CN102276130A - 污泥资源化处理装置及其对污泥进行处理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污泥资源化处理装置及其对污泥进行处理的方法，包括集滤池、污泥输送装置、余热干燥塔、旋风分离装置、回转窑、引风机、热风炉、集料罐、除臭塔、气液分离器和烟囱，污泥输送装置、余热干燥塔、旋风分离器、引风机和除臭塔之间依次经过管道相连；所述污泥资源化处理装置干化污泥时，先将污水处理厂产生的污泥重力沉降滤去自由态水，在余热干燥塔中经回转窑的余热干燥后进入回转窑中实现污泥的干燥或烧结，处理过程中产生的臭气、烟气及水蒸汽等由引风机抽入除臭塔中处理。本发明的处理装置结构紧凑，维修方便，结构稳定，占地面积小，并可制成集装箱式重叠，以便搬运，并能节约空间。

Description

污泥资源化处理装置及其对污泥进行处理的方法

技术领域

本发明涉及污泥处理技术领域，具体涉及城市污水处理后的污泥干化、烧结和对上述过程产生的尾气进行处理的装置以及相应的方法。

背景技术

随着我国城市化进程的加快，城市污水的产生量逐年提高，城市污水处理厂的污泥产量也急剧增加。污水处理厂的污泥成分非常复杂，含有很多病原微生物、寄生虫卵及重金属等，因此必须进行适当的处理以保证污水的处理效果，避免更严重的二次污染。

目前广泛采用的污泥处置技术可以归纳为三类：一是土地处置，包括污泥农用和应用于森林或园艺；二是单独或者与生活垃圾等共同填埋；三是热处理。我国污泥处理的主要方法中，污泥农用约占44.8%、陆地填埋约占31%、其它处置约10.5%、没有处置约13.7%；据统计，我国用于污泥处理装置的投资约占污水处理厂总投资的20%～50%，从此数据可以看出，污泥处理处于严重滞后状态，给生态环境带来了极大安全隐患。

污泥的堆积、填埋不仅占用了大量的土地，而且还将对环境产生巨大的危害；污泥焚烧需要耗费大量重油而不经济，并造成大气污染，浪费资源，焚烧这种不得已而为之的方法已越来越不被人们采用；虽然可以采用高温堆肥技术对城市污泥进行无害化处理，但由于堆肥占地面积大，处理时间长，所以欧洲等发达国家逐渐采用污泥干化技术处理污泥，使污泥处理达到工厂化、自动化、高效化等特点。国内目前尚无成熟的污泥干化技术及设备，干化设备主要靠进口，而国外设备结构较复杂，造价和运行成本都很高。

中国专利文献CN100556835C（申请号200710070060.0）公开了一种污泥干化、焚烧处理方法及集成装置，其中的污泥干化、焚烧处理方法是：先对湿污泥预处理，经预处理的湿污泥和压缩空气一起进入喷雾干燥塔顶的喷头，以雾滴形态与塔顶高温气体并流接触，进行喷雾干燥得到干化粒子，尾气从喷雾干燥塔下部的尾气出口排出待处理；干化粒子进回转式焚烧窑焚烧，所得到的渣粒从排渣口排出；来自回转式焚烧窑的高温气体，进入二燃室充分燃烧后通至喷雾干燥塔顶作为高温气体用于干燥。

中国专利文献CN101781078A（申请号201010120608.X）公开了一种高含固率污泥直接高效喷雾干燥的系统装置，该系统装置包括有与进料泵连接的进料搅拌的料斗，进料泵通过管路与喷雾干燥塔内的喷嘴一端连接，喷嘴的另一端连接有空气压缩机；在喷雾干燥塔下部的进风口通过管路连接有热风炉，在喷雾干燥塔的顶部通过管路连接有除尘器，除尘器通过排风机的管路连接有烟气湿法回收塔，通过设有水泵的管路将设在回收塔底部的水池和顶部的喷头相连通。

上述技术在进行污泥干燥时，污泥以雾滴形态与塔顶高温气体并流接触而干燥，大大提高了污泥的干化效率，但是要使污泥能以雾滴形式出现，其预处理的成本要高于现有技术；而且要通过压缩空气的压力使污泥通过喷嘴以雾滴形式出来，大量使用压缩空气一方面增加了干燥原料成本，另一方面压缩空气进入后与烟气等混合而成为尾气，使得系统要处理的尾气量大大增加，增加了处理时间和成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种简单紧凑，热量利用率高的污泥资源化处理装置以及该装置对污泥进行处理的方法。

实现本发明目的的技术方案是一种污泥资源化处理装置,包括集滤池、污泥输送装置、余热干燥塔、旋风分离装置、回转窑、引风机、热风炉、集料罐、除臭塔、气液分离器和烟囱；

集滤池包括池体、上盖板和滤网；上盖板设置在池体上且位于池体的上方；滤网铺设在池体内的四周池壁及池底上；

污泥输送装置为螺杆泵，所述螺杆泵为单螺杆泵或双螺杆泵；螺杆泵通过其安装座固定在集滤池上；螺杆泵的螺杆沿着泵壳的长度方向设置，螺杆泵的进料口设置在泵壳的长度方向的一端，螺杆泵由其泵壳的进料口的一端从上向下穿过集滤池的池体的上盖板，且螺杆泵的进料口位于池体的底部且位于滤网的上方；螺杆泵的出料口位于集滤池的池体外；

余热干燥塔包括塔身、粉碎装置和齿刀；粉碎装置由电机、杆轴、轴承架和刀片组成；电机固定在塔身的顶板上方；杆轴、轴承架、刀片和齿刀均设置在塔身内部，且杆轴的上端与电机轴的下端固定连接；轴承架固定在塔身的侧壁上，且轴承架中的轴承与杆轴的下端头相连；各刀片分1至4层固定在杆轴上；齿刀的层数与刀片的层数相同，每层齿刀位于相应一层刀片的下方；每层齿刀由其刀背固定在塔身的塔壁的同一高度上；

旋风分离装置包括旋风分离器和闭风机，闭风机的进料口与旋风分离器相连，闭风机的出料口也即旋风分离装置的出料口；

回转窑包括窑筒体、窑尾部、窑头部、托轮托辊装置、齿轮传动装置和料斗；窑筒体按照左高右低的方式设置；窑尾部设有开口上的进料口和开口向右的连接口；窑头部设有开口向上的进料口、开口向左的连接口、开口向下的放料口以及开口向右的热风进口；窑筒体的左部端口与窑尾部的连接口密封转动连接，窑筒体的右部端口与窑头部的连接口密封转动连接；托轮托辊装置有2个，每个托轮托辊装置均包括1个托轮、2个托辊和托辊支架；2个托轮托辊装置的托轮分左右套固在窑筒体上，每个托轮坐落在相应的2个托辊上，且各托轮与相应的2个托辊滚动配合；每个托轮托辊装置的2个托辊转动连接在相应的托辊支架上，托辊支架固定在固定物上；齿轮传动装置包括传动电机、减速装置、主动齿轮和从动齿轮；从动齿轮套固在窑筒体上，主动齿轮与从动齿轮相啮合，传动电机、减速装置和主动齿轮依次相连形成传动链；

污泥输送装置、余热干燥塔、旋风分离器、引风机和除臭塔之间依次经过管道相连；余热干燥塔的放料口通过放料管路与回转窑的窑尾部的进料口-相连通；旋风分离装置的出料口通过管道与回转窑的窑头部的进料口相连通；热风炉的热风出口通过管道与回转窑的窑头部的热风入口-相连通；回转窑的窑头部的放料口与料斗的进料口相连，料斗的出料口与集料罐的进料口相连；气液分离器的气液入口与除臭塔的气液出口相连，气液分离器的出气口通过管道与烟囱的进气口相连。

所述集滤池还包括液下泵和出水管道；池体的池底一侧设有凹坑，液下泵放置在凹坑中；所述滤网由不锈钢网、棕榈网和不锈钢网三层网状材料依次叠合而成；集滤池的上盖板中央开有污泥进料口；液下泵的出水口与出水管道的下端口相连，出水管道由下向上依次穿过滤网和上盖板通到池外。

所述将污泥输送装置与余热干燥塔连接在一起的管道为污泥输送管；将余热干燥塔与旋风分离器连接在一起的管道为气液输送管；余热干燥塔还包括污泥管和尘气管；余热干燥塔的塔身的顶板上开设有污泥进料口和尘气出口，污泥管固定在顶板的污泥进料口处；尘气管固定在顶板的尘气出口处；污泥管进料口与污泥输送管的一个端口相连，污泥输送管的另一个端口与污泥输送装置的出料口相连；尘气管的出气口与气液输送管的一个端口相连，气液输送管的另一个端口与旋风分离器的进气口相连通。

所述将旋风分离器与引风机连接在一起的管道为抽气管道；将引风机与除臭塔连接在一起的管道为排气管道；除臭塔包括塔体和进气管；进气管从塔体的顶部进气口通入塔体中，并且进气管的出气口位于塔体内的下部；抽气管道的一个端口与旋风分离器的导气管的出气口相连，抽气管道的另一个端口与引风机的进气口相连；排气管道的一个端口与引风机的出气口相连，排气管道的另一个端口与除臭塔的进气管的进气口相连。

所述除臭塔还包括循环喷淋系统、第四截止阀和排渣管；循环喷淋系统包括喷嘴、进液管道、循环泵、集液管、三通接头、第一管路、第二管路和配药罐；喷嘴位于塔体内，且喷嘴连接在进液管道的出液口处，进液管道从塔体的侧壁伸出；进液管道的进液口与循环泵的出液口相连，循环泵的进液口与集液管出液口相连，集液管的进液口与三通接头的一个端口相连；三通接头的第二个端口与第一管路的出液口相连，第一管路由相应的管道和串联在该管道中的第二截止阀组成，第一管路的进液口与塔体的侧壁下部的循环液出口处密闭固定连接；三通接头的第三个端口与第二管路的出液口相连，第二管路由相应的管道和串联在该管道中的第三截止阀组成，第二管路的进液口伸入带有搅拌器的配药罐的罐体内的下部；除臭塔的塔体的底部还设有排渣口，第四截止阀由其进料口固定在塔体的排渣口处，排渣管连接在第二截止阀的出料口处。

所述窑筒体在按照左高右低的方式设置时，其中心轴线与水平面的交角为1～10度。

所述窑筒体的内壁上设有螺旋通道。

所述放料管路包括第一截止阀和放料管；第一截止阀安装在余热干燥塔的塔身的底部放料口处，第一截止阀由其进料口与塔身的放料口密闭固定连接；放料管的一个端口连接在第一截止阀的出料口上，放料管的另一个端口连接在窑尾部的进料口处。

一种污泥资源化处理装置干化污泥的方法，所述的处理装置的放料管路包括第一截止阀和放料管；第一截止阀安装在余热干燥塔的塔身的底部放料口处，第一截止阀由其进料口与塔身的放料口密闭固定连接；放料管的一个端口连接在第一截止阀的出料口上，放料管的另一个端口连接在窑尾部的进料口处；所述的干化污泥的方法包括以下步骤：

①污泥的重力沉降：用污泥泵将污水处理厂产生的污泥从集滤池的污泥进料口送入集滤池的池体中，污泥中含有部分自由态水，在重力作用下，自由态水从集滤池的池体的四壁及池底的滤网渗出污泥体系并慢慢汇集在底部凹坑中，随着凹坑中污水的增加，打开凹坑中的液下泵，将污水从凹坑中抽出；

②污泥的破碎及余热干燥：启动电机、引风机和热风炉，打开放料管路的第一截止阀，集滤池中已滤去自由态水的污泥由污泥输送装置输送到余热干燥塔的顶端污泥管，此时污泥为团块状，团状污泥在下降过程中，由高速旋转的刀片和齿刀进行破碎；

经粉碎后得到的污泥小颗粒在继续下降过程中，遇到从回转窑的窑尾部的进料口出来的自下而上的高温气体，污泥中的水分被蒸发从而含水率不断降低；大部分污泥颗粒在重力作用下经放料管路下落到回转窑的窑尾部的进料口并进入回转窑的窑筒体内，另有一小部分污泥由于破碎并热风干燥后变成粉尘漂浮到余热干燥塔的上方，被引风机的抽力抽入旋风分离器中进行除尘；

③污泥的烘干或烧结：从余热干燥塔落下来的污泥进入回转窑中后，在回转窑中通过热风炉送来的热空气进一步进行烘干脱水；控制热风炉温度300℃～400℃，污泥颗粒从回转窑的窑尾部移动到窑头部后，含水率为35%～45%；控制热风炉温度为800～1000℃，污泥与800～1000℃热风相遇的传热过程中，污泥温度不断升高达到污泥自身燃点，污泥开始焚烧发热并保持高温800～1000℃烧结，污泥焚烧发热后，热风炉的温度就降低至400～600℃以节约能源，烧结后的污泥含水率5%～10%；

④尾气处理：所述尾气为高温尾气，包括空气、余热干燥塔内干燥过程产生的水蒸汽、回转窑内高温热解产生的气体以及回转窑内污泥焚烧产生的烟气，配药罐预先根据气体中的不同成分配置不同的反应液，启动循环泵；

尾气被引风机送入除臭塔后，从位于除臭塔的下端的引风机的出气管口由下向上移动过程中，与喷嘴喷洒的反应液接触；高温尾气与反应液接触时，传热于反应液，反应液中的部分水变成水蒸汽，尾气中的烟气被溶液洗涤后随溶液下降到塔底，高温热解产生的气体与反应液反应后生成盐并溶解在水中；

经洗涤、反应后的气体以及塔内水蒸汽从除臭塔塔顶出去进入气液分离器，气体通过气液分离器进入烟囱排出，水蒸汽则冷凝后回到除臭塔内。

上述污泥的破碎及余热干燥过程中，通过引风机的抽力被抽入旋风分离器中的还有污泥干燥过程中产生的水蒸汽；

在旋风分离器的旋风重力的作用下，污泥粉尘旋集到旋风筒体的底部，粉尘通过旋风分离器下设置的闭风机经回转窑的窑头进料口进入窑筒体中；

从窑头部的进料口进入的粉尘进入窑内后，立即与热风炉通入的热风混合变成含尘热风，含尘热风从回转窑的窑头部运动到窑尾部再进入余热干燥塔的塔身中，余热干燥塔中下降的污泥与高温含尘热风相接触，在热交换水分蒸发的过程中，热风中的粉尘包覆在了污泥颗粒上阻止下落过程中污泥再次凝结成团。

本发明具有积极的效果：

（1）本发明的污泥资源化处理装置（以下简称处理装置）的集滤池的池底设有凹坑，并且四周池壁及池底铺有滤网，因此贮存在集滤池中等待干化的污泥中的自由水在重力作用下，从滤网渗出并汇集在凹坑中，使得污泥中的部分自由水预先除去，节约烘干能源。

（2）污泥进入处理装置的余热干燥塔后，在将团块状污泥分散成污泥小颗粒时，采用机械粉碎及重力落体粉碎联用的方式，团块状污泥从上之下先由高速旋转的刀片打碎，然后在继续下降过程中由设置在干燥塔内壁的齿刀二次破碎，该种破碎方式破碎效果好，而且机械粉碎耗能低，重力落体粉碎能耗为零。

（3）污泥在余热干燥塔中破碎后下落过程中，与回转窑通入的自下而上的包含干粉尘的热空气相遇，在下降过程中水分蒸发得到干燥；上述由旋风分离器收集并送入回转窑中的干粉尘与湿污泥颗粒相遇后包覆在湿污泥颗粒的外周，使得湿污泥颗粒与颗粒之间不会再结块成团，既利于保证热风与湿污泥对流的干燥效果，又利于进入回转窑后的传质传热，提高烘干效率从而节约能源。

（4）本发明的对污泥进行资源化处理的方法实质是一种对污泥进行干化处理的方法。可以通过控制热风炉的温度，而获得不同用途的商品污泥；若将热风温度控制在350℃，污泥干化后含水率在40%左右，则该污泥可制成煤炭原料；若将热风炉的控制温度在800～1000℃，污泥干化后含水率在5～10%，则这种烘干并烧结的污泥可作为水泥厂的熟料。

（5）在本发明的处理装置的除臭塔中，回转窑中高温热解产生的有毒酸性或碱性气体与反应液发生中和反应生成盐而去除；除臭塔的顶部设置还气液分离器，回收蒸汽残留作循环水使用。

（6）本发明的处理装置的引风机不断抽吸装置内气体，经除臭塔排出装置外，因此系统内保持负压，避免处理过程中气味外漏的可能，对环境友好。

（7）本发明的处理装置结构紧凑，维修方便，结构稳定，占地面积小，并可制成集装箱式重叠，以便搬运，并能节约空间。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

上述附图中的标记如下：集滤池1，池体11、凹坑11-1，上盖板12，污泥进料口12-1，滤网13，液下泵14，出水管道15；

污泥输送装置2；

余热干燥塔3，塔身31，顶板31-1，粉碎装置32，电机32-1，杆轴32-2，刀架32-3，刀片32-4，齿刀33，污泥管34，尘气管35；

旋风分离装置4，旋风分离器41，旋风筒体41-1，导气管41-2，闭风机42，出料管43；

回转窑5，窑筒体51，窑尾部52，进料口52-1，窑头部53，进料口53-1，放料口53-2，热风入口53-3，托轮托辊装置54，托轮54-1，托辊54-2，托辊支架54-3，料斗55；

引风机61，吸风管61-1，出气管61-2，热风炉62，集料罐63，

除臭塔7，塔体71，循环液出口71-1，进气管72，循环喷淋系统73，喷嘴73-1，进液管道73-2，循环泵73-3，集液管73-4，三通接头73-5，第一管路73-6，第二管路73-7，第二截止阀73-8，第三截止阀73-9，配药罐73-10，第四截止阀74，排渣管75；

气液分离器81，烟囱82；

污泥输送管91，气液输送管92，抽气管道93，排气管道94，输气管道95，放料管路96，第一截止阀96-1，放料管96-2。

具体实施方式

（实施例1）

见图1，本实施例的污泥资源化处理装置包括集滤池1、污泥输送装置2、余热干燥塔3、旋风分离装置4、回转窑5、引风机61、热风炉62、集料罐63、除臭塔7、气液分离器81和烟囱82。污泥输送装置2、余热干燥塔3、旋风分离装置4、引风机61和除臭塔7之间依次经过管道相连。余热干燥塔3的放料口和旋风分离装置4的出料口分别与回转窑5的相应的端口相连。

集滤池1包括池体11、上盖板12、滤网13、液下泵14和出水管道15。池体11的池底一侧设有向下凹陷的凹坑11-1，液下泵14放置在凹坑11-1内；所述滤网13由不锈钢网、棕榈网和不锈钢网三层网状材料依次叠合在一起构成，滤网13铺设在池体11内的四周池壁及池底上，且从上方遮住液下泵14；集滤池1的上盖板12中央开口并作为污泥进料口12-1；上述液下泵14的出水口与出水管道15的下端口相连，出水管道15由下向上依次穿过滤网13和上盖板12通到池体11外。

污泥输送装置2为双螺杆泵。双螺杆泵2通过其安装座固定在集滤池1的上盖板12上。双螺杆泵2的双螺杆沿着泵壳的长度方向设置，双螺杆泵2的进料口设置在泵壳的长度方向的一端，双螺杆泵2由其泵壳的进料口的一端从上向下穿过集滤池1的上盖板12，且双螺杆泵2的进料口位于池体11的底部且位于滤网13的上方。双螺杆泵2的出料口位于集滤池1的池体11外。

余热干燥塔3包括塔身31、粉碎装置32、齿刀33、污泥管34和尘气管35。粉碎装置32由电机32-1、杆轴32-2、轴承架32-3和刀片32-4组成；其中电机32-1固定在塔身31的顶板31-1上方，且其电机轴从上向下穿过塔身31的顶板31-1；杆轴32-2、轴承架32-3、刀片32-4和齿刀33设置在塔身31内部，且杆轴32-2的上端与电机轴的下端固定连接，轴承架32-3固定在塔身31的侧壁上，且轴承架32-3中的轴承与杆轴32-2的下端头相连，各刀片32-4分三层固定在杆轴32-2上，每层刀片32-4有6～12个（本实施例为8个）；所述齿刀33也分为三层，每层齿刀33位于相应一层刀片32-4的下方。每层齿刀33由其刀背固定在塔身31的塔壁的同一高度上，且各齿刀33的刃口向上，齿刀33有6～12片，且沿塔身31的周向设置（本实施例为8片）。

余热干燥塔3的塔身31的底部设有放料口，该放料口也是余热干燥塔3的放料口。余热干燥塔3的塔身31的顶板31-1上开设有污泥进料口和尘气出口。污泥管34的出料口密闭固定连接在塔身31的污泥进料口处。在污泥管34的进料口与双螺杆泵2的出料口之间连接有污泥输送管91。尘气管35的进气口密闭固定连接在塔身31的尘气出口处。

旋风分离装置4包括旋风分离器41、闭风机42和出料管43。旋风分离器41采用上部进气的立式圆筒结构，旋风分离器41主要包括旋风筒体41-1和导气管41-2。导气管41-2的下部管段位于旋风筒体41-1中，且导气管41-2的下部管段的进气口朝下，导气管41-2的上部管段向上穿过旋风筒体41-1的顶板，位于旋风筒体41-1外的上方。导气管41-2的上部管段的管端口为出气口，也即旋风分离器41的出气口。旋风分离器41的进气口位于旋风筒体41-1的侧部上方，出料口位于旋风筒体41-1的底部。在旋风分离器41的进气口与余热干燥塔3的尘气管35的出气口之间连接有气液输送管92。

闭风机42由其进料口设置在旋风分离器41的出料口处，闭风机42由其出料口与出料管43的进料口相连。闭风机42采用河南省焦作市修武县方翔精工机械厂制造的TGFZ系列关风机。

引风机61设有吸风管61-1和出气管61-2。在引风机61的吸风管61-1的进气口与旋风分离器4的出气口之间连接有抽气管道93。

除臭塔7包括塔体71、进气管72、循环喷淋系统73、第四截止阀74和排渣管75。进气管72从塔体71的顶部进气口通入塔体71中，并且进气管72的出气口位于塔体71内的下部。在除臭塔7的进气管72的进气口与引风机61的出气管61-2的出气口之间连接有排气管道94。

循环喷淋系统73包括喷嘴73-1、进液管道73-2、循环泵73-3、集液管73-4、三通接头73-5、第一管路73-6、第二管路73-7和配药罐73-10。喷嘴73-1位于塔体71内，且喷嘴73-1连接在进液管道73-2的出液口处，进液管道73-2从塔体71的侧壁伸出；进液管道73-2的进液口与循环泵73-3的出液口相连，循环泵73-3的进液口与集液管73-4出液口相连，集液管73-4的进液口与三通接头73-5的一个端口相连。三通接头73-5的第二个端口与第一管路73-6的出液口相连，第一管路73-6由相应的管道和串联在该管道中的第二截止阀73-8组成，第一管路73-6的进液口与塔体71的侧壁下部的循环液出口71-1处密闭固定连接。三通接头73-5的第三个端口与第二管路73-7的出液口相连，第二管路73-7由相应的管道和串联在该管道中的第三截止阀73-9组成，第二管路73-7的进液口伸入带有搅拌器的配药罐73-10的罐体内的下部。

除臭塔7的塔体71的底部还设有排渣口，第四截止阀74由其进料口固定在塔体71的排渣口处，排渣管75连接在第二截止阀74的出料口处。

气液分离器81设置在除臭塔7的塔体71的顶部，所述气液分离器81的气液入口与除臭塔7的塔体71的顶部开设的气液出口相连；气液分离器81的出气口通过输气管道95与烟囱82的进气口相连；气体和液体混合物进入气液分离器81后，气体能够从气液分离器81的出气口排出，液体则冷凝后变成液滴回到除臭塔7的塔体71中。

所述回转窑5包括窑筒体51、窑尾部52、窑头部53、托轮托辊装置54、齿轮传动装置和料斗55。窑筒体51的位于窑尾部52的一端高于位于窑头部53的一端，且窑筒体51的中心轴线与水平面的交角为3度；窑筒体51的内壁上设有便于物料运动的由螺旋凸起所形成的通道。窑尾部52设有开口上的进料口52-1和开口向右的连接口。窑头部53设有开口向上的进料口53-1、开口向左的连接口、开口向下的放料口53-2以及开口向右的热风进口53-3。窑筒体51的左部端口与窑尾部52的连接口密封转动连接，窑筒体51的右部端口与窑头部53的连接口密封转动连接，从而使得窑筒体51能相对于窑尾部52和窑头部53转动且处于密封状态。托轮托辊装置54有2个，每个托轮托辊装置54均包括1个托轮54-1、2个托辊54-2和托辊支架54-3。2个托轮托辊装置54的托轮54-1分左右套固在窑筒体51上，每个托轮54-1坐落在相应的2个托辊54-2上，且各托轮54-1与相应的2个托辊54-2滚动配合。每个托轮托辊装置54的2个托辊54-2转动连接在相应的托辊支架54-3上，托辊支架54-3固定在固定物上。齿轮传动装置（图中未画出）包括传动电机、减速装置、主动齿轮和从动齿轮；从动齿轮套固在窑筒体51上，主动齿轮与从动齿轮相啮合，传动电机、减速装置和主动齿轮依次相连形成传动链。

余热干燥塔3的放料口通过放料管路96与回转窑5的窑尾部52的进料口52-1相连通。放料管路96包括第一截止阀96-1和放料管96-2。第一截止阀96-1安装在余热干燥塔3的塔身31的底部放料口处，第一截止阀96-1由其进料口与塔身31的放料口密闭固定连接；放料管96-2的一个端口连接在第一截止阀96-1的出料口上，放料管96-2的另一个端口连接在窑尾部52的进料口52-1处。窑尾部52进料口52-1除了用作余热干燥塔3中物料的进入口，还作为回转窑5中高温气体的出气口；窑头部53的进料口53-1与旋风分离装置4的出料管43的出料口相连；回转窑5的窑头部53的热风入口53-3与热风炉62的热风出口相连；窑头部53的由其放料口53-2与料斗55的进料口相连，料斗55的出料口与集料罐63的顶端进料口相连，集料罐63收集贮存干化后的污泥，可作为不同用途的商品发售，集料罐63的出料口通过相应的阀门与外界相通。

用本实施例的处理装置对污泥进行处理的方法包括以下步骤：

①污泥的重力沉降。用污泥泵将污水处理厂产生的污泥从集滤池1的上盖板12的污泥进料口12-1送入集滤池1的池体11中；所述污泥中含有部分自由态水，在重力作用下，自由态水从集滤池1的池体11的四壁及池底的滤网13渗出污泥体系并慢慢汇集在底部凹坑11-1中；随着凹坑11-1中污水的增加，启动凹坑11-1中的液下泵14，而将污水从凹坑11-1中抽出，这些污水经过出水管道15送入污水池（图中未画出）内集中处理。

除了系统刚开始运行时要等待自由态水沉降处理之外，系统运行后，集滤池1的池体11中的污泥在等待干化处理时，已自动进行着重力沉降渗水过程。

②污泥的破碎及余热干燥。

启动电机32-1、引风机61和热风炉62，打开放料管路96的第一截止阀96-1。

集滤池1的池体11中已滤去自由态水的污泥通过双螺杆泵2输送到余热干燥塔3的污泥管34，然后进入塔身31中，此时污泥为团块状；团状污泥在下降过程中，先遇到最上一层的高速旋转的刀片32-4，成团的污泥被第一次撞击破碎而成为小块的污泥。随着刀片32-4的高速旋转，一部分小块的污泥在离心力和重力的双重作用下，运动到位于塔身31的内壁上的最上一层的齿刀33上，从而被进一步破碎。经过最上一层高速旋转的刀片32-4的第一次撞击破碎的其余污泥则在重力作用下向下落到第二层高速旋转的刀片32-4上而受到第二次撞击破碎，被第二次撞击破碎后的一部分小块污泥则在离心力和重力的双重作用下，运动到位于塔身31的内壁上的第二层的齿刀33上，从而被进一步破碎。由此同样过程，小块污泥继续被第三层刀片32-4进行第三次撞击破碎，以及一部分小块污泥运动到第三层的齿刀33上而被进一步破碎，从而得到了污泥小颗粒。

经过粉碎装置破碎后得到的污泥小颗粒在继续下降过程中，遇到从回转窑5的窑尾部52的进料口52-1出来的自下而上的高温气体，污泥中的水分被蒸发从而含水率不断降低；所述高温气体由热风炉62产生，经设置在回转窑5的窑头部53的热风入口53-3进入窑筒体51内后，从窑尾部52的进料口52-1出去而进入余热干燥塔3的塔身31内。

大部分污泥颗粒在重力作用下经第一截止阀96-1、放料管96-2下落到回转窑5的窑尾部52 的进料口52-1并进入回转窑5的窑筒体51内；另有一小部分污泥由于经过粉碎装置32的破碎后尺寸太小，热风干燥后变成粉尘漂浮到余热干燥塔3的塔身31的上方，然后被引风机61的抽力抽入旋风分离器41中除尘，被抽入旋风分离器41中的还有污泥干燥过程中产生的水蒸汽；在旋风分离器41的旋风重力的作用下，污泥粉尘旋集到旋风筒体41-1的底部，粉尘通过旋风分离器41下设置的闭风机42经回转窑5的窑头部53的进料口53-1进入窑筒体51中。

上述从窑头部53的进料口53-1进入窑筒体51的粉尘进入窑内后，立即与热风炉62通入的热风混合变成含尘热风，含尘热风从回转窑5的窑头部53运动到窑尾部52再进入余热干燥塔3的塔身31中，在余热干燥塔3的塔身31中下降的污泥此时与高温含尘热风相接触，在热交换水分蒸发的过程中，热风中的粉尘包覆在了污泥颗粒上，这就使得污泥颗粒在下落过程中不会再次凝结成团，在回转窑5的窑筒体51中的烘干效率更高。

在余热干燥塔3中，干燥过程产生的粉尘被旋风分离器41收集，粉尘收集后又被送入回转窑5中，然后粉尘随热风重新进入余热干燥塔3的塔身31中，包覆在湿污泥上下降后进入回转窑5中，上述过程循环进行。

③污泥的烘干或烧结。通过控制热风炉62的温度和回转窑5的转速、热风以及污泥流量可实现污泥的烘干或烧结。从余热干燥塔3落下来的污泥进入回转窑5中后，在回转窑5中通过热风炉62送来的热空气进一步进行烘干脱水；控制热风炉62输送热空气温度350℃，热空气流量15000m³/h，回转窑5的转速10～20r/min，污泥从窑尾部52的进料口52-1进入窑筒体51内后，随着窑筒体51的缓慢回转，又由于窑筒体51的窑尾部52高于窑头部53，污泥颗粒既沿着螺旋形通道在窑壁上进行翻滚，又沿着轴向从高端向低端移动，移动过程中与自下而上的热风相遇从而被烘干。污泥颗粒移动到窑头部53后，含水率约为40%，可以作为电厂燃料的原料；污泥经窑头部53的放料口53-3进入料斗55后，再进入集料罐63，经冷却处理后，烘干的污泥经集料罐63的下端放料口进入货车的货仓外运。

提高热风炉62的温度，即可降低污泥的含水率。将热风炉62温度提高至800～1000℃，污泥在圆周方向翻滚和轴向高端向低端复合运动中与800～1000℃热风相遇，传热过程中，污泥温度不断升高达到污泥自身燃点，污泥开始焚烧发热，保持高温800～1000℃的烧结，污泥焚烧发热后，热风炉62的温度就可以适当降低至400～600℃以节约能源。烧结后的污泥含水率7wt%左右，可作为商品出售给水泥厂作为熟料使用。

上述烘干或烧结过程中，热风炉62进入的热风在回转窑5的窑筒体51中进行热交换后，得到的余热进入余热干燥塔3的塔身31内对湿污泥进行第一次干燥操作。

④尾气处理。所述尾气为高温尾气，包括空气、余热干燥塔3内干燥过程产生的水蒸汽、回转窑5内高温热解产生的SO₂，NO_X，NH₃及HCl等气体以及回转窑5内污泥焚烧产生的烟气。回转窑5内高温热解产生的气体或污泥焚烧产生的烟气随着热风进入余热干燥塔3的塔身31中，在余热干燥塔3内被引风机61抽吸经旋风分离器41、引风机61进入除臭塔7的塔体71中，也就是说，干燥开始后，引风机61不断抽吸系统内的热气流，一方面实现气质接触达到换热蒸发，烘干脆水的目的；另一方面确保系统内保持负压，使烘干过程污泥产生的臭味不会外泄，并且在高温循环加热的态势下，臭分子的长链逐渐打断，慢慢变成小分子结构的碳水化合物。

配药罐73-10预先根据气体中的不同成分配置不同的反应液，本实施例的尾气中包含SO₂，NO_X，NH₃及HCl等气体，因此预先配置0.5M的氢氧化钠溶液。

启动循环泵73-3，关闭第二截止阀73-8，打开第三截止阀73-9，从而使得位于配药罐73-10中的氢氧化钠溶液依次经过第二管路73-7、三通接头73-5、集液管73-4、循环泵73-3和进液管道73-2后，自喷嘴73-1喷洒出来，从而与尾气中的SO₂，NO_X及HCl等气体进行中和反应。下落至塔体71底部的氢氧化钠溶液在除臭塔7的塔体71中积聚起来，当超过循环液出口71-1的高度后，则关闭第三截止阀73-9，打开第二截止阀73-8，使得塔体71中的氢氧化钠溶液从塔身71的循环液出口71-1流出至第一管路73-6，然后依次经过三通接头73-5、集液管73-4、循环泵73-3和进液管道73-2后，输送到喷嘴73-1喷至塔身71中，而在塔身71和循环喷淋系统73之间循环。每当氢氧化钠溶液消耗10wt%时，则关闭第二截止阀73-8，打开第三截止阀73-9，在循环泵73-3的作用下及时将配药罐73-10中的氢氧化钠溶液补充进循环使用的氢氧化钠溶液中。

上述尾气被引风机61送入除臭塔7的塔身71中后，由于引风机61的出气管61-2的出气口位于除臭塔7的下端，因此尾气在由下向上移动过程中，其中的SO₂，NO_X及HCl等气体与喷嘴73-1喷洒的反应液接触反应并成盐，而NH₃遇水后变成一水合氨与其它酸性气体反应变成铵盐；随着除臭塔7的塔身71中反应的不断进行，塔底盐溶液的浓度不断升高，盐溶液饱和后结晶析出从塔底排渣口71-2排出。尾气中的烟气被溶液洗涤后随溶液下降到塔底，随着洗涤过程的不断进行，形成尘土浆体，与盐晶体一起间歇式从排渣口71-2排出塔外。

由于进入除臭塔7的塔身71内的是高温气体，因此在与反应液接触时，高温气体传热于反应液，反应液中的部分水变成水蒸汽；这部分水蒸汽与进入除臭塔7的塔身71内的水蒸汽以及经洗涤、反应后的气体从除臭塔7的塔身71的塔顶出去进入气液分离器81，气体通过气液分离器81进入烟囱82排出，水蒸汽则冷凝后回到除臭塔7的塔身71内。

在上述中和除臭塔7的塔身71中进行的洗涤和除臭过程中，系统高温处理不掉的臭味如SO₂，NO_X，NH₃，HCl等气味，经循环泵的喷淋，确保气体能最大限度的顺流、逆流的不断洗涤，在液体中不断经过气液的接触反应，使臭气中的主要成分变成盐类结晶析出；各种药剂通过配药罐73-10随循环泵73-3的吸入不断使中和除臭塔7的塔身71中的反应液得到补充，高浓度的盐类结晶体及尘土浆体随底部旋液分离器间断式地排出。经过该系统的处理，实现了低炭零排放，也不会造成第二次污染。

Claims (10)

1.一种污泥资源化处理装置，其特征在于：包括集滤池（1）、污泥输送装置（2）、余热干燥塔（3）、旋风分离装置（4）、回转窑（5）、引风机（61）、热风炉（62）、集料罐（63）、除臭塔（7）、气液分离器（81）和烟囱（82）；

集滤池（1）包括池体（11）、上盖板（12）和滤网（13）；上盖板（12）设置在池体（11）上且位于池体（11）的上方；滤网（13）铺设在池体（11）内的四周池壁及池底上；

污泥输送装置（2）为螺杆泵，所述螺杆泵为单螺杆泵或双螺杆泵；螺杆泵（2）通过其安装座固定在集滤池（1）上；螺杆泵（2）的螺杆沿着泵壳的长度方向设置，螺杆泵（2）的进料口设置在泵壳的长度方向的一端，螺杆泵（2）由其泵壳的进料口的一端从上向下穿过集滤池（1）的池体（11）的上盖板（12），且螺杆泵（2）的进料口位于池体（11）的底部且位于滤网（13）的上方；螺杆泵（2）的出料口位于集滤池（1）的池体（11）外；

余热干燥塔（3）包括塔身（31）、粉碎装置（32）和齿刀（33）；粉碎装置（32）由电机（32-1）、杆轴（32-2）、轴承架（32-3）和刀片（32-4）组成；电机（32-1）固定在塔身（31）的顶板（31-1）上方；杆轴（32-2）、轴承架（32-3）、刀片（32-4）和齿刀（33）均设置在塔身（31）内部，且杆轴（32-2）的上端与电机轴的下端固定连接；轴承架（32-3）固定在塔身（31）的侧壁上，且轴承架（32-3）中的轴承与杆轴（32-2）的下端头相连；各刀片（32-4）分1至4层固定在杆轴（32-2）上；齿刀（33）的层数与刀片的层数相同，每层齿刀（33）位于相应一层刀片（32-4）的下方；每层齿刀（33）由其刀背固定在塔身（31）的塔壁的同一高度上；

旋风分离装置（4）包括旋风分离器（41）和闭风机（42），闭风机（42）的进料口与旋风分离器（41）相连，闭风机（42）的出料口也即旋风分离装置（4）的出料口；

回转窑（5）包括窑筒体（51）、窑尾部（52）、窑头部（53）、托轮托辊装置（54）、齿轮传动装置和料斗（55）；窑筒体（51）按照左高右低的方式设置；窑尾部（52）设有开口上的进料口（52-1）和开口向右的连接口；窑头部（53）设有开口向上的进料口（53-1）、开口向左的连接口、开口向下的放料口（53-2）以及开口向右的热风进口（53-3）；窑筒体（51）的左部端口与窑尾部（52）的连接口密封转动连接，窑筒体（51）的右部端口与窑头部（53）的连接口密封转动连接；托轮托辊装置（54）有2个，每个托轮托辊装置（54）均包括1个托轮（54-1）、2个托辊（54-2）和托辊支架（54-3）；2个托轮托辊装置（54）的托轮（54-1）分左右套固在窑筒体（51）上，每个托轮（54-1）坐落在相应的2个托辊（54-2）上，且各托轮（54-1）与相应的2个托辊（54-2）滚动配合；每个托轮托辊装置（54）的2个托辊（54-2）转动连接在相应的托辊支架（54-3）上，托辊支架（54-3）固定在固定物上；齿轮传动装置包括传动电机、减速装置、主动齿轮和从动齿轮；从动齿轮套固在窑筒体（51）上，主动齿轮与从动齿轮相啮合，传动电机、减速装置和主动齿轮依次相连形成传动链；

污泥输送装置（2）、余热干燥塔（3）、旋风分离器（41）、引风机（61）和除臭塔（7）之间依次经过管道相连；余热干燥塔（3）的放料口通过放料管路（96）与回转窑（5）的窑尾部（52）的进料口（52-1）相连通；旋风分离装置（4）的出料口通过管道与回转窑（5）的窑头部（53）的进料口（53-1）相连通；热风炉（62）的热风出口通过管道与回转窑（5）的窑头部（53）的热风入口（53-3）相连通；回转窑（5）的窑头部（53）的放料口（53-2）与料斗（55）的进料口相连，料斗（55）的出料口与集料罐（63）的进料口相连；气液分离器（81）的气液入口与除臭塔（7）的气液出口相连，气液分离器（81）的出气口通过管道与烟囱（82）的进气口相连。

2.根据权利要求1所述的污泥资源化处理装置，其特征在于：集滤池（1）还包括液下泵（14）和出水管道（15）；池体（11）的池底一侧设有凹坑（11-1），液下泵（14）放置在凹坑（11-1）中；所述滤网（13）由不锈钢网、棕榈网和不锈钢网三层网状材料依次叠合而成；集滤池（1）的上盖板（12）中央开有污泥进料口（12-1）；液下泵（14）的出水口与出水管道（15）的下端口相连，出水管道（15）由下向上依次穿过滤网（13）和上盖板（12）通到池外。

3.根据权利要求1所述的污泥资源化处理装置，其特征在于：将污泥输送装置（2）与余热干燥塔（3）连接在一起的管道为污泥输送管（91）；将余热干燥塔（3）与旋风分离器（41）连接在一起的管道为气液输送管（92）；余热干燥塔（3）还包括污泥管（34）和尘气管（35）；余热干燥塔（3）的塔身（31）的顶板（31-1）上开设有污泥进料口和尘气出口，污泥管（34）固定在顶板（31-1）的污泥进料口处；尘气管（35）固定在顶板（31-1）的尘气出口处；污泥管（34）进料口与污泥输送管（91）的一个端口相连，污泥输送管（91）的另一个端口与污泥输送装置（2）的出料口相连；尘气管（35）的出气口与气液输送管（92）的一个端口相连，气液输送管（92）的另一个端口与旋风分离器（41）的进气口相连通。

4.根据权利要求1所述的污泥资源化处理装置，其特征在于：将旋风分离器（41）与引风机（61）连接在一起的管道为抽气管道（93）；将引风机（61）与除臭塔（7）连接在一起的管道为排气管道（94）；除臭塔（7）包括塔体（71）和进气管（72）；进气管（72）从塔体（71）的顶部进气口通入塔体（71）中，并且进气管（72）的出气口位于塔体（71）内的下部；抽气管道（93）的一个端口与旋风分离器（4）的导气管（41-2）的出气口相连，抽气管道（93）的另一个端口与引风机（61）的进气口相连；排气管道（94）的一个端口与引风机（61）的出气口相连，排气管道（94）的另一个端口与除臭塔（7）的进气管（72）的进气口相连。

5.根据权利要求4所述的污泥资源化处理装置，其特征在于：除臭塔（7）还包括循环喷淋系统（73）、第四截止阀（74）和排渣管（75）；循环喷淋系统（73）包括喷嘴（73-1）、进液管道（73-2）、循环泵（73-3）、集液管（73-4）、三通接头（73-5）、第一管路（73-6）、第二管路（73-7）和配药罐（73-10）；喷嘴（73-1）位于塔体（71）内，且喷嘴（73-1）连接在进液管道（73-2）的出液口处，进液管道（73-2）从塔体（71）的侧壁伸出；进液管道（73-2）的进液口与循环泵（73-3）的出液口相连，循环泵（73-3）的进液口与集液管（73-4）出液口相连，集液管（73-4）的进液口与三通接头（73-5）的一个端口相连；三通接头（73-5）的第二个端口与第一管路（73-6）的出液口相连，第一管路（73-6）由相应的管道和串联在该管道中的第二截止阀（73-8）组成，第一管路（73-6）的进液口与塔体（71）的侧壁下部的循环液出口（71-1）处密闭固定连接；三通接头（73-5）的第三个端口与第二管路（73-7）的出液口相连，第二管路（73-7）由相应的管道和串联在该管道中的第三截止阀（73-9）组成，第二管路（73-7）的进液口伸入带有搅拌器的配药罐（73-10）的罐体内的下部；除臭塔（7）的塔体（71）的底部还设有排渣口（71-2），第四截止阀（74）由其进料口固定在塔体（71）的排渣口（71-2）处，排渣管（75）连接在第二截止阀（74）的出料口处。

6.根据权利要求1所述的污泥资源化处理装置，其特征在于：窑筒体（51）在按照左高右低的方式设置时，其中心轴线与水平面的交角为1～10度。

7.根据权利要求6所述的污泥资源化处理装置，其特征在于：窑筒体（51）的内壁上设有螺旋通道。

8.根据权利要求1所述的污泥资源化处理装置，其特征在于：放料管路（96）包括第一截止阀（96-1）和放料管（96-2）；第一截止阀（96-1）安装在余热干燥塔（3）的塔身（31）的底部放料口处，第一截止阀（96-1）由其进料口与塔身（31）的放料口密闭固定连接；放料管（96-2）的一个端口连接在第一截止阀（96-1）的出料口上，放料管（96-2）的另一个端口连接在窑尾部（52）的进料口（52-1）处。

9.一种如权利要求1至7之一所述污泥资源化处理装置干化污泥的方法，所述的处理装置的放料管路（96）包括第一截止阀（96-1）和放料管（96-2）；第一截止阀（96-1）安装在余热干燥塔（3）的塔身（31）的底部放料口处，第一截止阀（96-1）由其进料口与塔身（31）的放料口密闭固定连接；放料管（96-2）的一个端口连接在第一截止阀（96-1）的出料口上，放料管（96-2）的另一个端口连接在窑尾部（52）的进料口（52-1）处；所述的干化污泥的方法包括以下步骤：

①污泥的重力沉降：用污泥泵将污水处理厂产生的污泥从集滤池（1）的污泥进料口（12-1）送入集滤池1的池体（11）中，污泥中含有部分自由态水，在重力作用下，自由态水从集滤池（1）的池体（11）的四壁及池底的滤网（13）渗出污泥体系并慢慢汇集在底部凹坑（11-1）中，随着凹坑（11-1）中污水的增加，打开凹坑（11-1）中的液下泵（14），将污水从凹坑（11-1）中抽出；

②污泥的破碎及余热干燥：启动电机（32-1）、引风机（61）和热风炉（62），打开放料管路（96）的第一截止阀（96-1），集滤池（1）中已滤去自由态水的污泥由污泥输送装置（2）输送到余热干燥塔（3）的顶端污泥管（34），此时污泥为团块状，团状污泥在下降过程中，由高速旋转的刀片（32-4）和齿刀（33）进行破碎；

经粉碎后得到的污泥小颗粒在继续下降过程中，遇到从回转窑（5）的窑尾部（52）的进料口（52-1）出来的自下而上的高温气体，污泥中的水分被蒸发从而含水率不断降低；大部分污泥颗粒在重力作用下经放料管路（96）下落到回转窑（5）的窑尾部（52）的进料口（52-1）并进入回转窑（5）的窑筒体（51）内，另有一小部分污泥由于破碎并热风干燥后变成粉尘漂浮到余热干燥塔（3）的上方，被引风机（61）的抽力抽入旋风分离器（41）中进行除尘；

③污泥的烘干或烧结：从余热干燥塔（3）落下来的污泥进入回转窑（5）中后，在回转窑（5）中通过热风炉（62）送来的热空气进一步进行烘干脱水；控制热风炉（62）温度300℃～400℃，污泥颗粒从回转窑（5）的窑尾部（52）移动到窑头部（53）后，含水率为35%～45%；控制热风炉（62）温度为800～1000℃，污泥与800～1000℃热风相遇的传热过程中，污泥温度不断升高达到污泥自身燃点，污泥开始焚烧发热并保持高温800～1000℃烧结，污泥焚烧发热后，热风炉（62）的温度就降低至400～600℃以节约能源，烧结后的污泥含水率5%～10%；

④尾气处理：所述尾气为高温尾气，包括空气、余热干燥塔（3）内干燥过程产生的水蒸汽、回转窑（5）内高温热解产生的气体以及回转窑（5）内污泥焚烧产生的烟气，配药罐（73-10）预先根据气体中的不同成分配置不同的反应液，启动循环泵（73-3）；

尾气被引风机（61）送入除臭塔（7）后，从位于除臭塔（7）的下端的引风机（61）的出气管口由下向上移动过程中，与喷嘴（73-1）喷洒的反应液接触；高温尾气与反应液接触时，传热于反应液，反应液中的部分水变成水蒸汽，尾气中的烟气被溶液洗涤后随溶液下降到塔底，高温热解产生的气体与反应液反应后生成盐并溶解在水中；

经洗涤、反应后的气体以及塔内水蒸汽从除臭塔（7）塔顶出去进入气液分离器（81），气体通过气液分离器（81）进入烟囱（82）排出，水蒸汽则冷凝后回到除臭塔（7）内。

10.根据权利要求9所述的干化污泥的方法，其特征在于：污泥的破碎及余热干燥过程中，通过引风机（61）的抽力被抽入旋风分离器（41）中的还有污泥干燥过程中产生的水蒸汽；

在旋风分离器（41）的旋风重力的作用下，污泥粉尘旋集到旋风筒体（41-1）的底部，粉尘通过旋风分离器（41）下设置的闭风机（42）经回转窑（5）的窑头进料口（52）进入窑筒体（51）中；

从窑头部（53）的进料口（53-1）进入的粉尘进入窑内后，立即与热风炉（62）通入的热风混合变成含尘热风，含尘热风从回转窑（5）的窑头部（53）运动到窑尾部（52）再进入余热干燥塔（3）的塔身（31）中，余热干燥塔（3）中下降的污泥与高温含尘热风相接触，在热交换水分蒸发的过程中，热风中的粉尘包覆在了污泥颗粒上阻止下落过程中污泥再次凝结成团。

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