CN103553291B - 一种污泥低温干化处理系统及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污泥低温干化处理系统，包括依次连接的加药絮凝单元、浓缩脱水单元、剪切造粒单元、低温干化单元及出料包装单元，其中，所述加药絮凝单元包括絮凝池和设于絮凝池内的搅拌装置，所示浓缩脱水单元包括污泥脱水机，所述剪切造粒单元包括剪切造粒机，所述低温干化单元包括污泥低温干化机、风机以及热泵系统。其处理步骤包括：1）向污泥中投加絮凝剂，提升其脱水性能；2）对絮凝后的污泥进行脱水处理；3）对脱水后的污泥进行剪切造粒处理；4）造粒成型后的污泥于50-100℃下进行低温干化处理；5）对干化处理后的干泥进行真空成袋包装。本发明的处理系统占地面积小、设备化程度高，能耗低且处理过程中不产生二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及污泥处理系统及工艺，具体涉及一种针对废水处理过程中产生的污泥进行低温干化处理的系统及工艺，属于环保领域。
背景技术
污泥是污水处理过程的终端产物，是重要的污染源，若不加处理，将对大气、水体、土壤产生严重的污染，而且还会加快某些人类疾病的传播；随着我国经济进一步向纵深发展，污水处理所产生的污泥量会越来越大，随之污泥对环境污染的威胁亦愈来愈大；国家对污泥处理的要求及标准会愈来愈高。在众多的污泥处理技术中，干化、焚烧工艺是一项重要的技术，其基本过程是，对污泥进行浓缩、干化，最后焚烧，并对焚烧产生的热能加以回收；干化过程是该工艺的关键步骤，是主要的耗能所在，目前该过程存在能耗大，运行成本高，干化以及后续传输过程产生的粉尘易造成环境污染等问题，已难以适应新的形势，不能满足日益增加的污泥量以及越来越严格的环保要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种占地面积小、设备化程度高、能耗低且不产生二次污染的污泥低温干化处理系统，本发明还提供了一种利用上述系统对污泥进行处理的工艺。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种污泥低温干化处理系统，包括依次连接的加药絮凝单元、浓缩脱水单元、剪切造粒单元、低温干化单元及出料包装单元，其中，所述加药絮凝单元包括絮凝池和设于絮凝池内的搅拌装置，所示浓缩脱水单元包括污泥脱水机，所述剪切造粒单元包括剪切造粒机，所述低温干化单元包括污泥低温干化机、风机以及对污泥低温干化机内的湿热空气进行冷凝除湿并对其加热以使其得到循环利用的热泵系统，所述低温干化机、风机以及热泵系统形成封闭循环系统，所述污泥低温干化机包括一封闭式出料斗，所述出料包装单元通过管道与封闭式出料斗相连。
优选的是：所述污泥脱水机为叠螺式污泥脱水机。
优选的是：所述剪切造粒机包括至少一对辊轴及设于辊轴后方的一对切刀。
优选的是：所述污泥低温干化机内设有带网眼的网状传送带。
优选的是：所述出料包装单元包括与低温干化单元相连的真空室以及与真空室的顶部相连的真空泵，所述真空室与真空泵之间设有除尘装置，真空室下部设有气动刀阀，气动刀阀的下方设有包装袋。
优选的是：所述除尘装置为一级除尘装置或二级除尘装置。
一种污泥低温干化处理工艺，包括以下步骤：
1）向污泥中投加絮凝剂，强化其脱水性能；
2）对絮凝后的污泥进行脱水处理，使得污泥中的含水量降至70%以下；
3）对脱水后的污泥进行剪切造粒处理，使之形成厚度为2-10mm、长度为5-10cm的长条状结构；
4）造粒成型后的污泥在污泥低温干化机中于50-100℃下进行低温干化处理，使污泥中的含水量降至20%以下；
5）对干化处理后的干泥进行真空成袋包装。
优选的是：步骤1）中，所述絮凝剂的投加量为所需处理污泥量的0.01%～0.05%，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺PAM、聚合硫酸铝或聚合氯化铝。
优选的是：步骤4）中，所述污泥在污泥低温干化机的网状传送带上，利用循环热空气与污泥进行错流接触干化；所述网状传送带的网眼以步骤3）中剪切造粒处理得到的污泥块不泄露为限。
优选的是：所述步骤4）中，利用热泵系统对与污泥错流接触后的湿热空气依次进行冷凝与加热，经冷凝将湿热空气中的水分析出，然后进行加热，使其成为热的不饱和气体，以重新进入污泥低温干化机内继续对污泥进行干化，热泵系统在完成上述过程的同时，可以回收湿热空气冷凝时释放的热量，用于随后的加热过程，从而降低整个低温干化过程的能耗。
本发明的有益效果在于，相对于现有的污泥干化处理系统，本发明的污泥低温干化处理系统的低温干化处理单元为封闭式，无对外交换气体，可有效杜绝气味的发生；低温干化处理单元中热泵技术的应用显著降低了污泥干化的能耗，仅为常用污泥干化设备能耗的35%-50%，有效节约了成本；污泥干化彻底，最低含水率可达10%以下；此外，本发明的处理系统，设备化程度高、占地面积小，且整个运行过程无尘、防爆。
附图说明
图1示出了本发明所述污泥低温干化处理系统的结构框图；
图2示出了本发明所述低温干化单元中热泵的工作原理图；
图3示出了本发明中所述污泥低温干化机的工作原理图；
图4示出了本发明中所述的出料包装单元的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
如附图1所示，本发明所述的污泥低温干化处理系统，包括依次连接的加药絮凝单元、浓缩脱水单元、剪切造粒单元、低温干化单元及出料包装单元，其中，所述加药絮凝单元包括絮凝池及设于絮凝池内的搅拌装置，本发明中，所述絮凝池的体积为8～10m3，且絮凝池内按污泥处理量的0.01%～0.05%的重量加入絮凝剂，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺PAM、聚合硫酸铝或聚合氯化铝；加药絮凝单元的出水通过管道与浓缩脱水单元的入水口相连，所述浓缩脱水单元包括污泥脱水机，本发明中采用叠螺式污泥脱水机，其结构包括相互层叠设置的固定环和游动环，固定环和游动环之间的间隙为滤缝，一螺旋轴贯穿于所述固定环和游动环中，螺旋轴的前段为浓缩部，后段为脱水部，在螺旋轴的旋转推动作用下，污泥有浓缩部向脱水部移动，通过螺距变化以及背压的作用对污泥产生挤压，从而达到脱水的目的，水经游动环和固定环之间的滤缝过滤掉，而且，游动环的移动可实现对滤缝的自动清洗，污泥经浓缩脱水单元处理后，其含水率降低至70%左右。
浓缩脱水单元产生的出水通过管道返回至污水处理厂，所产生的泥通过管道连接至剪切造粒单元；所述剪切造粒单元包括滚压剪切造粒机，所述滚压剪切造粒机包括切刀以及至少一对辊轴，污泥在辊轴的作用下挤压成片，随后由设置于辊轴后方的一对切刀对其进行横向和纵向剪切，将污泥处理成厚度为2-10mm，长度为5-10cm的长条状结构；剪切造粒单元形成的污泥块通过传送带输送至低温干化单元，所述低温干化单元包括污泥低温干化机、风机以及对污泥低温干化机内的湿空气进行冷凝除湿并对冷凝放出的热量进行回收且回用于对冷凝后的空气的加热的热泵系统，加热后的空气重新用于对污泥进行干化，从而空气得以循环利用；所述低温干化机、风机以及热泵系统形成封闭循环系统；所述污泥低温干化机内设置有带网眼的网状传送带，所述网眼的大小以剪切造粒单元所造粒成型的污泥块不泄露为限，所述热泵系统包括压缩机41、冷凝器42、节流阀43和蒸发器44，本单元利用热泵原理，以空气为载体，通过热泵系统进行能量和物质的转移，如图2和图3所示，低温干化单元的工作过程如下：
水分传递：在污泥低温干化机的干燥箱体中，热干空气与湿污泥接触，湿污泥中的水分挥发扩散到热干空气中，热干空气变成湿热空气，湿热空气携带水分进入除湿段（冷换热器），通过降温冷凝作用，可将污泥的温度最低降至5℃，脱除湿热空气中的水分，空气本身变为低温饱和湿空气，随后经热换热器对其进行加热，使得湿冷空气转变成热干空气重新循环回到污泥低温干化机中；
能量的传递：热干空气将能量传导给污泥中的水分，水分吸热挥发到空气中，热泵将湿空气制冷导致水分凝结，随后吸收冷凝过程释放出的热量通过热介质对低温空气进行加热，多余能量传导给外界空气。
低温干化单元内运行的工质，在蒸发器44中吸取污泥低温干化机内排出湿热空气中的热量，从低压液态工质蒸发成低温低压汽态工质，经压缩机41增压成为高温高压的汽态工质；在冷凝器42中，高温高压的汽态工质放出热量加热进入污泥低温干化机内的干空气，而工质本身成高温高压液态工质；通过节流阀43的作用，降低了压力和温度，成为低压低温液态工质，再度进入蒸发器44中吸收湿热气体的热量，如此反复循环将低温热量输送到高温介质中去，形成循环热泵系统。
低温干化处理单元产生的出水通过管道返回至污水处理厂中，产生的干泥经传送带传送至污泥低温干化机的封闭式出料斗中，并通过管道连接至出料包装单元进行出料包装，如图4所示，本发明所述的出料包装单元包括通过管道与低温干化单元的出料斗51相连的真空室52以及与真空室52的顶部相连的真空泵53，所述真空室52与真空泵53之间还设有除尘装置54，所述除尘装置54为一级除尘装置或二级除尘装置，真空室52下部设有气动刀阀55，以控制真空室内物料的排出，气动刀阀55的下方还设有包装袋56。所述出料包装单元的工作原理为：在真空泵53的抽真空作用下，带动低温干化单元出料斗51中的污泥进入真空室52中，根据真空室52内污泥量的多少，控制气动刀阀55的开闭，使得真空室52内的污泥进入真空室52下方的包装袋56内，完成整个出料包装工序。由于整个出料包装工序为封闭过程，因而有效地杜绝了扬尘的发生，同时还有利于后续的运输。本发明所述的污泥低温干化处理系统还包括用于输送污泥的输送管道及提升泵。
以上述污泥低温干化处理系统，对污泥进行处理，其处理过程包括以下处理步骤：
1）来自二沉池的污泥经泵提升进入加药絮凝单元的絮凝池中，按污泥处理量的0.01%～0.05%的量相絮凝池中加入絮凝剂；
2）经絮凝后的污泥进入浓缩脱水单元，经脱水机脱水，使得污泥中的含水率降至70%以下，脱水机的产水返回至污水处理厂中；
3）经浓缩脱水单元脱水处理后的污泥进入剪切造粒单元，对污泥进行剪切造粒，使之形成厚度为2-10mm、长度为5-10cm的长条状结构；
4）造粒成型后的污泥进入低温干化单元，置于网状传送带上于50-100℃下经过污泥低温干化机箱体，与进入箱体的热风错流接触，污泥中的水分被蒸发，使得污泥中的含水量降至20%以下，低温干化产生的水返回至污水处理厂中；
5）经干化处理后的干泥进入到出料包装单元在密闭真空条件下低污泥进行成袋包装。
实施例1
以上述的污泥低温干化处理系统及工艺，对某污水厂在污水处理过程中产生的含水率为98%的污泥进行处理，处理量：75吨/天，其中，絮凝池的体积为10m3，叠螺式污泥脱水机型号为MDQ-204，安装尺寸为2800×2100×2050mm，功率为2.35kw，污泥低温干化机主体为一干燥箱体，与热泵、风机封闭式连接，箱体外形尺寸为1200×2400×1800mm，内部网带宽1.2m，长6m，绝干污泥最大处理量为100kg/h，总功率为50kw，抽真空出料包装机总功率为2.1kw。
污泥低温干化处理过程为：1）含水率为98%的污泥经泵提升进入加药絮凝单元的絮凝池中，按所需处理的污泥量向絮凝池内投入0.03%的絮凝剂PAM，在搅拌桨的作用下，污泥液发生絮凝；2）絮凝后的污泥液经泵提升进入浓缩脱水单元中的叠螺式污泥脱水机中进行脱水，使得污泥中的含水量小于70%，其产水返回至污水处理厂的入口，3）经脱水处理后的污泥进入剪切造粒单元的滚压剪切造粒机中进行剪切造粒处理，将污泥处理成厚度为2-10mm，长度为5-10cm的长条状结构；4）经剪切造粒后的污泥块进入到低温干化单元的污泥低温干化机中进行低温干化处理，利用热泵对污泥低温干化机内空气进行加热，对湿热空气进行冷凝，且回收冷凝放出的热量并用于加热污泥低温干化机内的循环空气，使得污泥中的含水量降至20%以下，低温干化温度50℃，污泥低温干化机风速1.0m/s，网带的传输速度10m/h，低温干化产生的出水返回至污水处理厂的入口；5）经低温干化后的污泥块进入出料包装单元进行真空包装。处理过程中，污泥含水量的变化如表1所示：
表1污泥含水量的变化
| 项目 | 初始污泥 | 浓缩脱水后 | 低温干化后 |
| 污泥量/(吨/天) | 75 | 5 | 1.8 |
| 含水率/% | 98 | 70±2 | 17±1 |
本系统连续稳定运行一个月后，检测结果表明，低温干化后的污泥含水量可稳定地保持在低于20%的水平。
本发明已通过优选的实施方式进行了详尽的说明。然而，通过对前文的研读，对各实施方式的变化和增加也是本领域的一般技术人员所显而易见的。申请人的意图是所有这些变化和增加落在了本发明权利要求的保护范围中。本文中使用的术语仅为对具体的实施例加以说明，其并非意在对发明进行限制。除非另有定义，本文中使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）均与本发明所属领域的一般技术人员的理解相同。公知的功能或结构出于简要和清楚的考虑或不再赘述。
Claims (10)
1.一种污泥低温干化处理系统，其特征在于：包括依次连接的加药絮凝单元、浓缩脱水单元、剪切造粒单元、低温干化单元及出料包装单元，其中，所述加药絮凝单元包括絮凝池和设于絮凝池内的搅拌装置，所示浓缩脱水单元包括污泥脱水机，所述剪切造粒单元包括剪切造粒机，所述低温干化单元包括污泥低温干化机、风机以及对污泥低温干化机内的湿热空气进行冷凝除湿并对其加热以使其循环利用的热泵系统，所述低温干化机、风机以及热泵系统形成封闭循环系统；所述污泥低温干化机包括一封闭式出料斗，所述出料包装单元通过管道与封闭式出料斗相连。
2.根据权利要求1所述的污泥低温干化处理系统，其特征在于：所述污泥脱水机为叠螺式污泥脱水机。
3.根据权利要求1所述的污泥低温干化处理系统，其特征在于：所述剪切造粒机包括至少一对辊轴及设于辊轴后方的一对切刀。
4.根据权利要求1所述的污泥低温干化处理系统，其特征在于：所述污泥低温干化机内设有带网眼的网状传送带。
5.根据权利要求1所述的污泥低温干化处理系统，其特征在于：所述出料包装单元包括与低温干化单元相连的真空室以及与真空室的顶部相连的真空泵，所述真空室与真空泵之间设有除尘装置，真空室下部设有气动刀阀，气动刀阀的下方设有包装袋。
6.根据权利要求5所述的污泥低温干化处理系统，其特征在于：所述除尘装置为一级除尘装置或二级除尘装置。
7.一种污泥低温干化处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：
1）向污泥中投加絮凝剂，强化污泥的脱水性能；
2）对絮凝后的污泥进行脱水处理，使得污泥中的含水量降至70%以下；
3）对脱水后的污泥进行剪切造粒处理，使之形成厚度为2-10mm、长度为5-10cm的长条状结构；
4）造粒成型后的污泥在污泥低温干化机中于50-100℃下进行低温干化处理，使污泥中的含水量降至20%以下；
5）对干化处理后的干泥进行真空成袋包装。
8.根据权利要求7所述的污泥低温干化工艺，其特征在于：步骤1）中，所述絮凝剂的投加量为所需处理污泥量的0.01%～0.05%，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝或聚合氯化铝。
9.根据权利要求7所述的污泥低温干化处理工艺，其特征在于：步骤4）中，所述污泥在污泥低温干化机的网状传送带上，利用循环热空气与污泥进行错流接触干化。
10.根据权利要求7所述的污泥低温干化处理工艺，其特征在于：所述步骤4）中，利用热泵系统对污泥低温干化机内的空气进行加热、对湿热空气进行冷凝，对冷凝放出的热量进行回收并用于循环空气的加热。
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Denomination of invention: A sludge low temperature drying treatment system and process Effective date of registration: 20210324 Granted publication date: 20150520 Pledgee: Beijing Beitou Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: BEIJING BIOTECHINA ENVIRONMENT Corp.,Ltd. Registration number: Y2021990000256 |
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