[发明专利]一种城市污泥厌氧消化沼渣还原制备碳化硅的装置

说明书

本发明公开了一种城市污泥厌氧消化沼渣还原制备碳化硅的装置，包括真空泵、气体收集罐以及依次相连的真空热解罐、超声球磨罐和真空碳还原反应罐，超声球磨罐的罐壁上安装有超声发生器，真空碳还原反应罐的罐壁上安装有加热器，真空碳还原反应罐的底部设有碳化硅出料口；真空泵通过气体管道与真空碳还原反应罐的上部相连通，真空泵的尾部设有气体收集罐，气体管道上还安装有真空计。本发明利用城市污泥的厌氧消化沼渣制备得到碳化硅材料，无需添加其他化学试剂，实现了城市污泥的高附加值资源化利用，具有显著的经济效益和环境效益。

技术领域

本发明涉及污水污泥处理技术领域，特别涉及到一种城市污泥厌氧消化沼渣还原制备碳化硅的装置。

背景技术

随着活性污泥法处理生活污水的普及应用，剩余污泥产量急剧增加，污泥产量已经达到4300万吨/年(以含水率80％计)，剩余污泥处理处置形势日益严峻。因此，对城市污泥进行处理处置并实现其高附加值资源化利用已经成为一个重大科学问题。污泥厌氧消化作为一种极具潜力的污泥处理技术，在降低污泥数量的同时回收能源，成为目前国际上最受欢迎的污泥减量化和资源化处理技术。但是，污泥颗粒中有机质和SiO₂颗粒混合在一起，有机质与厌氧消化菌无法有效接触，造成有机质不能被充分利用产甲烷。所以，厌氧消化过程只能利用污泥中的一部分有机质。消化沼液经过脱水可以得到消化液、消化沼渣。消化沼渣中仍然还有大量的有机质没有得到回收利用。

同时人们注意到，消化后污泥沼渣仍还有大量有机质、SiO₂和重金属，如果随意填埋入土或作为生物碳土使用，不仅浪费大量生物质能源，也会使重金属进入水和土壤环境。因此，大量的废弃污泥消化沼渣需要被有效处理和资源化利用。目前亟需一种污泥消化沼渣的利用装置，实现城市污泥厌氧消化沼渣的高附加值资源化利用。

现有技术主要是对污泥消化液进行沼渣、沼液的固液分离处理，然后从沼液进行氮磷回收，较少关注消化沼渣的处理利用。专利名为一种污泥厌氧消化沼渣制砖的方法(CN107056238A)中将消化后的污泥沼渣干化然后将挤压成砖坯，干燥后烧制成成品砖；但是成品砖的附加值较低，重金属等成分仍残留在成品砖中，造成潜在危害。专利名为一种厌氧消化后沼渣深度脱水以及干化的方法(CN108439743A)中仅仅将深度脱水后的沼渣通过螺旋输送机进入太阳能干化厂，经过太阳能干化后使其含水率降至40％；该专利也没有对污泥消化沼渣进行高效的利用。

因此，如何有效利用大量的污泥消化沼渣，实现其高附加值资源化利用，是当前急需解决的重要问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种城市污泥厌氧消化沼渣还原制备碳化硅的装置，以解决上述问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种城市污泥厌氧消化沼渣还原制备碳化硅的装置，包括真空泵、气体收集罐以及依次相连的真空热解罐、超声球磨罐和真空碳还原反应罐，超声球磨罐的罐壁上安装有超声发生器，真空碳还原反应罐的罐壁上安装有加热器，真空碳还原反应罐的底部设有碳化硅出料口；真空泵通过气体管道与真空碳还原反应罐的上部相连通，真空泵的尾部设有气体收集罐，气体管道上还安装有真空计。

进一步的，所述超声球磨罐两侧的侧壁上分别设有第一超声发生器和第二超声发生器，第一超声发生器和第二超声发生器产生的产生频率不相同。

进一步的，所述超声球磨罐中设有研磨球，超声球磨罐和研磨球的材质均为玛瑙。

进一步的，所述研磨球包括若干混合设置的第一研磨球、第二研磨球和第三研磨球，第一研磨球、第二研磨球和第三研磨球的直径分别为Φ6mm、Φ9mm、Φ12mm，第一研磨球、第二研磨球和第三研磨球的质量比为5:3:2。

进一步的，所述加热器用于将真空碳还原反应罐内的温度维持在1300℃。