅拌器，搅拌器设置在磁性搅拌筒内中心部位，磁性搅拌筒内填充有研磨介质和超细磁性助磨介质；所述磁性搅拌筒上部设有出料口，下部设有进料口和循环浆料入口；所述射流给料系统包括入料管道，入料管道上设有文丘里管和给浆泵，入料管道一端与所述进料口连接；所述矿浆高压循环空化系统包括循环管道，循环管道上设有文丘里管和循环泵，循环管道一端与循环浆料入口连接，另一端从磁性搅拌筒顶部伸入磁性搅拌筒内的上部；所述磁性搅拌筒外部设有冷却系统。2.根据权利要求1所述的污泥生物体细胞破壁装置，其特征在于：所述磁性搅拌筒内壁设有磁性衬板；所述磁性衬板的磁场强度为500～800GS。3.根据权利要求1所述的污泥生物体细胞破壁装置，其特征在于：所述搅拌器包括搅拌柱，搅拌柱上设有若干组交叉排布的搅拌棒；所述搅拌柱一端延伸至磁性搅拌筒顶部外与传动系统连接。4.根据权利要求1所述的污泥生物体细胞破壁装置，其特征在于：所述超细磁性助磨介质粒度小于37μm；所述超细磁性助磨介质由磁铁矿、磁赤铁矿、磁黄铁矿、稀土磁性材料中至少一种构成。5.根据权利要求1所述的污泥生物体细胞破壁装置，其特征在于：所述研磨介质在磁性搅拌筒内的填充率为30～60％；所述研磨介质包括球径为Φ120mm、Φ100mm、Φ80mm、Φ60mm和Φ40mm的钢球和/或陶瓷球，其中，球径为Φ120mm和Φ100mm的钢球和/或陶瓷球数量比例为30％～40％、球径为Φ80mm的钢球和/或陶瓷球数量比例为30％～40％、球径为Φ60mm和Φ40...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟，胡岳华，韩海生，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43