CN104150739B - 一种无机物细粒污泥的干化方法与移动式干化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无机物细粒污泥的干化方法与移动式干化装置，利用微波的选择性吸收特点，微波是干化主要手段而非辅助措施，并且本发明的方法不需针对特定种类的无机物细粒污泥。本发明实现高效除水，除水效率最优可达1.6公斤水/kWh；简化了现有的采用多种手段与微波技术结合进行干化的方法，降低了生产成本，提高了效益；通过热交换器的装置的设置能够有效的循环利用热量，提高能量循环利用率；所设计的设备与现有技术相比，体积较小，总体体积可以车载移动，便于在任何地点对污泥进行干化处理，方便灵活。

Description

一种无机物细粒污泥的干化方法与移动式干化系统

技术领域

本发明涉及一种利用微波实现已脱水无机物细粒污泥的进一步干化方法和移动式系统，属于固废减量化与资源化利用技术领域。

背景技术

无机物细粒污泥是指污泥中水份含量超过90%，绝干污泥中固体中无机物含量大于95%的污泥。降低污泥的含水率一般包括脱水和干化两个环节。通过脱水可将含水率大于90%的污泥降低到含水率50%-65%，然后通过干化将污泥含水率进一步降低到5%-35%。脱水技术主要包括直接机械脱水、添加调理剂脱水、微波辅助脱水、电渗透脱水、超声辅助脱水和酶工程脱水等，相关研究与应用技术众多。

目前的干化设备规模大、投资大，而且主要采用外热源通过对流、辐射和传导换热等方式，由外而内逐步减少污泥的含水率至要求水平。受制于传统加热能量利用效率低的本质，污泥干化能耗高居不下，只有达到一定规模后才可能达到能效和收支平衡，非绝大多数污水处理厂可以承担。所以，污泥干化在目前主要还是采取自脱水地运输到干化地的方式。但是脱水处理后污泥仍含水50%-65%，每吨绝干污泥的运输成本高启，而且运输过程中渗滤的发生也会形成大范围污染。

现有技术CN1762863A公开了一种污泥干化、资源化工艺、CN203033865U公开了一种城市生活污水处理污泥微波诱导干化装置，CN203346241U公开了一种微波强化太阳能中水高温双源热泵干化污泥系统，CN101875530A公开了一种污泥热干化方法与装置，都公开了利用微波进行干化处理，但是这里面微波的作用仅仅是利用常规的对微生物细胞破壁，释放其中束缚水，是辅助的手段。

现有技术CN102849905B油污泥热处理的实验方法，其所用微波反应器仅2-3L，是实验室研究用的设备，产业化水平比较低，无法考虑微波能利用的经济性。

现有技术CN102826729A公开了一种油基钻井液废弃物电磁微波处理系统及方法，其关键方法是利用光波辐射预热至80度、电磁振荡使物料升温至150度并使水分全部蒸发，微波的作用只是把水分蒸干后的含油物料中的油蒸发出来，其微波不是用于蒸发水。

采用以上方式进行干化处理，其最高温度一般都低于200℃，干化能耗高、干化效率低。

发明内容

1、本发明的目的在于解决现有技术中干化方法需采用其他方式与微波方式结合才能达到干化率要求，成本较高，且设备较庞大的问题，而提出的一种单独利用微波实现已脱水无机物细粒污泥的进一步干化方法和移动式干化装置，满足后续处理处置需求，具有环境保护和经济利用的双重效应。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

无机物细粒污泥移动式干化系统，包括余热利用装置、微波干化装置、防微波泄漏装置、废气收集净化装置、热交换装置、冷凝水收集装置，余热利用装置出口处连接防微波泄漏装置，余热利用装置和防微波泄漏装置分别与废气收集净化装置连通用于排废气；防微波泄漏装置安装在微波干化装置的入口和出口处；微波干化装置与热交换装置入口处连通，热交换装置的出口分别与余热利用装置和废气收集净化装置连通，微波干化装置的热量通过热交换装置传递到余热利用装置，热交换装置中的废气传递到废气收集净化装置；热交换装置中的水蒸气热交换处设冷凝水收集装置，收集热交换装置中的冷凝水。

更进一步具体实施例中，所述的余热利用装置前端入口处还设有污泥平整装置。

更进一步具体实施例中，所述的污泥平整装置的入口处还设有污泥分散及加载装置。

更进一步具体实施例中，所述的微波干化装置的出口处设有物料破碎装置。

更进一步具体实施例中，所述的物料破碎装置的出口处设有干化污泥收集装置。。

更进一步具体实施例中，所述的干化污泥收集装置。与除尘装置连通。

无机物细粒污泥的干化方法，具体的干化步骤为：

（1）选择待干化的无机物细粒污泥，固体中无机物含量大于95%，污泥含水率≤65%；

（2）将待干化的污泥分散成与微波接触的部分至少有一维尺度≤3×10⁸/所用微波频率，污泥料最小尺度为1mm×1mm×1mm；

（3）对待干化污泥进行预处理；

（4）经过预处理的待干化污泥通过微波干化装置对污泥进行干化处理，微波功率设计按除水效率1.0-1.6公斤水/kWh折算，微波频率为2450MHz或915MHz，维持干化过程处于负压状态；

（5）干化形成的水蒸汽经热交换获得的热量传输到余热利用装置用于污泥预热；

（6）余热利用装置、防微波泄露装置及热交换装置中的废气排放到废气收集净化装置，热交换装置水蒸气热交换中的冷凝水由冷凝水收集装置收集；

更进一步具体实施例中，所述微波干化装置微波的加载模式为连续式或脉冲式；

更进一步具体实施例中，所述的步骤（4）中干化过程中除水效率低于1.0公斤水/kWh，需要通过物料破碎装置对干化物料破碎；

更进一步具体实施例中，干化过的物料经过物料破碎装置后输送到干化污泥收集装置，在干化污泥收集装置处通过除尘装置除尘。

本发明所采用的原理：

本发明并不是采用微波的破壁原理，加热最高只能达到200℃，而本发明的方法依据是物质对微波的选择性吸收特点，微波是干化主要手段而非辅助措施，其加热温度最高可达1000℃，并且本发明的方法不需针对特定种类的无机物细粒污泥。

3、本发明的有益效果是：

（1）本发明的通过微波的选择性吸收原理，微波为主要技术，不需要其他辅助手段干化污泥，即可实现高效除水，除水效率最优可达1.6公斤水/kWh，加热温度最高可以达到1000℃，远超过常规手段只能达到200℃。

（2）本发明简化了现有的采用多种手段与微波技术结合进行干化的方法，降低了生产成本，提高了效益。

（3）本发明通过热交换装置的装置的设置能够有效的循环利用热量，提高能量循环利用率。

（4）本发明降低污泥干化能耗，又可实现干化与污染治理并举，满足环保要求。

（5）现有技术中由于采用的技术是多种手段相结合，设备庞大，干化处理效率低，而本发明所采用的方法设计出的设备与现有技术相比，体积较小，总体体积可以车载移动，便于在任何地点对污泥进行干化处理，方便灵活。

附图说明

图1为本污泥移动式干化装置结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明一种无机物细粒污泥的干化方法与移动式装置的工艺的具体实施方式作详细说明。

实施例1：

无机物细粒污泥移动式干化系统，包括污泥分散及加载装置、污泥平整装置、余热利用装置、微波干化装置、防微波泄漏装置、废气收集净化装置、热交换装置、冷凝水收集装置，污泥分散及加载装置的出口连接污泥平整装置，污泥平整装置的出口处连通余热利用装置，余热利用装置出口处连接防微波泄漏装置，余热利用装置和防微波泄漏装置分别与废气收集净化装置连通用于排废气；防微波泄漏装置安装在微波干化装置的入口和出口处；微波干化装置与热交换装置入口处连通，热交换装置的出口分别与余热利用装置和废气收集净化装置连通，微波干化装置的热量通过热交换装置传递到余热利用装置，热交换装置中的废气传递到废气收集净化装置；热交换装置中的水蒸气热交换处设冷凝水收集装置，收集热交换装置中的冷凝水，其中微波干化装置中的微波频率为2450MHz或915MHz。

本发明通过物质对微波的选择性吸收的原理，能够有效的对污泥进行干化处理，并且通过余热利用装置和热交换装置能够对热量进行循环利用，产业化水平较高。

干化过程中除水效率低于1.0公斤水/kWh时，需要对干化的物料进行破碎，所以微波干化装置的出口处设有破碎装置，物料破碎装置的出口处设有干化污泥收集装置。干化污泥收集装置与除尘装置连通。

无机物细粒污泥的干化方法，具体的干化步骤为：

（1）选择待干化的无机物细粒污泥，固体中无机物含量大于95%，污泥含水率≤65%；

（2）将待干化的污泥分散成与微波接触的部分至少有一维尺度≤3×10⁸/所用微波频率，污泥料最小尺度为1mm×1mm×1mm；

（3）对待干化污泥进行预处理；

（4）经过预处理的待干化污泥通过微波干化装置对污泥进行干化处理，微波功率设计按除水效率1.0-1.6公斤水/kWh折算，微波频率为2450MHz或915MHz，维持干化过程处于负压状态，所述微波干化装置微波的加载模式为连续式或脉冲式；

（5）干化形成的水蒸汽经热交换获得的热量传输到余热利用装置用于污泥预热；

（6）余热利用装置、防微波泄露装置及热交换装置中的废气排放到废气收集净化装置，热交换装置水蒸气热交换中的冷凝水由冷凝水收集装置收集；

（7）干化过的物料经过物料破碎装置后输送到干化污泥收集装置，在干化污泥收集装置处通过除尘装置除尘；

所述的步骤（4）中干化过程中除水效率低于1.0公斤水/kWh，需要通过物料破碎装置对干化物料破碎。

预先对无机物含量95%和待干化污泥的含水率进行控制，并且通过微波的选择性吸收原理，可使干化的效果更好，干化温度最高可达1000℃，普通的加热方法最高只能达到200℃无法达到本发明的处理效果。

实施例2：

与实施例1不同的是，选用含水率为65%的自来水厂污泥，采用2450MHz微波源连续式工作，污泥为厚12.2厘米（近似等于3×10⁸/2450MHz）的饼状，微波功率1.0公斤水/电折算，可干化至含水35%。

实施例3：

与实施例1不同的是，选用含水率为65%的电镀污泥，采用915MHz微波源连续式工作，污泥为厚32.8厘米（近似等于3×10⁸/915MHz）的饼状，微波功率1.2公斤水/电折算，可干化至含水30%。

实施例4：

与实施例1不同的是，选用含水率为63%的选矿污泥，采用2450MHz微波源连续式工作，污泥为厚10厘米的饼状，微波功率1.5公斤水/电折算，可干化至含水23%。

实施例5：

与实施例1不同的是，选用含水率为50%的冶金污泥，采用915MHz微波源连续式工作，污泥为厚10厘米的饼状，微波功率1.3公斤水/电折算，可干化至含水25%。

实施例6：

与实施例1不同的是，选用含水率为45%的电镀污泥，采用2450MHz微波源脉冲式工作，污泥颗粒平均粒径1mm，微波功率1.4公斤水/电折算，可干化至含水6%。

实施例7：

与实施例1不同的是，选用含水率为65%的市政污泥，采用915MHz微波源脉冲式工作，污泥颗粒平均粒径20mm，微波功率1.6公斤水/电折算，可干化至含水12%。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种无机物细粒污泥移动式干化系统，其特征在于：包括余热利用装置、微波干化装置、防微波泄漏装置、废气收集净化装置、热交换装置、冷凝水收集装置，余热利用装置出口处连接防微波泄漏装置，余热利用装置和防微波泄漏装置分别与废气收集净化装置连通用于排废气；防微波泄漏装置安装在微波干化装置的入口和出口处；微波干化装置与热交换装置入口处连通，热交换装置的出口分别与余热利用装置和废气收集净化装置连通，微波干化装置的热量通过热交换装置传递到余热利用装置，热交换装置中的废气传递到废气收集净化装置；热交换装置中的水蒸气热交换处设冷凝水收集装置，收集热交换装置中的冷凝水，其中微波干化装置中的微波频率为2450MHz或915MHz。

2.根据权利要求1所述的无机物细粒污泥移动式干化系统，其特征在于：所述的余热利用装置前端入口处还设有污泥平整装置。

3.根据权利要求2所述的无机物细粒污泥移动式干化系统，其特征在于：所述的污泥平整装置的入口处还设有污泥分散及加载装置。

4.根据权利要求1所述的无机物细粒污泥移动式干化系统，其特征在于：所述的微波干化装置的出口处设有物料破碎装置。

5.根据权利要求4所述的无机物细粒污泥移动式干化系统，其特征在于：所述的物料破碎装置的出口处设有干化污泥收集装置。

6.根据权利要求5所述的无机物细粒污泥移动式干化系统，其特征在于：所述的干化污泥收集装置与除尘装置连通。

7.一种使用权利要求1-6所述任一系统的无机物细粒污泥的干化方法，其特征在于具体的干化步骤为：

（1）选择待干化的无机物细粒污泥，固体中无机物含量大于95%，污泥含水率≤65%；

（2）将待干化的污泥分散成与微波接触的部分至少有一维尺度≤3×10⁸/所用微波频率，污泥料最小尺度为1mm×1mm×1mm；

（3）对待干化污泥进行预处理；

（4）经过预处理的待干化污泥通过微波干化装置对污泥进行干化处理，微波功率设计按除水效率1.0-1.6公斤水/kWh折算，微波频率为2450MHz或915MHz，维持干化过程处于负压状态；

（5）干化形成的水蒸汽经热交换获得的热量传输到余热利用装置用于污泥预热；

（6）余热利用装置、防微波泄露装置及热交换装置中的废气排放到废气收集净化装置，热交换装置水蒸气热交换中的冷凝水由冷凝水收集装置收集。

8.根据权利要求7所述的无机物细粒污泥的干化方法，其特征在于：所述微波干化装置微波的加载模式为连续式或脉冲式。

9.根据权利要求7所述的无机物细粒污泥的干化方法，其特征在于：所述的步骤（4）中干化过程中除水效率低于1.0公斤水/kWh，需要通过物料破碎装置对干化物料破碎。

10.根据权利要求9所述的无机物细粒污泥的干化方法，其特征在于：干化过的物料经过物料破碎装置后输送到干化污泥收集装置，在干化污泥收集装置处通过除尘装置除尘。