CN105174683A - 一种污泥减量组合处理系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污泥减量组合处理系统，包括污泥储存池、脱水压滤装置、中间储泥仓、污泥成型机和带式干化机；脱水压滤装置包括一个活塞缸和一个旋转往复运动的活塞，活塞缸内设置一组柔性过滤载体，过滤载体连接活塞受活塞牵引，过滤载体内部具有导流槽；带式干化机具有干燥区和冷却区，干燥区通过管路连接干燥风机和空气加热器，再接入干燥区形成干燥空气回路，冷却区通过管路连接冷却风机和颗料冷却器，再接入冷却区形成冷却空气回路；通过活塞及过滤载体的联合动作，使污泥整体上得到充分过滤，污泥的含水率降至70％以下，选用经济型的低温带式干化技术，从而大幅度降低干化的热耗成本。
Description
技术领域
本发明涉及污泥的减量化技术领域，具体地说是一种新型的污泥高干脱水系统和方法。
背景技术
污泥减量化是污泥处理处置的首要目标，现有的污泥减量化技术主要包括机械脱水，干化，焚烧，裂解等。一般的处理流程是，首先依靠机械脱水初步的减量，再通过干化充分的减量，最后根据需要用焚烧或裂解彻底的减量。整个处理流程中，干化是非常重要的中间环节，也是热能消耗集中发生的环节。传统的机械脱水技术主要包括带式压滤、离心分离和板框压滤，如果采用压滤方式脱水，存在的一个主要问题是在过滤界面上形成的滤饼在过滤过程中是固定的，因此滤饼内部呈现出分层的结构，越靠近过滤界面的部分过滤越充分，含水率越低，越远离过滤界面的部分过滤越有限，含水率越高，整体而言，过滤不充分，含水率较高，减量效果较有限，如图1所示。
受制于传统的机械脱水技术出泥含水率较高(约80％)、减量的效果较有限，干化的热能消耗量普遍过大：按含水率80％的污泥干化到含水率10％计，干化1吨干固体物质需蒸发水量为3.889吨，而每蒸发1吨水常规干化机需要的热耗一般为900kWh～1100kWh，因此对应于干化1吨干固体物质的热耗将达到3500～4000kWh；同时由于污泥含水率较高，导致成型效果较差，可利用经济型热源的低温带式干化技术难以适用，只能选择热源单位成本较高的干化系统，这样造成干化的运行费用过高，难以大范围推广，从而使污泥得不到充分或彻底的减量，污泥处理处置的目标难以实现。
现研发一种新型的高干脱水与低温带式干化污泥减量组合系统及工艺，目的是通过其新型的高干脱水技术增强机械脱水的减量效果、进一步降低污泥的含水率，使得干化所需的热耗减少，同时有利于选用经济型的低温带式干化技术，从而大幅度降低干化的热耗成本，使干化的运行费用下降至经济合理的水平，使污泥能够实现充分或彻底的减量。
发明内容
本发明的目的是克服传统污泥机械脱水技术减量效果有限造成干化运行成本过高的缺陷，提供一种新型的高干脱水与低温干化污泥减量组合式处理系统及方法，通过其新型的高干脱水技术增强机械脱水的减量效果、进一步降低污泥的含水率、减少干化的热能消耗，再通过选用经济型的低温干化技术，降低热源的单位成本，从而使污泥干化的运行费用降低至经济合理水平。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种污泥减量组合处理系统，其特征在于，包括污泥储存池、脱水压滤装置、中间储泥仓、污泥成型机和带式干化机；污泥储存池通过进泥管连接脱水压滤装置，在进泥管上布置有第一混合器和第二混合器，第二混合器位于第一混合器下游，第一储药罐连接至第一混合器，第二储药罐连接至第二混合器；脱水压滤装置包括一个活塞缸和一个旋转往复运动的活塞，活塞缸内设置一组柔性过滤载体，过滤载体连接活塞受活塞牵引，过滤载体内部具有导流槽；脱水压滤装置出口接中间储泥仓，压滤脱水后污泥进入中间储泥仓，经污泥成型机后分配到带式干化机，带式干化机具有干燥区和冷却区，干燥区通过管路连接干燥风机和空气加热器，再接入干燥区形成干燥空气回路，冷却区通过管路连接冷却风机和颗料冷却器，再接入冷却区形成冷却空气回路；干燥区与冷却区之间通过旋转阀隔离，干燥区内部设有干燥带，冷却区内部设有冷却带。
进一步地，第一储药罐通过第一计量泵连接至第一混合器，第二储药罐通过第二计量泵连接至第二混合器，在进泥管的第一混合器上游还布置有进泥泵；第一储药罐中存放铁盐助凝剂，第二储药罐中存放有机高分子絮凝剂，污泥与铁盐助凝剂在第一混合器中混合，污泥与有机高分子絮凝剂在第二混合器中混合；第一混合器为管道混合器，第二混合器采用电动混合器来进行强制混合。
进一步地，进泥管上安装有固体浓度计和流量计，第一计量泵与第二计量泵通过固体浓度计和流量计信号调整药剂投加量；进泥泵的输送运动受脱水压滤装置同步控制。
进一步地，过滤载体由一组柔性滤芯包覆滤布构成；脱水压滤装置的活塞缸可打开和转动，通过打开、转动的活塞缸进行卸料。
进一步地，带式干化机还通过管路连接外排风机，外排风机出口连接气－气热回收交换器，热回收交换器的入口引入环境空气，在热回收交换器通过热交换进行预热后接入干燥风机的上游管路；经过热回收交换器后的外排空气接入再冷却器，然后进入除臭单元，再冷却器中产生的凝结废水进入废水收集池。
还提供一种污泥减量组合处理方法，包括以下步骤：
在待处理污泥中加入助凝剂和絮凝剂进行聚合反应，絮凝剂及助凝剂的投加量依据污泥固体流通量进行相应控制调整；
在往复式活塞压滤脱水机内实现污泥的固液分离，其中脱水机活塞进行多次往复动作，并牵引脱水机缸体内过滤载体执行不同动作，通过活塞及过滤载体的联合动作，在过滤载体上重复滤饼形成、滤饼解体、滤饼再形成、滤饼再解体的过程，使污泥整体上得到充分过滤；
卸料时，脱水机缸体打开，活塞正向动作，促使泥饼靠自重卸入储泥仓；
储泥仓中经压滤脱水后的污泥输送至污泥成型机，在其中切割成条状或颗粒状后分配到带式干化机的干燥带上；
污泥颗粒随干燥带行进过程中，与垂直于干燥带的热空气气流接触，逐渐失去水分而得到干燥；干化后的污泥颗粒随后转移到冷却带，干化污泥在冷却带上与冷空气气流接触而降温，最终干化并降温后的污泥颗粒送入料仓存放。
通过活塞及过滤载体的联合动作，在过滤载体上重复滤饼形成、滤饼解体、再形成、再解体的过程，使污泥整体上得到充分过滤，污泥的含水率降至70％以下。按含水率70％的污泥干化到含水率10％计，干化1吨干固体物质需蒸发水量为2.222吨，而每蒸发1吨水上述低温干化机需要的热耗一般为900kWh，因此对应于干化1吨干固体物质的热耗为2000kWh；说明本案可节约能耗40％以上，并且可采用经济的低品位热源，实现运行成本大幅度降低。
附图说明
图1滤饼内部分层结构示意
图2系统构成
具体实施方式
下面结合附图2对本发明作进一步描述，应当理解，此处所描述的内容仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
组合处理系统如下所述构成，污泥储存池T1中含水率约95％～97％的污泥通过容积式进泥泵P1向往复式活塞压滤机HPS1进料。铁盐助凝剂自储药罐T2通过投加计量泵P2向进泥管加注助凝剂，污泥与助凝剂在管道混合器M1中混合。有机高分子絮凝剂自储药罐T3通过投加计量泵P3向进泥管加注絮凝剂，加药点位于M1下游，污泥与絮凝剂在电动混合器M2中强制混合。P2与P3通过污泥管道上的固体浓度计和流量计信号调整药剂最佳投加量，使聚合反应以最佳条件进行，发生絮凝反应的污泥进入脱水机内。P1的运行受HPS1控制。
HPS1包含一个可打开、可转动的活塞缸和一个始终旋转往复运动的活塞，缸内设置一组柔性滤芯包覆滤布构成的过滤载体，受活塞牵引。活塞正向动作时，对缸内的污泥施压，同时牵引过滤载体扭转和弯曲，对污泥产生“揉搓”效应，污泥中滤出的水分透过滤布经过滤载体内部的导流槽排出缸外，固体被截留在滤布表面形成滤饼；活塞反向动作时，缸内的污泥解压，过滤载体靠自身弹性和活塞牵引拉伸，同时在负压状态下空气经过滤载体内部的导流槽吸入，共同作用于滤布表面的滤饼使其解体，待活塞再次正向动作在滤布表面形成滤饼。过滤阶段包含若干次活塞的往复动作，保证缸内的污泥整体性的得到充分过滤，含水率下降至70％以下。进料和压滤的操作均在封闭的滤缸内完成，无臭气扩散问题。卸料时产生的臭气通过除臭风机F4在储泥仓B1内形成的负压经管道送往除臭系统净化后有组织排放。
本发明中的污泥高干脱水工艺首先在含水率约95％～97％的污泥中依次加入少量铁盐助凝剂和有机高分子絮凝剂，絮凝剂及助凝剂的投加量依据污泥固体通量调整以获得最佳絮凝效果，污泥与药剂充分混合后发生聚合反应，然后在往复式活塞压滤脱水机内实现污泥的固液分离。
脱水机HPS1的的运行按批次模式操作，一个工作周期约2～3小时，包括进料0.5～1小时，压滤1～1.5小时，卸料5～10分钟。进料是间歇的，包含活塞若干次往复动作，只在活塞反向动作时，开始进料；当活塞正向动作，进料停止，对污泥进行预压滤。压滤阶段包含活塞若干次往复动作，重复下列过程：施压→形成滤饼→解压→滤饼解体。卸料时，缸体打开，活塞正向动作，促使泥饼靠自重卸入储泥仓B1暂存。依靠过滤载体的揉搓效应，脱水后的污泥呈现松散的型态，无需破碎。
通过活塞及过滤载体的联合动作，在过滤载体上重复滤饼形成、滤饼解体、再形成、再解体的过程，使污泥整体上得到充分过滤，污泥的含水率降至70％以下。脱水机保证除卸料外，进料和压滤均在密闭空间内进行，无臭气扩散问题。卸料时产生的臭气通过除臭风机在储泥仓内形成的负压经管道送往除臭系统净化后有组织排放。
经压滤脱水后的污泥呈现松散的型态，靠自重自动卸入储泥仓暂存，从料仓底部通过无轴螺旋P4输送至污泥成型机CP1，在其中切割成长度3～5cm的条状或颗粒状后分配到带式干化机LBT1的干燥带上，污泥颗粒随干燥带行进过程中，与垂直于干燥带的热空气气流接触，逐渐失去水分而得到干燥。由于污泥颗粒与气流接触的时间可调节，干化污泥的含水率可以在10％～30％之间调整。干化后的污泥颗粒随后转移到冷却带，干燥带所在的干燥区与冷却带所在的冷却区之间通过旋转阀隔离，确保干燥区形成稳定的负压。干化污泥在冷却带上与冷空气气流接触而降温，最终干化机出口处干化污泥的温度降至40℃～50℃。干化后的污泥颗粒送入料仓存放。
干燥用的空气通过专用风机F1循环使用，在干化机出口通过外排风机F2排放一部分湿空气，同时从环境抽取等量新鲜空气作为补充，排放的湿空气与吸入的新鲜空气在热回收交换器HX1中交换热量，新鲜空气被预热，这一热量回收环节可使干化系统热耗节约大致10％。预热后的新鲜空气进入干燥用的空气回路，空气在被送入干化机之前通过空气加热器HX3升温，加热介质为90～95℃的热水或导热油。外排空气通过再冷却器HX2继续降温，然后进入除臭单元OCU1净化后有组织排放，外排空气带出的水蒸汽在HX2中凝结后成为废水进入废水收集池。冷却用的空气通过专用风机F3循环使用，空气通过颗粒冷却器HX4降温。HX2和HX4均采用冷却水作为冷却介质。
按含水率70％的污泥干化到含水率10％计，干化1吨干固体物质需蒸发水量为2.222吨，而每蒸发1吨水上述低温干化机需要的热耗一般为900kWh，因此对应于干化1吨干固体物质的热耗为2000kWh；说明本案可节约能耗40％以上，并且可采用经济的低品位热源，实现运行成本大幅度降低。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的解释，并不用于限制本发明，尽管对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种污泥减量组合处理系统，其特征在于，包括污泥储存池、脱水压滤装置、中间储泥仓、污泥成型机和带式干化机；污泥储存池通过进泥管连接脱水压滤装置，在进泥管上布置有第一混合器和第二混合器，第二混合器位于第一混合器下游，第一储药罐连接至第一混合器，第二储药罐连接至第二混合器；脱水压滤装置包括一个活塞缸和一个旋转往复运动的活塞，活塞缸内设置一组柔性过滤载体，过滤载体连接活塞受活塞牵引，过滤载体内部具有导流槽；脱水压滤装置出口接中间储泥仓，压滤脱水后污泥进入中间储泥仓，经污泥成型机后分配到带式干化机，带式干化机具有干燥区和冷却区，干燥区通过管路连接干燥风机和空气加热器，再接入干燥区形成干燥空气回路，冷却区通过管路连接冷却风机和颗料冷却器，再接入冷却区形成冷却空气回路；干燥区与冷却区之间通过旋转阀隔离，干燥区内部设有干燥带，冷却区内部设有冷却带。
2.根据权利要求1所述的污泥减量组合处理系统，其特征在于，第一储药罐通过第一计量泵连接至第一混合器，第二储药罐通过第二计量泵连接至第二混合器，在进泥管的第一混合器上游还布置有进泥泵；第一储药罐中存放铁盐助凝剂，第二储药罐中存放有机高分子絮凝剂，污泥与铁盐助凝剂在第一混合器中混合，污泥与有机高分子絮凝剂在第二混合器中混合；第一混合器为管道混合器，第二混合器采用电动混合器来进行强制混合。
3.根据权利要求2所述的污泥减量组合处理系统，其特征在于，进泥管上安装有固体浓度计和流量计，第一计量泵与第二计量泵通过固体浓度计和流量计信号调整药剂投加量；进泥泵的输送运动受脱水压滤装置同步控制。
4.根据权利要求1所述的污泥减量组合处理系统，其特征在于，过滤载体由一组柔性滤芯包覆滤布构成；脱水压滤装置的活塞缸可打开和转动，通过打开、转动的活塞缸进行卸料。
5.根据权利要求1所述的污泥减量组合处理系统，其特征在于，带式干化机还通过管路连接外排风机，外排风机出口连接气－气热回收交换器，热回收交换器的入口引入环境空气，在热回收交换器通过热交换进行预热后接入干燥风机的上游管路；经过热回收交换器后的外排空气接入再冷却器，然后进入除臭单元，再冷却器中产生的凝结废水进入废水收集池。
6.一种污泥减量组合处理方法，包括以下步骤：
在待处理污泥中加入助凝剂和絮凝剂进行聚合反应，絮凝剂及助凝剂的投加量依据污泥固体流通量进行相应控制调整；
在往复式活塞压滤脱水机内实现污泥的固液分离，其中脱水机活塞进行多次往复动作，并牵引脱水机缸体内过滤载体执行不同动作，通过活塞及过滤载体的联合动作，在过滤载体上重复滤饼形成、滤饼解体、滤饼再形成、滤饼再解体的过程，使污泥整体上得到充分过滤；
卸料时，脱水机缸体打开，活塞正向动作，泥饼卸入储泥仓；
储泥仓中经压滤脱水后的污泥切割成条状或颗粒状后分配到带式干化机的干燥带上；
污泥颗粒随干燥带行进过程中，与垂直于干燥带的热空气气流接触，逐渐失去水分而得到干燥；干化后的污泥颗粒随后转移到冷却带，干化污泥在冷却带上与冷空气气流接触而降温，最终干化并降温后的污泥颗粒送入料仓存放。
7.根据权利要求6所述的污泥减量组合处理方法，其特征在于，活塞正向动作时，对缸内的污泥施压，同时牵引过滤载体扭转和弯曲，污泥中滤出的水分透过滤布经过滤载体内部的导流槽排出缸外，固体被截留在滤布表面形成滤饼；活塞反向动作时，缸内的污泥解压，过滤载体靠自身弹性和活塞牵引拉伸，同时在负压状态下空气经过滤载体内部的导流槽吸入，共同作用于滤布表面的滤饼使其解体。
8.根据权利要求6所述的污泥减量组合处理方法，其特征在于，脱水机的的运行按批次模式操作，一个工作周期包括进料、压滤、卸料；其中进料是间歇进行的，包含活塞若干次往复动作，只在活塞反向动作时，开始进料，当活塞正向动作，进料停止，对污泥进行预压滤；压滤阶段包含活塞若干次往复动作，重复下列过程：施压、形成滤饼、解压、滤饼解体；卸料时，由于过滤载体的揉搓效应，脱水后的污泥呈现松散的型态，无需破碎。
9.根据权利要求6所述的污泥减量组合处理方法，干燥用的空气通过干燥风机循环使用，干燥空气在被送入干化机之前通过空气加热器升温，冷却用的空气通过冷却风机循环使用，冷却空气通过颗粒冷却器降温。
10.根据权利要求6所述的污泥减量组合处理方法，干化机还通过外排风机排放一部分湿空气，同时从环境抽取新鲜空气作为补充，排放的湿空气与吸入的新鲜空气在热回收交换器中交换热量，新鲜空气被预热，预热后的新鲜空气进入干燥用的空气回路；外排空气通过热回收交换器后，经过再冷却器继续降温，然后进入除臭单元净化后排放，外排空气带出的水蒸汽在再冷却器中凝结后成为废水进入废水收集池。
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