CN105084705A - 污泥处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污泥处理装置，其包含分离组、混料器、鼓风机与热量回收装置。混料器包含混和腔、进料器与空压机。混和腔连通分离组。进料器用以将污泥送至混和腔。空压机用以提供第一压缩空气至进料器，空压机运作时产生热量。鼓风机用以提供运输气流至混和腔中，从而将污泥送至分离组。热量回收装置用以传送空压机所产生的热量至运输气流。本发明提供的污泥处理装置可以回收空压机在运作时所产生的热量并加以利用，从而降低污泥干燥过程中的热损失，进而提高污泥干燥的效能。

Description

污泥处理装置

技术领域

本发明涉及一种污泥处理装置。

背景技术

由于从污水处理厂排出的污泥体积非常庞大，呈现松散状，且含水率较高，为让污泥能够达到减量化、稳定化、无害化及资源化等目的，一般的做法是先对其进行脱水处理，即污泥干燥处理。这可以一方面进行有效的减容，从而降低污泥清运的费用，另一方面也方便了污泥的存储、运输和利用。

干燥处理后的污泥由于含水率低，相对稳定，微生物和病菌的含量也大大减少，因而减轻了污泥有关的负面效应。实务上，干燥处理后的污泥可以用作制造肥料及土壤改良剂等产品。除了农业利用，干燥处理后的污泥还可用作填埋、焚烧或热能利用等方面。然而，无论污泥的利用方式如何，污泥干燥都是重要的第一步，这也使得污泥干燥在整个污泥管理体系中扮演着越来越重要的角色。

污泥干燥是一个能量净耗出的过程，耗能费用占干燥系统操作成本的比例往往大于百分之八十。因此，如何减少污泥干燥过程的热损失，以降低能耗及提高干燥效能，无疑是一个重要的课题。

发明内容

本发明的一个方面在于提供一种可以回收空压机在运作时所产生的热量并加以利用的污泥处理装置，从而降低污泥干燥过程中的热损失，进而提高污泥干燥的效能。

根据本发明的一实施方式，一种污泥处理装置包含分离组、混料器、鼓风机与热量回收装置。混料器包含混和腔、进料器与空压机。混和腔连通分离组。进料器用以将污泥送至混和腔。空压机用以提供第一压缩空气至进料器，空压机运作时产生热量。鼓风机用以提供运输气流至混和腔中，从而将污泥送至分离组。热量回收装置用以传送空压机所产生的热量至运输气流。

在本发明一个或多个实施方式中，上述的进料器包含进料通道与喷射通道。喷射通道连通进料通道，其中第一压缩空气通过喷射通道，以带动污泥从进料通道进入喷射通道，再进入混和腔。

在本发明一个或多个实施方式中，上述的进料器包含空气输送器。此空气输送器设置于进料通道。

在本发明一个或多个实施方式中，上述的进料器包含空气分流管。此空气分流管具有入气口、第一出气口及第二出气口。第一出气口连通喷射通道，第二出气口连通空气输送器。空压机提供第一压缩空气至入气口。

在本发明一个或多个实施方式中，上述的进料器还包含节流阀。此节流阀连接第二出气口与空气输送器，用以控制第一压缩空气从第二出气口进入空气输送器的流量。

在本发明一个或多个实施方式中，上述的污泥处理装置还包含涡流装置。此涡流装置位于喷射通道，其中第一压缩空气先通过涡流装置，然后再到进料通道与喷射通道的连接处。

在本发明一个或多个实施方式中，上述的污泥处理装置还包含气体加速装置。此气体加速装置位于喷射通道，其中第一压缩空气先通过气体加速装置，然后再到进料通道与喷射通道的连接处。

在本发明一个或多个实施方式中，上述的分离组具有至少一个第一分离器及至少一个第二分离器。运输气流通过混料器的混和腔后，先通过第一分离器，再通过第二分离器。

在本发明一个或多个实施方式中，上述的第一分离器包含壳体、出风管与进风管。出风管连通壳体。进风管连通壳体。运输气流通过进风管进入第一分离器，并通过出风管离开第一分离器。污泥处理装置还包含多个气管与压缩空气源。气管连通壳体的底部。压缩空气源连接气管。压缩空气源通过气管将第二压缩空气输入壳体的底部，以打碎位于壳体的底部的污泥。

在本发明一个或多个实施方式中，上述的压缩空气源为空压机。

本发明上述实施方式与已知现有技术相比，至少具有以下优点：

(1)本发明上述实施方式以热量回收装置传送空压机所产生的热量至运输气流，使运输气流带着热量将污泥从混和腔送至分离组，因此，污泥干燥过程中的热损失得以降低，而污泥干燥的效能也相应提高。

(2)本发明上述实施方式以第一压缩空气带动的方式，将污泥从进料通道送入喷射通道，然后再从喷射通道送入混和腔，继而以运输气流把污泥从混和腔送至分离组，因此，污泥能够持续地被送入污泥处理装置中以进行污泥处理的程序。

(3)本发明上述实施方式以压缩空气源通过第一分离器的壳体的气管，将第二压缩空气输入壳体的底部，以打碎位于壳体的底部的污泥，因此能够避免污泥因为体积过大重量过重而无法被运输气流带离第一分离器，也可解决污泥在壳体的底部积聚而造成堵塞的问题。

(4)由于污泥自进料通道进入喷射通道，再从喷射通道进入混和腔，继而进入分离组，均是在密闭的装置中进行，因此，整个污泥处理的过程能够达到无臭的效果。

附图说明

图1A为依照本发明一实施方式的污泥处理装置的正视图。

图1B为图1A的污泥处理装置的俯视图。

图1C为图1A的鼓风机及热量回收装置的透视图。

图2为图1A的进料器的立体透视图。

图3为图2的空气输送器的剖面图。

图4为依照本发明一实施方式的涡流装置的剖面图。

图5为依照本发明另一实施方式的涡流装置的剖面图。

图6为依照本发明一实施方式的气体加速装置的剖面图。

图7为依照本发明另一实施方式的气体加速装置的剖面图。

图8为依照本发明再一实施方式的气体加速装置的剖面图。

图9为依照本发明又一实施方式的气体加速装置的剖面图。

图10为图1A的第一分离器的立体剖面图。

图11为图1A的第二分离器的立体剖面图。

具体实施方式

以下将以附图公开本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多具体的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些具体的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些具体的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些现有惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式表示。

除非另有定义，本文所使用的所有词汇(包括技术和科学术语)具有其通常的意义，其意义能够被熟悉此领域者所理解。更进一步的说，上述的词汇在普遍常用的字典中的定义，在本说明书的内容中应被解读为与本发明相关领域一致的意义。除非有特别明确定义，这些词汇将不被解释为理想化的或过于正式的意义。

图1A为依照本发明一实施方式的污泥处理装置100的正视图。图1B为图1A的污泥处理装置100的俯视图。如图1A～1B所示，一种污泥处理装置100包含分离组110、混料器120、鼓风机130与热量回收装置140。混料器120包含混和腔121、进料器122与空压机123(图中未示出)。混和腔121连通分离组110。进料器122用以将污泥S送至混和腔121。请参考图1C，其为图1A的鼓风机130及热量回收装置140的透视图。

当空压机(Compressor)123运作时，仅10～25％的电能可转换为机械动能，将空气加压成第一压缩空气CA1。第一压缩空气CA1，再经由高压风管123a，传送至混料器120的进料器122，从而将污泥S送至121混合腔，与运输气流TA混合。

市面现有的空压机(Compressor)，运作时大约会将75～90％的电能转换为热能，这些热能需利用大量空气流(AirFlow)，以强制对流(ForcedConvection)方式将空压机冷却，使其可长期持续正常运转，并增加操作寿命。任何机器，包括空压机，均须适当冷却(Cooling)，一旦温度过高，将无法正常运转。

另一方面，如图1A～1C所示，热量回收装置140包括本体140a、热风收集器140b及出口140c。鼓风机130的进风口(AirInlet)(图中未示出)，通过风管130a串接热量回收装置140。鼓风机130运转时，吸引大量空气流，以强制对流方式，冷却空压机123的热能：(i)使其长期持续正常运转；(ii)产生大量的热空气流H。热空气流H，经热风收集器140b、出口140c，再经过鼓风机130加速后，成为具高速动能与热能的运输气流TA，流至混和腔121，与第一压缩空气CA1、污泥S混合，进行污泥S的初级破碎(Breakup)。

本发明，根据工业安全规定，在本实施方式中，将高速的运输气流TA操作温度，设定在摄氏60～70度，但本发明并不以此为限。在本实施方式中，制造者可选择安装冷却风扇(AirCoolingFan)140d，并通过冷却风扇140d带动空气流流经空压机123。但此并不限制本发明，如果鼓风机130可吸引足量空气冷却空压机123，则冷却风扇140d也可以选择省略不安装。

简言之，在本实施例，空压机123有两种功能:

提供第一压缩空气CA1，传送至混料器120的进料器122，从而将污泥S送至混合腔121；

运作时所产生的热量，将被热量回收装置140回收，再经鼓风机130加速成高速的高温运输气流TA，流至混和腔121，可进行污泥S的混合与初级破碎，是一个节能环保设计。

更具体地说，空压机123提供第一压缩空气CA1至进料器122，将污泥S送至混和腔121。图2为图1A的进料器122的立体透视图。如图2所示，进料器122包含进料通道124与喷射通道125，而喷射通道125连通进料通道124。当第一压缩空气CA1通过喷射通道125时，因压缩空气CA1的气流速度比进料通道124中的空气的气流速度高，喷射通道125中的气压会比进料通道124中的气压低。这相对低压可提供吸力，并可带动(Entrain)污泥S从进料通道124进入喷射通道125，再进入混和腔121。

另一方面，如图2所示，进料器122包含空气输送器(JetFlowAirMover)127。空气输送器127设置于进料通道124。图3为图2的空气输送器127的剖面图。如图3所示，当第一压缩空气CA1进入空气输送器127，空气输送器127会以喷流的形式，使第一压缩空气CA1沿着进料通道124的内壁喷射。

再者，如图2所示，进料器122还包含空气分流管126。空气分流管126具有入气口126a、第一出气口126b及第二出气口126c。第一出气口126b连通喷射通道125，第二出气口126c连通空气输送器127。空压机123所提供的第一压缩空气CA1会先流进入气口126a，然后分别通过第一出气口126b进入喷射通道125，以及通过第二出气口126c进入空气输送器127。

因此，除了上述的第一压缩空气CA1通过第一出气口126b进入喷射通道125以带动(Entrain)污泥S从进料通道124进入喷射通道125外，第一压缩空气CA1还可直接从第二出气口126c先进入空气输送器127，然后再进入进料通道124。如此一来，污泥S不仅受到本身的自重及以上所述在喷射通道125所产生的相对低压的带动，直接从第二出气口126c先进入空气输送器127后再进入进料通道124的第一压缩空气CA1，亦可同时带动(Entrain)污泥S从进料通道124进入喷射通道125。

为了更有效控制污泥S从进料通道124进入喷射通道125的份量，进料器122还包含节流阀129。节流阀129连接第二出气口126c与空气输送器127。节流阀129用以控制第一压缩空气CA1从第二出气口126c进入空气输送器127的流量，从而控制污泥S从进料通道124进入喷射通道125的进料量。

在本实施方式中，如图2～3所示，在空压机123运作时，第一压缩空气CA1从第二出气口126c，通过节流阀129的流量控制，进入空气输送器127，而空气输送器127则以喷流的形式，使第一压缩空气CA1沿着进料通道124的内壁朝喷射通道125的方向喷射。由于喷射出来的第一压缩空气CA1带有一定的速度，第一压缩空气CA1能够带动(Entrain)进料通道124中的污泥S进入喷射通道125。再者，由于在进料通道124中，接近内壁的气流速度比远离内壁的气流速度高，进料通道124中接近内壁的气压也相对较低。这相对低压，在第一压缩空气CA1带动(Entrain)污泥S从进料通道124进入喷射通道125的同时，也会将污泥S导向进料通道124四周的内壁，可加强破碎或分裂污泥S的效果(EnhancementofBreakup)，形成为颗粒状或粉粒状的污泥S1。

为了进一步在喷射通道125产生不同形式的气流，污泥处理装置100还包含涡流装置150。在实际应用中，涡流装置150位于喷射通道125，第一压缩空气CA1先通过涡流装置150，然后再到进料通道124与喷射通道125的连接处128。图4为依照本发明一实施方式的涡流装置150的剖面图。如图4所示，涡流装置150可为被动涡流器(PassiveSwirler)。当第一压缩空气CA1通过被动涡流器时，被动涡流器的桨叶151会改变第一压缩空气CA1的流动形式(FlowPattern)，使第一压缩空气CA1流经喷射通道125时，可产生具切线与轴向速度的气流，以吹裂(Breakup)被送至喷射通道125的污泥S成为颗粒状或粉粒状的污泥S1。

图5为依照本发明另一实施方式的涡流装置150的剖面图。如图5所示，涡流装置150可为螺旋气流引导器(SpiralSwirler)。螺旋气流引导器中具有螺旋形流动通道(SpiralFlowPath)152。相似地，当第一压缩空气CA1通过螺旋气流引导器时，其螺旋形流动通道152会改变第一压缩空气CA1的流动形式(FlowPattern)，使第一压缩空气CA1带有一个切线的速度。此具切线速度的第一压缩空气CA1，具有强化破碎效果，可将被送至喷射通道125的污泥S破碎成颗粒状或粉粒状的污泥S1。

除了涡流装置150外，污泥处理装置100还包含气体加速装置160。气体加速装置160发挥如喷嘴(Nozzle)的作用，以控制第一压缩空气CA1进入喷射通道125时的速度。具体地说，气体加速装置160位于喷射通道125，其中第一压缩空气CA1先通过气体加速装置160，气流速度获得提升后再到进料通道124与喷射通道125的连接处128。图6为依照本发明一实施方式的气体加速装置160的剖面图。如图6所示，气体加速装置160为鸦嘴配件。鸦嘴配件的通道161的横切面162朝向连接处128渐缩。第一压缩空气CA1的流动速度在经过鸦嘴配件后能够得到提升。

图7为依照本发明另一实施方式的气体加速装置160的剖面图。如图7所示，气体加速装置160为栓塞(Orifice)。栓塞具有至少一个通孔163，通孔163的内径比其他部分的喷射通道125的内径小。第一压缩空气CA1的气流速度在经过栓塞的通孔163后能够得到提升。

图8为依照本发明再一实施方式的气体加速装置160的剖面图。如图8所示，气体加速装置160为锥面组合。斜面组合具有第一锥面164及第二锥面165。第一压缩空气CA1先通过第一锥面164，再通过第二锥面165，然后再到进料通道124与喷射通道125的连接处128。第一锥面164让喷射通道125的横切面125a朝向连接处128的方向渐缩，第二锥面165让喷射通道125的横切面125b朝向连接处128的方向渐宽。

图9为依照本发明又一实施方式的气体加速装置160的剖面图。如图9所示，气体加速装置160为加速管道。在本实施方式中，污泥处理装置100还具有附加管道170。第一压缩空气CA1先通过加速管道，接着经过进料通道124与喷射通道125的连接处128，然后再通过附加管道170。加速管道具有横切面166，且横切面166朝向连接处128渐缩。第一压缩空气CA1的气流速度在经过加速管道后能够得到提升。

进一步说，附加管道170具有第一段171及第二段172，第一段171具有横切面171a而第二段172则具有横切面172a。第一压缩空气CA1先通过第一段171，然后再通过第二段172。横切面171a朝向远离连接处128渐缩，横切面172a朝向远离连接处128渐扩。第一压缩空气CA1的气流速度在经过附加管道170的第一段171的范围后能够得到提升，并且继续进入第二段172的范围。

综合以上，被送至混和腔121的污泥S，接着会被鼓风机130所提供的高速高温运输气流TA送至分离组110。此高速高温运输气流TA，可将污泥S碎裂成颗粒状或粉粒状的污泥S1。颗粒状或粉粒状的污泥S1中的至少部分水分将被汽化而成为气态水(H2Og)。

如图1A～1B所示，分离组110具有至少一个第一分离器111及至少一个第二分离器112。运输气流TA通过混料器120的混和腔121后，先通过第一分离器111，然后再通过第二分离器112。在本实施方式中，如图1A～1B所示，在第一分离器111及第二分离器112之间还设置第三分离器113，第三分离器113为与第一分离器111或第二分离器112结构相类似的机械装置，使得分离组110一共具有三个分离器。通过使用三个分离器，分离组110可进一步提升其整体效能。

图10为图1A的第一分离器111的立体剖面图。如图10所示，第一分离器111包含壳体111a、出风管111b与进风管111c。出风管111b连通壳体111a。进风管111c连通壳体111a。运输气流TA经过混料器110，连同污泥S与碎裂成颗粒状或粉粒状的污泥S1，一起通过进风管111c进入第一分离器111，并由出风管111b离开第一分离器111。进入第一分离器111的污泥S或颗粒状或粉粒状的污泥S1，至少部分污泥S的体积(Size)或重量可能会过大，以致无法被运输气流TA带离第一分离器111，因而淤积在壳体111a的底部并造成堵塞空气通道(BlockageofFlowPath)的问题。因此，污泥处理装置100还包含多个气管111d与压缩空气源CS。多个气管111d连通壳体111a的底部。压缩空气源CS连接气管111d，并可产生第二压缩空气CA2。当污泥S在壳体111a的底部积聚时，使用者可以启动压缩空气源CS，通过气管111d将第二压缩空气CA2输入壳体111a的底部，以打碎位于壳体111a的底部的污泥S。这可避免污泥S因为体积过大重量过重而无法被运输气流TA带离第一分离器111，也可解决污泥S在壳体111a的底部积聚而造成堵塞的问题。

在实务操作上及作为操作成本的考虑，空压机123同时可作为压缩空气源CS。

在本实施方式中，第一分离器111的壳体111a的形状为倒置锥体及圆筒的结构组合，而进风管111c沿壳体111a的切线方向连通壳体111a。如此一来，被鼓风机130所提供的运输气流TA送至第一分离器111的壳体111a的污泥S，能够沿着壳体111a的内壁高速旋转。由于旋转的速度高，污泥S中较大颗粒的粉粒将受到离心力作用而被摔向壳体111a的内壁，并沿内壁落下，从而可以把污泥S中较大颗粒的粉粒分离出来。然后，运输气流TA将带着污泥S中较小颗粒的粉粒及水气通过出风管111b离开第一分离器111。

图11为图1A的第二分离器112的立体剖面图。与第一分离器111相似，如图11所示，第二分离器112包含壳体112a、出风管112b与进风管112c。出风管112b连通壳体112a。进风管112c连通壳体112a。运输气流TA通过进风管112c进入第二分离器112，并在壳体112a中，污泥S中较小颗粒的粉粒将受到离心力作用而被摔向壳体112a的内壁，并沿壳体112a的内壁落下。然后，运输气流TA将带着水气通过出风管112b离开第一分离器111。

如图11所示，第二分离器112还具有气流导向器112e。气流导向器112e位于出风管112b位于壳体112a中的一端。气流导向器112e具有入口112f及出口112g，出口112g的内径比入口112f的内径小。当运输气流TA进入出风管112b并离开第二分离器112的壳体112a时，通过气流导向器112e的运输气流TA，将会因为从内径较大的入口112f进入内径较小的出口112g而加速，且由于气流导向器112e的出口112g位于出风管112b的中心，因此出风管112b中心的气流速度将会提升，出风管112b中心的气压也相对较低。如此一来，运输气流TA中的污泥S与颗粒状或粉粒状的污泥S1及污泥S中的水分，会偏向沿着出风管112b的中心流动。这样，污泥S及污泥S中的水分黏附于出风管112b的内壁的机会也会相应减少。

回到图1A～1B，污泥处理装置100还包含破碎机180。破碎机180用以破碎污泥S，经破碎机180破碎后的污泥S会传送至混料器120的进料器122。

另一方面，如图1B所示，污泥处理装置100还包含原料分配器190。原料分配器190具有多个螺旋传送装置191，以供应不同成分的污泥S至破碎机180。

综上所述，本发明的技术方案与现有技术相比具有明显的优点，可减少污泥S的含水量和达到环保节能的效果。通过上述技术方案，可达到相当的技术进步，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有以下优点：

(1)本发明上述实施方式以热量回收装置传送空压机所产生的热量至运输气流，使运输气流带着热量将污泥从混和腔送至分离组，因此，污泥干燥过程中的热损失得以降低，而污泥干燥的效能也相应提高。

(2)本发明上述实施方式以第一压缩空气带动(Entrain)的方式，将污泥从进料通道送入喷射通道，然后再从喷射通道送入混和腔，继而以运输气流把污泥从混和腔送至分离组，因此，污泥能够持续地被送入污泥处理装置中以进行污泥处理的程序。

(3)本发明上述实施方式以压缩空气源通过第一分离器的壳体的气管，将第二压缩空气输入壳体的底部，以打碎位于壳体的底部的污泥，因此能够避免污泥因为体积过大重量过重而无法被运输气流带离第一分离器，也可解决污泥于壳体的底部积聚而造成堵塞的问题。

(4)由于污泥自进料通道进入喷射通道，再从喷射通道进入混和腔，继而进入分离组，均是在密闭的装置中进行，因此，整个污泥处理的过程能够达到无臭的效果。

虽然本发明已经以实施方式公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种变动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (10)

1.一种污泥处理装置，其特征在于，所述污泥处理装置包含：

分离组；

混料器，其包含：

混和腔，其连通所述分离组；

进料器，其用以将污泥送至所述混和腔；以及

空压机，其用以提供第一压缩空气至所述进料器，所述空压机运作时产生热量；

鼓风机，其用以提供运输气流至所述混和腔中，从而将所述污泥送至所述分离组；以及

热量回收装置，其用以传送所述空压机所产生的所述热量至所述运输气流。

2.如权利要求1所述的污泥处理装置，其特征在于，所述进料器包含：

进料通道；以及

喷射通道，其连通所述进料通道，其中第一压缩空气通过所述喷射通道，以带动所述污泥从所述进料通道进入所述喷射通道，再进入所述混和腔。

3.如权利要求2所述的污泥处理装置，其特征在于，所述进料器包含：

空气输送器，其设置于所述进料通道。

4.如权利要求3所述的污泥处理装置，其特征在于，所述进料器包含：

空气分流管，其具有入气口、第一出气口及第二出气口，所述第一出气口连通所述喷射通道，所述第二出气口连通所述空气输送器，所述空压机提供所述第一压缩空气至所述入气口。

5.如权利要求4所述的污泥处理装置，其特征在于，所述进料器还包含：

节流阀，其连接所述第二出气口与所述空气输送器，所述节流阀用以控制所述第一压缩空气从所述第二出气口进入所述空气输送器的流量。

6.如权利要求2所述的污泥处理装置，其特征在于，所述污泥处理装置还包含：

涡流装置，其位于所述喷射通道，所述第一压缩空气先通过所述涡流装置，然后再到所述进料通道与所述喷射通道的连接处。

7.如权利要求2所述的污泥处理装置，其特征在于，所述污泥处理装置还包含：

气体加速装置，其位于所述喷射通道，所述第一压缩空气先通过所述气体加速装置，然后再到所述进料通道与所述喷射通道的连接处。

8.如权利要求1所述的污泥处理装置，其特征在于，所述分离组具有至少一个第一分离器及至少一个第二分离器，所述运输气流通过所述混料器的所述混和腔后，先通过所述第一分离器，再通过所述第二分离器。

9.如权利要求8所述的污泥处理装置，其特征在于，所述第一分离器包含：

壳体；

出风管，其连通所述壳体；以及

进风管，其连通所述壳体，所述运输气流通过所述进风管进入所述第一分离器，并通过所述出风管离开所述第一分离器；

所述污泥处理装置还包含：

多个气管，其连通所述壳体的底部；以及

压缩空气源，其连接所述多个气管，所述压缩空气源通过所述多个气管将第二压缩空气输入所述壳体的底部，以打碎位于所述壳体的底部的所述污泥。

10.如权利要求9所述的污泥处理装置，其特征在于，所述压缩空气源为所述空压机。