CN101205111A - 污泥干化装置及利用该装置的污泥干化方法 - Google Patents

Abstract

一种污泥干化装置及利用该装置的污泥干化方法，其中的装置包括一封闭的透明玻璃壳体、多层横向设置于该壳体内的托盘支架、设于壳体横向一侧壁上的与每层托盘支架对应的进料口、设于壳体与该进料口相对一侧壁上的出料口、可拆联接于壳体外表面并可分别封闭进、出料口的透明玻璃的封口板、可自由通过进、出料口的或位于托盘支架上的物料托盘、分别设于壳体底部、顶部的整流风机、设于壳体一侧面下部的进风口以及与该进风口上端边铰接并与进风口适配的透明玻璃的封板、设于该进风口的防雨装置、设于该进风口相对的壳体一侧面的上部的出风管道及配套的换气风机、设于壳体内的控制该换气风机关、开的湿度自动监测装置。本产品通过换气风机将污泥的水蒸汽排出室外，而实现快速干燥。

Description

污泥干化装置及利用该装置的污泥干化方法

技术领域

本发明涉及环保设备，尤其是涉及一种可以在较短时间内，将脱水后的污泥含水率降至到符合要求的污泥干化装置及利用该装置的污泥干化方法。

背景技术

全国污水处理厂每年排放湿污泥500万吨以上。大量未经稳定化、无害化处理的污泥已成为污水处理厂的沉重负担，同时又对环境产生了二次污染。为了方便污泥的运输、存放及加工利用，必须对初步脱水后的污泥进行进一步的干燥，以减少污泥容积和运输管理费用，并为下一步再利用(如做燃料、建材等)创造条件。因此污泥的脱水处理十分必要。

目前，国内主要是利用带式压滤机将污泥含水率降至70-80％或自然脱水，即利用污泥干化厂对污泥进行自然晾晒脱水。一般机械脱水后的污泥含水率在80％左右，需作进一步脱水处理。而自然脱水占地面积大，二次污染严重，且受季节、气候影响较大，效率较低。

国外主要是采用干燥机械处理污泥。按照热介质与污泥的接触方式，干燥机械可分为直接干化、间接干化和直接-间接联合式干化等工艺类型。直接干化的实质是对流干燥，即将燃烧室产生的热气与污泥直接接触混合，加热污泥使其中水分得以蒸发，而最终得到干污泥产品。闪蒸式干燥器、转筒式干燥器、螺旋式干燥器等都属于这种类型；而间接干燥实质上是传导干燥，即将燃烧炉产生的热气通过蒸汽和热油介质加热器壁，热量再通过器壁传递给湿污泥，从而使其中的水分得以蒸发而除去，如薄膜干燥器以及各种转盘/桨板干燥器等。直接-间接联合式干燥系统是对流-传导技术的结合。以上干燥器中，闪蒸式干燥器是目前应用最广的一种，上述干燥器均可将污泥含水率处理到10％以下。

现有污泥干化设备存在如下缺陷：

1、干化过程中需要消耗大量的热能；

2、初期设备投资大；

3、运行费用高昂，一般吨湿泥的处理费用都在100元以上。

发明内容

本发明的目的是要解决现有污泥干化设备能耗高、初期投资大、运行成本高的技术问题与采用太阳能干燥污泥效率低、干燥时间较长的技术问题，提出一种能耗低、成本低廉和运行高效的污泥干化装置。

本发明另一目的是要提供一种利用上述污泥干化装置的污泥干化方法。

为解决上述第一技术问题，本发明的技术方案是构造一种污泥干化装置，其包括一透明玻璃制成的封闭的壳体、分多层横向设置于该壳体内的托盘支架、设于所述壳体横向一侧壁上的与所述每层托盘支架对应的进料口、设于所述壳体与该进料口相对一侧壁上的出料口、可拆联接于壳体外表面并可分别封闭进、出料口的透明玻璃的封口板、可自由通过进、出料口的或位于所述托盘支架上的物料托盘、分别设于所述壳体底部、顶部的可使壳体内部空气流通的整流风机、设于所述壳体一侧面下部的进风口以及与该进风口上端边铰接并与进风口适配的透明玻璃的封板、设于该进风口的防雨装置、设于该进风口相对的壳体一侧面上部的出风管道及配套的换气风机、设于壳体内的控制该换气风机关、开的湿度自动监测装置。

本发明的优选方案中，所述壳体、封口板和封板均由双层中空透明玻璃构成。

其中，所述封口板为矩形，可上下移动，用可拆联接-螺钉固定于壳体表面相应位置，该封口板的四条边均设有密封胶条。所述进风口的封板为矩形，上端边铰接于壳体内表面，其余三边设有密封胶条。

所述进风口的防雨装置为开口向下的喇叭状管道，小端与进风口适配对接。

所述出风管道为水平或向下设置的硬质管道，后接所述换气风机，将出风引出后进行尾气处理。

所述物料托盘的底面设置成网眼结构。

所述托盘支架可以为一体式框架结构，其包括与所述壳体内腔适配的框架，平面间隔设置于框架上的数根不锈钢管构成的各层支架。

本发明另一技术方案为利用污泥干化装置的污泥干化方法，有如下步骤：

步骤一：先将已预脱水的污泥平铺在物料托盘上，打开封闭进料口的封口板，再将托盘由干燥室右侧的进料口沿托盘支架推入，然后将封口板恢复到封闭进料口的位置并固定，出料口处于封闭状态；

步骤二：开启整流风机，使室内被太阳能加热的空气强制对流，污泥中的水分在热空气的能量下汽化蒸发；

步骤三：由湿度自动监测装置随时监测干燥室内的空气湿度，当达到一定数值时，湿度自动监测装置控制开启换气风机，通过进风口将外部空气吸入室内，而通过出风管道将室内水蒸汽排出；当监测到室内的空气湿度降低到一定数值时，湿度自动监测装置控制关停换气风机，进风口的封板自动关闭进风口，停止换气。不断循环，使污泥的含水率逐渐降低；

步骤四：当检测到污泥的含水率达到工艺要求时，打开封闭出料口的封口板，将托盘由干燥室左侧的出料口沿托盘支架拉出，将封口板恢复到封闭出料口的位置并固定。取下干化后的污泥，倾倒至指定地点进行储放或者外运进行利用。

本发明采用一个相对密闭的双层透明玻璃的壳体作为干燥室，将其置于野外能够最大程度接受太阳能辐射的位置，利用太阳能的辐射来加热室内空气，并可以有效地防止室内热量的散发，达到保温的目的，从而使干燥室内保持较高的温度，有利于物料水分汽化蒸发；干燥室内装有出口压力低、对气流扰动大、装机功率小的整流风机，使室内空气强制对流，充分利用干燥室中环境空气所含的热量将污泥中的水分汽化蒸发，并通过换气装置迅速的将水蒸汽排出干燥室，大大提高干燥效率，从而实现快速干燥。本发明的污泥干化方法操作简单，检测污泥含水率和调节换气、引气装置的运行状态均可以采用手工或自动控制的方法，操控方便灵活。

本发明初期投资少，只需建设玻璃干燥室，内部配备的整流风机可以选用风量大、压力低、功率小的风机(如温室大棚换气扇)，换气风机可以选用换气量大、装机功率小的中压风机，整个投资费用是目前其它的污泥干化设备的1/10左右。并且运行费用低，本发明涉及机械送风量可用以下公式计算：

式中：Q--风机对污泥的送风量；C--空气的比热；r--空气的比容；G₀--污泥的原始重量；W₀--污泥的原始水分；C₀--污泥的原始比热；t₀--污泥的原始温度；G₁--干燥后污泥的重量；W₁--干燥后污泥的水分；C₁--干燥后污泥的比热；t₁--干燥后污泥的温度；T_干--大气的干球温度；T_湿--大气的湿球温度；I₀--污泥水分气化热；t--通风小时数；E--太阳辐射热量。举例说明：按照每天处理100吨含水率80％的污泥，污泥的终含水率为40％，太阳能采热面积3000m²，各种温度、太阳能辐射能量均取济南地区的年平均值计算，每年需要的机械送风量：

$Q\·t=3.65\×{10}^7\×0.825\×\frac{2526.46\×\frac{80\%-40\%}{1-40\%}+\frac{1-80\%}{1-40\%}\×2.412\×18-3.024\×15-\frac{1.62\×{10}^{10}}{3.65\×{10}^7}}{1\×(18-15)}$

$=3.65\×{10}^7\×0.825\×\frac{1684.31+14.47-45.36-443.84}{3}=1.21\×{10}^{10}{m}^3$

换气风机若选用单台送风量Q＝55000m³/h，功率1.5KW的某大棚温室风机，可得风机的年运行时间(即总送风时间)为： $t=\frac{1.21\×{10}^{10}}{55000}=2.2\×{10}^5$ 小时，其总功率为：P·t＝1.5×2.2×10⁵＝3.3×10⁵KWh。电价按0.60元/度计算，则总电费为198000元，折合每处理1吨湿污泥所需电费为5.42元/吨，是其它污泥干燥设备运行费用的1/15-1/25，大大节约了处理费用。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作详细的说明，其中：

图1是本发明污泥干化装置较佳实施例的剖切结构示意图；

图2是本发明污泥干化装置较佳实施例的进、出料口封闭或打开的结构示意图；

图3是本发明污泥干化装置较佳实施例框架结构的托盘支架的结构示意图；

图4是本发明污泥干化装置较佳实施例物料托盘的结构示意图；

图5是本发明污泥干化装置较佳实施例进风口关闭的结构示意图；

图6是本发明污泥干化装置较佳实施例进风口打开的结构示意图；

图7是本发明污泥干化方法的流程示意图。

具体实施方式

图1示出了本发明污泥干化装置较佳实施例的基本结构，所述的污泥干化装置，其包括由一透明玻璃的封闭壳体6构成的干燥室、分多层横向设置于该壳体内的托盘支架3、设于壳体6横向右侧壁上的与每层托盘支架对应的进料口1、设于壳体6与该进料口1相对一侧(左侧)壁上的出料口2。所述进、出料口分别连接有可以封闭该进、出料口的封口板7。本实施例中，封口板7为矩形，由双层中空的透明玻璃制成，该封口板可上下移动，并有螺栓固定于壳体表面相应位置，四条边均设有密封胶条8(如图2所示，其中，A所示的是进、出料口关闭状态、B所示的是进、出料口打开状态)。所述壳体6的底部、顶部分别设有可使壳体内部空气对流的整流风机5。此实施例中，所述整流风机可以选用风量大、压力低、功率小的风机(如温室大棚换气扇)，可达到节约电能的目的，用于形成干燥室内空气的强制对流，以便提高干燥效率。还设有一放置欲干化物料的塑胶物料托盘4，该盘的大小以其可以不受阻碍的自由通过进、出料口或位于所述托盘支架3上即可。该物料托盘4的底面设置成网眼结构10(如图4所示)，以利于上下通风，充分利用整流风机吹动的空气带来的环境热量将置于物料托盘上的物料中的水分汽化蒸发，而快速完成干燥。所述壳体左侧面下部设有进风口02以及与该进风口上端边铰接并与进风口适配的双层中空的透明玻璃制成的封板06。该封板为矩形，上端边铰接于壳体内表面，其余三边设有密封胶条8。该进风口外还设有防雨装置03，该防雨装置为开口向下的喇叭状管道，其小端与进风口适配对接。与进风口02相对的壳体一侧面的上部设有与壳体6内腔导通的出风管道04及配套的换气风机05。该出风管道为水平设置的硬质管道，也可以向下设置。出风管道后部连接所述的换气风机，壳体内设有可控制该换气风机关、开的湿度自动监测装置(图中未示出)。换气风机将出风引出后进行尾气处理。处理时可将出风通过喷淋塔吸收其中的有害物质，喷淋下的水再引入生物滤池进行生物处理，处理后的水回流至喷淋塔进行循环利用。

如图1所示，由所述壳体6构成的干燥室，其内的换风通过进风口02和出风管道04来实现。当湿度自动监测装置监测到干燥室内的空气湿度达到一定数值时，开启出风管道上的换气风机05，使干燥室内部形成一定的负压空间，因此进风口02被自动打开，外部空气源源不断的进入室内。当干燥室内的空气湿度降至允许值后换气结束，关停换气风机05，进风口的封板06在重力作用下自动关闭。为防止雨水从进风口进入干燥室，在进风口的周围设置了防雨装置03。

如图3所示，本实施例中的托盘支架3为一体式框架结构，其包括与壳体6内腔适配的角钢框架12，平面间隔设置于框架上的数根不锈钢管构成的各层支架9。为减小物料托盘在各层支架9上移动的摩擦力，可在各层支架9上设置小滚轮(图中未示出)。所述托盘支架3也可以直接由平面间隔设置于壳体6侧壁上的数根不锈钢管来构成各层托盘支架。

如图7、图1所示，利用上述污泥干化装置的污泥干化方法为：

实施污泥干化时，先将已预脱水的污泥平铺在物料托盘4上，将干燥室右侧的进料口1处的固定封口板7的螺栓松开，使封口板上移至托盘4能够从进料口1自由进入干燥室的位置处不动，再将托盘4由干燥室右侧的进料口1沿托盘支架推入，物料托盘4完全进入干燥室后，然后将封口板恢复原位，即封闭进料口，并用螺栓固定。封口板四个边的密封胶条8可以起到密封的作用。此时干燥室左侧的出料口2是关闭的。

开启整流风机5，使室内被太阳能加热的空气强制对流，污泥中的水分在热空气的能量下汽化蒸发。由湿度自动监测装置随时监测干燥室内的空气湿度，当湿度自动监测装置监测到干燥室内的空气湿度达到一定数值时，湿度自动监测装置控制开启出风管道上的换气风机05，使干燥室内部形成一定的负压空间，因此进风口02被自动打开(请参阅图6)，外部空气源源不断的进入室内。当干燥室内的空气湿度降至允许值后换气结束，湿度自动监测装置控制关停换气风机05，进风口的封板06在重力作用下自动关闭(请参阅图5)。如此循环，便将污泥的含水率逐渐降低。

当检测到污泥的含水率达到工艺要求时，关闭所有整流、换气风机。将封闭出料口的封口板的螺栓松开，封口板上移至托盘能够从出料口自由离开干燥室的位置处不动，将托盘由干燥室左侧的出料口沿托盘支架拉出，物料托盘完全离开干燥室后，将封口板恢复到封闭出料口位置，并用螺栓固定。取下干化后的污泥，倾倒至指定地点进行储放或者外运进行利用。

本发明的污泥干化方法操作简单，检测污泥含水率和调节整流、换气风机的运行状态均可以采用手工或自动控制的方法，操控方便灵活。

Claims (10)

1.一种污泥干化装置，其特征在于，包括一透明玻璃制成的封闭的壳体(6)、分多层横向设置于该壳体内的托盘支架(3)、设于所述壳体(6)横向一侧壁上的与每层托盘支架对应的进料口(1)、设于所述壳体(6)与该进料口(1)相对一侧壁上的出料口(2)、可拆联接于壳体外表面并可分别封闭进、出料口的透明玻璃的封口板(7)、可自由通过进、出料口的或位于所述托盘支架上的物料托盘(4)、分别设于所述壳体(6)底部、顶部的可使壳体内部空气流通的整流风机(5)、设于所述壳体一侧面下部的进风口(02)以及与该进风口上端边铰接并与进风口适配的透明玻璃的封板(06)、设于该进风口的防雨装置(03)、设于该进风口相对壳体一侧面上部的出风管道(04)及配套的换气风机(05)，设于壳体内的控制该换气风机关开的湿度自动监测装置。

2.根据权利要求1所述的污泥干化装置，其特征在于，所述封口板(7)为矩形，用可拆联接-螺钉固定于壳体表面相应位置，四条边均设有密封胶条(8)；所述进风口的封板(06)为矩形，上端边铰接于壳体内表面，其余三边设有密封胶条(8)；所述的壳体(6)、封口板(7)和封板(06)均由双层中空透明玻璃构成。

3.根据权利要求2所述的污泥干化装置，其特征在于，所述进风口的防雨装置(03)为开口向下的喇叭状管道，小端与进风口适配对接。

4.根据权利要求3所述的污泥干化装置，其特征在于，所述出风管道(04)为水平或向下设置的硬质管道，后接所述的换气风机(05)。

5.根据权利要求4所述的污泥干化装置，其特征在于，所述物料托盘(4)的底面为网眼(10)结构。

6.根据权利要求5所述的污泥干化装置，其特征在于：所述托盘支架(3)为一体式框架结构，其包括与所述壳体(6)内腔适配的框架(12)，平面间隔设置于框架上的数根不锈钢管构成的各层支架(9)。

7.根据权利要求6所述的污泥干化装置，其特征在于：所述各层支架(9)设有减小所述物料托盘(4)移动摩擦的小滚轮。

8.一种利用权利要求1所述污泥干化装置的污泥干化方法，其特征在于有如下步骤：

步骤一：先将已预脱水的污泥平铺在物料托盘上，打开封闭进料口的封口板，再将托盘由干燥室右侧的进料口沿托盘支架推入，然后将封口板恢复到封闭进料口的位置并固定，出料口处于封闭状态；

步骤二：开启整流风机，使室内被太阳能加热的空气强制对流，污泥中的水分在热空气的能量下汽化蒸发；

步骤三：由湿度自动监测装置随时监测干燥室内的空气湿度，当达到一定数值时，湿度自动监测装置控制开启换气风机，通过进风口将外部空气吸入室内，而通过出风管道将室内水蒸汽排出；当监测到室内的空气湿度降低到一定数值时，湿度自动监测装置控制关停换气风机，进风口的封板自动关闭进风口，停止换气。不断循环，使污泥的含水率逐渐降低；

步骤四：当检测到污泥的含水率达到工艺要求时，打开封闭出料口的封口板，将托盘由干燥室左侧的出料口沿托盘支架拉出，将封口板恢复到封闭出料口的位置并固定。取下干化后的污泥，倾倒至指定地点进行储放或者外运进行利用。

9.根据权利要求8所述的污泥干化方法，其特征在于：所述物料托盘的底面为网眼结构；所述托盘支架为一体式框架结构，其包括与所述壳体内腔适配的框架，平面间隔设置于框架上的数根钢管构成的各层支架。

10.根据权利要求9所述的污泥干化方法，其特征在于：所述进风口的防雨装置为开口向下的喇叭状管道，小端与进风口适配对接；所述出风管道为水平或向下设置的硬质管道，后接所述的换气风机。

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