公布日：2024.03.12
申請(qǐng)日：2023.12.07
分類號(hào)：B01F33/80(2022.01)I;B01F33/83(2022.01)I;B01F35/221(2022.01)I;B01F23/80(2022.01)I;B01J2/20(2006.01)I;C02F3/28(2023.01)I
摘要
本發(fā)明提供了一種污水脫氮載體制備系統(tǒng)及制備污水脫氮載體的方法，涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域。制備系統(tǒng)包括揉壓裝置、載體擠出裝置、主材混合裝置、有機(jī)化合物混合裝置、協(xié)同電子供體混合裝置、成孔劑混合裝置、載體冷卻裝置及載體切割裝置；揉壓裝置包括揉壓箱，揉壓箱內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)有兩個(gè)揉壓轉(zhuǎn)子，揉壓箱頂、底部分別滑動(dòng)設(shè)有上、下部擠壓活塞；載體擠出裝置包括擠出箱，擠出箱內(nèi)設(shè)有載體擠出器，載體擠出器末端的擠出箱上設(shè)有塑形組件。制備污水脫氮載體的方法包括：主材混合；主材揉壓；有機(jī)化合物溶劑加入并揉壓；協(xié)同電子供體材料加入并揉壓；揉壓混合物進(jìn)入載體擠出裝置并擠出長(zhǎng)條狀材料依次經(jīng)過(guò)冷卻、切割。本發(fā)明簡(jiǎn)化制備系統(tǒng)，降低了制備成本。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種污水脫氮載體制備系統(tǒng)，其特征在于，包括：揉壓裝置及載體擠出裝置；主材混合裝置、有機(jī)化合物混合裝置及協(xié)同電子供體混合裝置，分別混合主材、有機(jī)化合物及協(xié)同電子供體并依次輸入揉壓裝置揉壓形成揉壓混合物；成孔劑混合裝置，混合成孔劑并與揉壓混合物共同輸入載體擠出裝置；載體冷卻裝置及載體切割裝置，載體擠出裝置輸出的長(zhǎng)條狀材料順次通過(guò)載體冷卻裝置及載體切割裝置實(shí)現(xiàn)冷卻及切割成型；其中，所述揉壓裝置包括揉壓箱，所述揉壓箱內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)有兩個(gè)揉壓轉(zhuǎn)子，所述揉壓箱頂部及底部分別滑動(dòng)設(shè)有上部擠壓活塞及下部擠壓活塞；所述載體擠出裝置包括擠出箱，所述擠出箱內(nèi)設(shè)有載體擠出器，所述載體擠出器末端的擠出箱上設(shè)有塑形組件；所述有機(jī)化合物混合裝置、揉壓裝置及載體擠出裝置內(nèi)均設(shè)有加熱器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水脫氮載體制備系統(tǒng)，其特征在于，所述主材混合裝置、有機(jī)化合物混合裝置、協(xié)同電子供體混合裝置及成孔劑混合裝置均包括一個(gè)內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)有混合攪拌槳的混合箱，該混合箱上還設(shè)有入料口及驅(qū)動(dòng)混合攪拌槳的攪拌控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水脫氮載體制備系統(tǒng)，其特征在于，所述載體冷卻裝置包括載體冷卻箱，所述載體冷卻箱內(nèi)設(shè)有承接載體擠出裝置輸出的長(zhǎng)條狀材料并將其送至載體切割裝置的載體冷卻輸送帶，所述載體冷卻輸送帶上方設(shè)有除塵罩，真空集塵單元與所述除塵罩連通，載體冷卻輸送帶下方的載體冷卻箱內(nèi)設(shè)有載體冷卻器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水脫氮載體制備系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括溫控裝置，所述溫控裝置控制所述有機(jī)化合物混合裝置、揉壓裝置及載體擠出裝置中的加熱器；所述擠出箱上設(shè)有進(jìn)料斗，所述載體擠出器為轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置的擠料螺桿，所述塑形組件的擠出口的截面積為0.1~15cm2。
5.一種制備污水脫氮載體的方法，采用如權(quán)利要求1~4任意一項(xiàng)所述的污水脫氮載體制備系統(tǒng)，其特征在于，包括如下步驟：S1.將硫磺與緩釋有機(jī)碳源顆粒在主材混合裝置中混合均勻，而后加入揉壓裝置中，通過(guò)揉壓箱、兩個(gè)相對(duì)回轉(zhuǎn)的揉壓轉(zhuǎn)子以及滑動(dòng)的上部擠壓活塞、下部擠壓活塞對(duì)主材混合物揉壓，主材混合物不斷變化反復(fù)進(jìn)行強(qiáng)烈剪切、拉伸及擠壓作用；S2.將有機(jī)化合物加入有機(jī)化合物混合裝置中混合成液態(tài)后連續(xù)加入揉壓裝置，與此前已經(jīng)加入并揉壓過(guò)的硫磺、緩釋有機(jī)碳源混合物混合，在有機(jī)化合物加入過(guò)程中持續(xù)進(jìn)行快速高強(qiáng)度揉壓；S3.將各種協(xié)同電子供體材料在協(xié)同電子供體混合裝置中進(jìn)行攪拌混合后加入揉壓裝置，繼續(xù)參與揉壓混合后形成揉壓混合物；S4.揉壓混合物與成孔劑混合裝置中混合形成的成孔劑共同加入載體擠出裝置，通過(guò)不斷轉(zhuǎn)動(dòng)的具有螺旋結(jié)構(gòu)的載體擠出器將揉壓混合物與成孔劑混合，并向載體擠出裝置的塑形組件輸送，揉壓混合物最終被擠壓至塑形組件，通過(guò)塑形組件后混合物成為具有特定截面形狀的長(zhǎng)條狀材料；S5.長(zhǎng)條狀材料進(jìn)入載體冷卻裝置進(jìn)行冷卻，冷卻方式可以采用水冷卻或風(fēng)冷卻；S6.冷卻后的長(zhǎng)條狀材料被輸送至載體切割裝置進(jìn)行切割，切割成型后得到污水脫氮載體；其中，所述步驟S1中對(duì)主材進(jìn)行揉壓時(shí)，揉壓裝置進(jìn)行加熱，緩釋有機(jī)碳源顆粒在設(shè)定溫度下逐漸熔融流化，并在揉壓作用下進(jìn)一步分散為細(xì)小的組分與硫磺粉充分結(jié)合；所述步驟S2中對(duì)有機(jī)化合物進(jìn)行混合時(shí)，有機(jī)化合物混合裝置進(jìn)行加熱；所述步驟S4中揉壓混合物在載體擠出裝置內(nèi)輸送過(guò)程中進(jìn)行加熱。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備污水脫氮載體的方法，其特征在于，所述步驟S1中揉壓裝置加熱溫度為60~110℃，加熱時(shí)間為5~30min，揉壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速10~50r/min，強(qiáng)度為50kgf/cm2，揉壓時(shí)間5~30min。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備污水脫氮載體的方法，其特征在于，所述步驟S2中揉壓裝置的揉壓轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為20~80r/min，強(qiáng)度30~200kgf/cm2，揉壓時(shí)間10~60min，并在揉壓的同時(shí)使揉壓箱沿水平線翻轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)混合物的翻轉(zhuǎn)，揉壓箱重復(fù)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)角度為180°的正、反向翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)頻率為1~5次/min。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備污水脫氮載體的方法，其特征在于，所述步驟S3中揉壓裝置的揉壓轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為20~80r/min，強(qiáng)度為30~200kgf/cm2，揉壓時(shí)間5~30min。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備污水脫氮載體的方法，其特征在于，所述步驟S4中載體擠出裝置內(nèi)部溫度控制在60~110℃，載體擠出裝置的擠出速度為1~30cm/s，長(zhǎng)條狀材料的截面根據(jù)所選擇的塑形組件可以為圓形、橢圓形或多邊形。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備污水脫氮載體的方法，其特征在于，所述步驟S6中載體切割裝置沿長(zhǎng)條狀材料的截面方向切割，并且切割厚度為3~100mm。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是開(kāi)發(fā)一種簡(jiǎn)化制備系統(tǒng)，降低制備成本的污水脫氮載體制備系統(tǒng)及制備污水脫氮載體的方法。
本發(fā)明通過(guò)如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種污水脫氮載體制備系統(tǒng)，包括：揉壓裝置及載體擠出裝置；主材混合裝置、有機(jī)化合物混合裝置及協(xié)同電子供體混合裝置，分別混合主材、有機(jī)化合物及協(xié)同電子供體并依次輸入揉壓裝置揉壓形成揉壓混合物；成孔劑混合裝置，混合成孔劑并與揉壓混合物共同輸入載體擠出裝置；載體冷卻裝置及載體切割裝置，載體擠出裝置輸出的長(zhǎng)條狀材料順次通過(guò)載體冷卻裝置及載體切割裝置實(shí)現(xiàn)冷卻及切割成型；其中，所述揉壓裝置包括揉壓箱，所述揉壓箱內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)有兩個(gè)揉壓轉(zhuǎn)子，所述揉壓箱頂部及底部分別滑動(dòng)設(shè)有上部擠壓活塞及下部擠壓活塞；所述載體擠出裝置包括擠出箱，所述擠出箱內(nèi)設(shè)有載體擠出器，所述載體擠出器末端的擠出箱上設(shè)有塑形組件；所述有機(jī)化合物混合裝置、揉壓裝置及載體擠出裝置內(nèi)均設(shè)有加熱器。
可選的，所述主材混合裝置、有機(jī)化合物混合裝置、協(xié)同電子供體混合裝置及成孔劑混合裝置均包括一個(gè)內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)有混合攪拌槳的混合箱，該混合箱上還設(shè)有入料口及驅(qū)動(dòng)混合攪拌槳的攪拌控制器。
可選的，所述載體冷卻裝置包括載體冷卻箱，所述載體冷卻箱內(nèi)設(shè)有承接載體擠出裝置輸出的長(zhǎng)條狀材料并將其送至載體切割裝置的載體冷卻輸送帶，所述載體冷卻輸送帶上方設(shè)有除塵罩，真空集塵單元與所述除塵罩連通，載體冷卻輸送帶下方的載體冷卻箱內(nèi)設(shè)有載體冷卻器。
可選的，該系統(tǒng)還包括溫控裝置，所述溫控裝置控制所述有機(jī)化合物混合裝置、揉壓裝置及載體擠出裝置中的加熱器；所述擠出箱上設(shè)有進(jìn)料斗，所述載體擠出器為轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置的擠料螺桿，所述塑形組件的擠出口的截面積為0.1~15cm2。
一種制備污水脫氮載體的方法，采用污水脫氮載體制備系統(tǒng)，包括如下步驟：S1.將硫磺與緩釋有機(jī)碳源顆粒在主材混合裝置中混合均勻，而后加入揉壓裝置中，通過(guò)揉壓箱、兩個(gè)相對(duì)回轉(zhuǎn)的揉壓轉(zhuǎn)子以及滑動(dòng)的上部擠壓活塞、下部擠壓活塞對(duì)主材混合物揉壓，主材混合物不斷變化反復(fù)進(jìn)行強(qiáng)烈剪切、拉伸及擠壓作用；S2.將有機(jī)化合物加入有機(jī)化合物混合裝置中混合成液態(tài)后連續(xù)加入揉壓裝置，與此前已經(jīng)加入并揉壓過(guò)的硫磺、緩釋有機(jī)碳源混合物混合，在有機(jī)化合物加入過(guò)程中持續(xù)進(jìn)行快速高強(qiáng)度揉壓；S3.將各種協(xié)同電子供體材料在協(xié)同電子供體混合裝置中進(jìn)行攪拌混合后加入揉壓裝置，繼續(xù)參與揉壓混合后形成揉壓混合物；S4.揉壓混合物與成孔劑混合裝置中混合形成的成孔劑共同加入載體擠出裝置，通過(guò)不斷轉(zhuǎn)動(dòng)的具有螺旋結(jié)構(gòu)的載體擠出器將揉壓混合物與成孔劑混合，并向載體擠出裝置的塑形組件輸送，揉壓混合物最終被擠壓至塑形組件，通過(guò)塑形組件后混合物成為具有特定截面形狀的長(zhǎng)條狀材料；S5.長(zhǎng)條狀材料進(jìn)入載體冷卻裝置進(jìn)行冷卻，冷卻方式可以采用水冷卻或風(fēng)冷卻；S6.冷卻后的長(zhǎng)條狀材料被輸送至載體切割裝置進(jìn)行切割，切割成型后得到污水脫氮載體；其中，所述步驟S1中對(duì)主材進(jìn)行揉壓時(shí)，揉壓裝置進(jìn)行加熱，緩釋有機(jī)碳源顆粒在設(shè)定溫度下逐漸熔融流化，并在揉壓作用下進(jìn)一步分散為細(xì)小的組分與硫磺粉充分結(jié)合；所述步驟S2中對(duì)有機(jī)化合物進(jìn)行混合時(shí)，有機(jī)化合物混合裝置進(jìn)行加熱；所述步驟S4中揉壓混合物在載體擠出裝置內(nèi)輸送過(guò)程中進(jìn)行加熱。
可選的，所述步驟S1中揉壓裝置加熱溫度為60~110℃，加熱時(shí)間為5~30min，揉壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速10~50r/min，強(qiáng)度為50kgf/cm2，揉壓時(shí)間5~30min。
可選的，所述步驟S2中揉壓裝置的揉壓轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為20~80r/min，強(qiáng)度30~200kgf/cm2，揉壓時(shí)間10~60min，并在揉壓的同時(shí)使揉壓箱沿水平線翻轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)混合物的翻轉(zhuǎn)，揉壓箱重復(fù)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)角度為180°的正、反向翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)頻率為1~5次/min。
可選的，所述步驟S3中揉壓裝置的揉壓轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為20~80r/min，強(qiáng)度為30~200kgf/cm2，揉壓時(shí)間5~30min。
可選的，所述步驟S4中載體擠出裝置內(nèi)部溫度控制在60~110℃，載體擠出裝置的擠出速度為1~30cm/s，長(zhǎng)條狀材料的截面根據(jù)所選擇的塑形組件可以為圓形、橢圓形或多邊形。
可選的，所述步驟S6中載體切割裝置沿長(zhǎng)條狀材料的截面方向切割，并且切割厚度為3~100mm。
本發(fā)明的有益效果是：無(wú)需將硫磺加熱至熔點(diǎn)且無(wú)需水下成型，在相對(duì)較低的溫度下（60~110℃），通過(guò)設(shè)置揉壓與擠出裝置即可同步實(shí)現(xiàn)載體的混合與成型，降低制備成本、簡(jiǎn)化制備系統(tǒng)；制備的載體由于是固體粉末狀粘合成型，通過(guò)微觀上的觀察，較水下成型法形成的載體更為松散，具有更高的比表面積，更利于微生物附著生長(zhǎng)；在載體合成過(guò)程中加入緩釋碳源材料，是主材硫磺的骨架材料，在揉壓過(guò)程中配合加入的輔助有機(jī)化合物，可以使得分散的硫磺粉末緊密地粘合，形成膠狀材料，緩釋碳源材料在發(fā)揮成型作用的同時(shí)，又可提供有機(jī)碳源，形成自養(yǎng)-異養(yǎng)協(xié)同效應(yīng)，可有效提升系統(tǒng)的脫氮負(fù)荷；制備系統(tǒng)中原材料可持續(xù)加入，持續(xù)產(chǎn)出，生產(chǎn)效率高，成品率高，并且由模具擠出、由切割裝置切割成型，載體極其均一，由于材料混合過(guò)程采用揉壓方法，材料混合均勻，相對(duì)緊密，不易脫落，具有良好的機(jī)械強(qiáng)度，并且粉塵量少，生產(chǎn)過(guò)程更加環(huán)保。
（發(fā)明人：孫磊;薛松;田彩星;張鶴清;于金旗;楊童;張文強(qiáng);張勤）
