一种污泥干化系统
技术领域
本发明涉及干燥技术,具体涉及一种污泥干化系统。
背景技术
目前,工业废水排放带来的城市污泥逐渐成为一个严峻环境问题,但是,国内污水处理厂的处理速度远远赶不上污水的产量,造成环境污染。
现有的污水处理方法是对污水中的污泥进行干化,一般包括直接热干化和间接热干化的方式。其中:
直接热干化是热对流干化技术的应用。热介质加热后进入干化机中与污泥直接接触混合,污泥升温,水分蒸发。在此过程中热介质与污泥直接接触而受到污染,排出的废蒸汽及废水需经无害化处理后排放。这种干化方式存在以下问题:(1) 热能无法回收利用,热能浪费严重;(2)尾气排放量大,增加二次污染。
其他间接热干化方式也一般存在以下问题:(1)现有间接干化设备采用单通道设计,体积庞大,占地面积大;(2)湿污泥在干化过程中减量化程度较大,单通道干燥机尾段常出现污泥体积急剧减少的情形,尾段热空气比例增加。因筒内需为微负压环境将筒内的水蒸汽抽出处理,尾段带走的多余热空气导致了热能的浪费,热能利用率低;(3)污泥在干化过程中,单通道设计使得干化进程中筒内各部分水蒸汽浓度变化不大导致污泥的干化效率不高;(4)采用单油路(热载体导热油)设计,干燥过程中油温不可调整,影响热能的最佳利用效果;(5)大部分干燥器无法将热介质进行循环利用。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种污泥干化系统,能循环利用热油,还能回收利用排出的热废气,提升热能利用率及污泥干化效率。
本发明的目的采用如下技术方案实现:
一种污泥干化系统,包括用于污泥脱水的压滤机、用于污泥存储的储泥斗、用于加热干化污泥的污泥干燥机、用于回收废气的热能的蒸汽冷凝器、用于对废气除臭的除臭塔和用于加热热油的导热油炉,所述压滤机的出口与储泥斗的入口相连,储泥斗的出口与污泥干燥机的入料端相连,所述污泥干燥机包括至少两层由上至下层叠的干燥箱及分别位于干燥箱内的干燥装置,每个干燥箱均具有用于通入污泥的所述入料端、用于输出污泥的出料端、用于排出废气的排气端,每个干燥装置具有往干燥装置通入热油的进油口和输出热油的出油口;各干燥箱以入料端和出料端连接,并以该连接点作为串接点串接连通;每个排气端串联后与蒸汽冷凝器的进气口相连,蒸汽冷凝器的出气口与除臭塔的进气口相连,每个进油口汇流连接至导热油炉的出油端,每个出油口汇流连接至导热油炉的进油端。
优选地,所述干燥装置为螺旋推进器,干燥箱外包裹有用于保温的槽缸,所述入料端和出料端贯穿干燥箱和槽缸的对应位置,所述螺旋推进器包括可调转速的旋转驱动装置及由旋转驱动装置驱动旋转的至少一个螺旋杆,每个螺旋杆的杆体内设有输油管路,该输油管路具有所述进油口和所述出油口,每个进油口分别经过各自的一个调节阀门后汇流连接至导热油炉的出油端,进油口和出油口位于杆体的同一端;所述槽缸的前壁、后壁及底壁均为中空结构,形成油腔,槽缸的前壁和后壁分别开有入油口和排油口,入油口一侧经油腔与排油口连通,入油口另一侧经一导管与出油口连通。
优选地,所述螺旋杆的杆体外侧面设有螺旋叶片,螺旋叶片内中空形成螺旋油道,所述进油口经一第一连接油道与螺旋油道的一端连通,螺旋油道的另一端经一第二连接油道与出油口连通;所述第一连接油道、螺旋油道和第二连接油道构成所述输油管路。
优选地,所述进油口为多个,并以螺旋杆的旋转中心轴为中心线轴对称分布;第一连接油道为与进油口数量对应的多个,并沿螺旋杆的长度方向向内延伸。
优选地,所述螺旋杆的杆体内设为中空隔热腔,所述第二连接油道由螺旋杆的杆体的一端向中空隔热腔内悬空伸出,该第二连接油道的伸出端与出油口连通。
优选地,所述螺旋推进器还包括传动机构,所述旋转驱动装置经过传动机构与螺旋杆传动连接。
优选地,每个所述螺旋杆的杆体包括主动转动杆和从动转动杆,所述螺旋叶片包括设于主动转动杆外侧面的主动螺旋叶片以及设于从动转动杆外侧面的从动螺旋叶片,主动螺旋叶片的旋向与从动螺旋叶片的旋向相反,主动螺旋叶片与从动螺旋叶片啮合;所述传动机构包括主动齿轮、从动齿轮,旋转驱动装置的旋转输出端固定插至主动齿轮的中心,从动齿轮与主动齿轮啮合,主动转动杆和从动转动杆均沿干燥箱的长度方向与干燥箱可转动地连接,主动转动杆固接于主动齿轮的中心,从动转动杆固接于从动齿轮的中心。
优选地,所述主动转动杆和从动转动杆的两端分别由槽缸的两端伸出,所述槽缸的两端开有供主动转动杆和从动转动杆穿过的开孔。
优选地,所述槽缸的两端分别设有左挡板和右挡板,所述开孔分别位于左挡板和右挡板中;所述槽缸包裹有用于隔热的铁皮套。
优选地,所述干燥箱包括槽体和封盖在槽体的槽口上的上盖板,所述入料端由上盖板中向上伸出,并贯穿槽缸;所述出料端由槽体的槽底向下伸出,并贯穿槽缸;所述排气端由上盖板上伸出。
相比现有技术,本发明的有益效果在于:
(1)本发明的压滤机为污泥提供的脱水预处理,在经过储泥斗的存储并向外输送至污泥干燥机干燥,该污泥干燥机加热干燥后经排气孔排出的热废气将通入蒸汽冷凝器,在该蒸汽冷凝器中加热冷水形成热水供回收利用,同时废气最后进入除臭塔除臭至达标后排放,无污染,该过程实现了热能的回收利用,利于环保,而且,通入干燥装置中的热油经导热油炉循环加热,实现了热介质的循环使用,防止热能浪费。
(2)本发明的干燥箱为长条形,并由上至下层叠,大大减小了体积,占地面积小;
(3)本发明通过导热油炉则可调节通入干燥装置中的温度,便于灵活调节干化速率;
(4)本发明采用具有输油管路的螺旋杆,使螺旋杆对污泥搅拌的同时可通过流经输油管路的高温热油来接触污泥,将热油的热量传输给污泥,提供污泥干化所需主要的热量,同时,螺旋杆的转动过程使得螺旋杆与污泥接触面积大大增加,加块了污泥的干化速度,提高了干化效率,适用于大量连续的污泥处理;同时,流出螺旋杆的热油还可在槽缸的油腔中对干燥箱保温,防止通入螺旋杆的热油往外界的散热过快,并提升了热能利用率;
(5)本发明的螺旋杆为两个,主动转动和从动转动杆异向转动,能够实现搅拌污泥的效果,使污泥受热更均匀,进一步提高干化效率;
(6)本发明的第一连接油道、螺旋油道、第二连接油道的设置,能够使热油在螺旋杆的杆体内循环流动,实现热油余温的多次利用,再次进一步提高污泥的干化效率;
(7)本发明的通过入料端通入污泥,利用热油作为导热介质,对污泥提供热量后,热油自身可方便循环利用,污泥产生的废气将由排气端排出,干化后的污泥由出料端排出。
(8)本发明污泥干燥机的层叠结构中,通过对各个旋转驱动装置的转速调节,来调节各层的螺旋杆的转速,进而控制各层的污泥处理量;而且,通过调节各个调节阀门来通过调节进入各层输油管路的热油流量,进而控制各层的供热量;经过调整该污泥处理量和热油流量,则可根据污泥不同的干化时间段,制造具有针对性的干化条件,达到最优的干化与节能效果。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1为本发明污泥干化系统连接示意图;
图2为本发明污泥干燥系统的层层推进干化示意图;
图3为本发明污泥干化系统的干燥箱内部结构示意图之一;
图4为本发明污泥干化系统的干燥箱内部结构示意图之二;
图5为本发明污泥干化系统的上盖板的结构示意图;
图6为本发明污泥干化系统的槽缸的结构分解图;
图7为本发明槽缸的截面图;
图8为本发明输油管路的结构示意图之一;
图9为本发明输油管路的结构示意图之二;
图10为本发明主动转动杆的端部的示意图。
图中:100、压滤机;200、储泥斗;300、污泥干燥机;400、蒸汽冷凝器;500、除臭塔;600、导热油炉;1、变频电机;2、传动机构;3、螺旋推进器;4、干燥箱;41、槽体;42、上盖板;5、排油口;6、左挡板;7、入油口;8、右挡板;9、铁皮套;10、槽缸;11、油腔;12、主动齿轮;13、从动齿轮;14、从动螺旋叶片;15、主动螺旋叶片;16、第一连接油道;17、第二连接油道;18、进油口;19、螺旋油道;20、出油口;21、中空隔热腔;22、入料端;23、排气端;24、出料端;25、输油管路;26、主动转动杆;27、从动转动杆;28、开孔。
具体实施方式
如图1~2所示的一种污泥干化系统,包括用于污泥脱水的压滤机100、用于污泥存储的储泥斗200、用于加热干化污泥的污泥干燥机300、用于回收废气的热能的蒸汽冷凝器400、用于对废气除臭的除臭塔500和用于加热热油的导热油炉600,压滤机100的出口与储泥斗200的入口相连,储泥斗200的出口与污泥干燥机300的入料端相连,污泥干燥机300包括至少两层由上至下层叠的干燥箱4及分别位于干燥箱4内的干燥装置,每个干燥箱4均具有用于通入污泥的入料端22、用于输出污泥的出料端24、用于排出废气的排气端23,每个干燥装置具有往自身通入热油的进油口18和输出热油的出油口20;各干燥箱4以入料端22和出料端24连接,并以该连接点作为串接点串接连通;每个排气端22串联后与蒸汽冷凝器400的进气口相连,蒸汽冷凝器400的出气口与除臭塔500的进气口相连,每个进油口18汇流连接至导热油炉600的出油端,每个出油口20汇流连接至导热油炉600的进油端。
附带有污水的污泥先通过压滤机100进行脱水,本例采用常规的污泥板框压滤机,以离心脱水、板框压滤、带式脱水机的机械脱水模式,将污泥含水率降至“80%~60%”。储泥斗200内设有用于输送污泥的输送装置,将污泥从压滤机100中输入储存,并将储存的污泥输出至污泥干燥机300。污泥在各个干燥箱4中的干燥装置中得到层层推进干燥。干燥过程中所使用的热介质——热油,将以导热油炉600持续升温加热,并通过导热油炉600来调控热油的温度,进而调控污泥干化的速率和干化效果,污泥经干化后,含水率明显降低,可将污泥含水率降至30%以下,最下层干燥箱4的出料端24输出的干污泥可经运泥车运走。干燥过程中产生的热废气经由排气口23排出,该热废气可加热蒸汽冷凝器400中的通入的冷水,将冷水加热成热水供回收利用,废气温度可降至40℃左右。由蒸汽冷凝器400回收热能后的废气进入除臭塔500除臭后排放达标尾气,除臭塔500可选择包括活性炭吸附塔,生物除臭过滤、化学药剂除臭、电离除臭等设备。
为提升污泥的干化效果及提升污泥干化速率,如图3~6所示,本例的干燥装置为螺旋推进器3,干燥箱4外包裹有用于保温的槽缸10,入料端22和出料端24贯穿干燥箱4和槽缸10。螺旋推进器3包括可调转速的旋转驱动装置及由旋转驱动装置驱动旋转的至少一个螺旋杆,本例的旋转驱动装置包括变频电机1,其转速可调,也可增加与该变频电机1配合使用的减速箱,也可采用旋转液压缸等旋转动力装置;螺旋杆在本例中仅为一个,也可以根据干化需求设置为一个以上的任意数量。如图8~9所示,每个螺旋杆的杆体内设有输油管路25,该输油管路25具有出油口20和用于通入热油的进油口18,每个进油口18分别经过各自的一个调节阀门(图中未示出)后汇流连接至导热油炉600的出油端,使各层输油管路25的热油供油量独立可调。进油口18和出油口20位于杆体的同一端,可配合动密封旋转接头来与导热油炉600实现同一端进出油的连接;如图7所示,槽缸10的前壁、后壁及底壁均为中空结构,形成油腔11,槽缸10的前壁和后壁分别开有入油口7和排油口5,入油口7一侧经油腔11与排油口5连通,入油口7另一侧经一导管(图中未示出)与出油口20连通。
通过对各个旋转驱动装置的转速调节,来调节各层的螺旋杆的转速,进而控制各层的污泥处理量;而且,通过调节各个调节阀门来通过调节进入各层输油管路25的热油流量,进而控制各层的供热量;经过调整该污泥处理量和热油流量,则可根据污泥不同的干化时间段,制造具有针对性的干化条件,达到最优的干化与节能效果。
污泥经入料端22进入干燥箱4,在螺旋杆的转动下被充分、均匀搅拌,同时,热油经进油口18进入螺旋杆的输油管路25,经螺旋杆加热污泥,使污泥在搅拌过程中得到受热干化,热油经出油口20后经过入油口7进入油腔11,加热槽缸10来对干燥箱4内的污泥保温,发挥热油的余温,热油最后经排油口5输出。由于螺旋杆的不断旋转,使污泥不间断地从入料端22进入干燥箱4,干化后的污泥从出料端24排出,实现污泥的连续、高效干化。热油在导热油炉600升温后又可返回进入进油口18循环利用。本例在导管接口处配有常规动态密封旋转接头,以使热油在螺旋杆的转动过程中仍可顺利密封地输入输出。
如图6所示,为提升槽缸10的保温效果,可在槽缸10外包裹用于隔热的铁皮套9,进一步可在铁皮套9中加设耐高温的石棉。
为增强热油对污泥的热传导效率,螺旋杆的杆体外侧面设有螺旋叶片,如图8~9所示,螺旋叶片内中空形成螺旋油道19,进油口18经一第一连接油道16与螺旋油道19的一端连通,螺旋油道19的另一端经一第二连接油道17与出油口20连通;第一连接油道16、螺旋油道19和第二连接油道17构成上述输油管路25。在第一连接油道16和第二连接油道17的作用下,输油管路25得到弯折迂回,在螺旋油道19的作用下,输油管路25得到螺旋绕弯,使螺旋杆得到充分、均匀的受热,进而加大了污泥的受热面积。
如图10所示,本例将进油口18设为多个,并以螺旋杆的旋转中心轴为中心线轴对称分布;第一连接油道16为与进油口18数量对应的多个,并沿螺旋杆的长度方向向内延伸。
如图9所示,为防止热油在螺旋油道19和第二连接油道17中互相影响而降低了螺旋叶片的温度,螺旋杆的杆体内设为中空隔热腔21,第二连接油道17由螺旋杆的杆体的一端向中空隔热腔21内悬空伸出,该第二连接油道17的伸出端与出油口20连通。在第二连接油道17中回流的、较低温度的热油被中空隔热腔21隔离,保证螺旋叶片得到热油较高的温度。
如图3~4所示,本例的螺旋推进器3还包括传动机构2,旋转驱动装置经过传动机构2与螺旋杆传动连接。每个螺旋杆的杆体包括主动转动杆26和从动转动杆27,螺旋叶片包括设于主动转动杆26外侧面的主动螺旋叶片15以及设于从动转动杆27外侧面的从动螺旋叶片14,主动螺旋叶片15的旋向与从动螺旋叶片14的旋向相反,主动螺旋叶片15与从动螺旋叶片14啮合;传动机构2包括主动齿轮12、从动齿轮13,旋转驱动装置的旋转输出端固定插至主动齿轮12的中心,从动齿轮13与主动齿轮12啮合,主动转动杆26和从动转动杆27均沿干燥箱4的长度方向与干燥箱4可转动地连接,主动转动杆26固接于主动齿轮12的中心,从动转动杆27固接于从动齿轮13的中心。本例的旋转驱动装置为变频电机1,旋转输出端为该变频电机1的输出轴。
变频电机1驱动主动齿轮12转动,带动从动齿轮13转动,进而使主动转动杆26和从动转动杆27异向转动,主动螺旋叶片15和从动螺旋叶片14也异向转动,进一步利于均匀搅拌污泥,提升搅拌效率。由于主动转动杆26、从动转动杆27、主动螺旋叶片15、从动螺旋叶片14内均有热油通过,因此污泥得到了更多的受热面积,进一步提升干化效率。主动齿轮12和从动齿轮13也可设为椭圆齿轮,使主动转动杆26和从动转动杆27在转动过程中传动比时刻变化,利于主动螺旋叶片15和从动螺旋叶片14相对挤压粉碎污泥。
主动转动杆26和从动转动杆27的两端分别由槽缸10的两端伸出,槽缸10的两端开有供主动转动杆26和从动转动杆27穿过的开孔28。槽缸10的两端分别设有左挡板6和右挡板8,开孔28分别位于左挡板6和右挡板8中。
本例的干燥箱4包括槽体41和封盖在槽体41的槽口上的上盖板42,入料端22由上盖板42中向上伸出,并贯穿槽缸10;出料端24由槽体41的槽底向下伸出,并贯穿槽缸10;如图5所示,排气端23由上盖板42上伸出。
工作时,如图2所示,污泥干燥机300的层层推进干燥流程如下:污泥在顶层的干燥箱4中由左侧的入料端22被螺旋推进器3推进至右端的出料端24,干燥后污泥体积减少,但是程度不明显,干燥箱4内体积仍然大部分占满污泥,由抽排作用带走的热量不多。当污泥进入下一层干燥箱4时,可降低该层干燥箱4内的螺旋推进器的变频电机1转速(与顶层相比的转速),使该处污泥呈现“堆积”现象,在慢转速的情况下,该层干燥箱4内体积仍然可以大部分占满污泥,减少空气的相对体积从而减少因抽排带走的热量。以此类推后续各层运行情况,系统可以始终保持各层干燥箱4大部分体积均有污泥占据,减少因蒸汽冷凝器400抽排热废气带走的热量损失,保证干燥箱4内的温度达到干化污泥的要求。如图1~2所示,本例将干燥箱4设为四层,也可根据污泥的湿度、热油温度的条件来设为两层以上的任意数量。
在每个螺旋推进器3中,污泥从入料端22穿过槽缸10进入干燥箱4内,伴随变频电机1驱动下的螺旋杆的旋转,污泥自入料端22处被螺旋杆向出料端24处推进,在此过程中,污泥由于受输油管路25内热油加热而水分蒸发得到干化,到达出料端24处的污泥已得到干化,污泥加热使产生的废气经排气端23排出。同时污泥在推进的过程中受到螺旋杆的搅拌,使污泥受热均匀且不至于结块。
热油循环油路:主动转动杆26和主动螺旋叶片15上的热油工作原理与从动转动杆27和从动螺旋叶片14上的热油工作原理相同,在此选用主动转动杆26和主动螺旋叶片15内的油路进行说明。
热油由进油口18进入第一连接油道16,其中,本例的进油口18在主动转动杆26的杆端上均匀分布有六个,热油进入第一连接油道16后进入螺旋油道19,热油在螺旋油道19中流动且与主动螺旋叶片15外部的污泥实现热交换,而后热油进入第二连接油道17后回流,经出油口20离开主动转动杆26。然后热油再经由导管将导入槽缸10的入油口7,从而热油进入油腔11中,实现热油余温的二次利用,最后经槽缸10的排油口5流出。再将热油引导入导热油炉600升温,再次引导回进油口18,实现热油循环利用。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式,不能以此来限定本发明保护的范围,本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。