CN105556230A - 处理污泥的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于从污泥中除去水分的装置和方法。该装置包括壳体，具有用于各自接收和排放污泥的入口和出口。输送器位于所述壳体中并且配置为将污泥从入口输送到出口。该装置还包括加热污泥的加热器，以在由输送器输送污泥时从中除去水分。该装置还包括真空泵，设置为从装置中抽取空气，并同时使从污泥除去的水分由此与所抽取的空气一起流动。

Description

处理污泥的方法和装置

技术领域

公开了用于从污泥中除去水分的装置和方法。特别但不是排它性的，该装置和方法应用于钻井泥浆的处理。

背景技术

由固体和液体组成的污泥是在广泛的工业(例如采矿、食品加工、制造、污水处理等)中使用的许多方法形成的副产品。

污泥可在其产生的同一位置进行处理，或者可传输到可选择的位置用于处理或处置。环境因素和/或专业的污泥处理需求往往决定了在何处以及如何处理和处置污泥。

需要处理的污泥的一个实例是在钻井行业中，其中钻井泥浆是在钻井过程中和钻井过程之后产生的副产品。通常认为钻井泥浆是被污染的废物，在与环境重新整合之前必须进行处理。特别的，该处理可包括除去在钻井泥浆中的水。

普通的分离方法，例如旋流分离、过滤、膜或筛网，一般不适合于处理钻井泥浆以除去水。这通常是由于容纳在钻井泥浆中的添加剂或在除去的土中的细颗粒大小的沉积物与水一起阻碍了过滤并抵制分离。因此，当前用于钻井泥浆的除水方法主要涉及沉降法，由此泥浆储存在浅水池中，并允许水自然蒸发到大气中。

这种方法需要专业环境遏制坝结构和用于任何非蒸发分离的专业处理设施，或用于自然沉降的大面积土地。由于建造水池、在其使用寿命过程中维护它、然后在水池的使用年限后使土地恢复到原状的成本，这些方法可能是昂贵的。水池，尤其面临另一问题，由此液体从水池蒸发可增加水池中化学物质的浓度。因此，例如，水池(和其中含有的污泥)可被认为是最初在可接受的化学浓度水平，但随着时间的推移，由于蒸发，这些水平可增加到可接受的水平以上。这样的化学浓度水平可对周围环境具有不利影响。

对背景技术的上述参考不是承认该技术形成本领域普通技术人员的公知常识的一部分。上述参考也并不是为了限制如本文所公开的装置和方法的应用。

发明内容

本文所公开的是用于从污泥中除去水分的装置和方法。特别的但不是排它性的，该装置和方法用于处理钻井泥浆，该钻井泥浆是在钻井作业中产生的。然而，该装置和方法也可适用于许多其它应用；例如污水、垃圾食品、工业废物、污染的水、海水等的处理。

在第一方面，公开了用于从污泥中除去水分的方法。该方法包括下列步骤：通过壳体在斜面上输送污泥，并且在输送时加热污泥以蒸发污泥中的水分。

在一个实施方式中，污泥可以离散堆积物的形式来输送。该离散堆积物例如可以是污泥的堆、块、聚集、团等形式。只要在堆积物之间存在一些间隙或存在污泥堆积物的至少一些部分分离(即，使得各个堆积物可彼此区分)，就不要求一个堆积物与另一个完全(即100％)分离。

以堆积物输送污泥可促进污泥的加热和蒸发，例如通过增加污泥的表面积。例如，通过使用具有刮板的输送器，可形成堆积物。在这样的布置中，壳体的斜面可使得污泥在每个刮板和壳体之间堆积(即，该刮板充当凹槽)。以这种方式，在任何给定的时间，在每个污泥堆积物和随后的刮板之间的壳体下表面的一部分可暴露出来(即，由此污泥不覆盖该部分)。当壳体和输送器是水平时，将不会趋向于这种情况(即，由于重力，污泥将完全覆盖最下面的表面)。因为它们不被污泥覆盖，壳体这些暴露出来的部分迅速加热(即，当相比于那些被覆盖的部分时)。当在斜面上并且刮板移动时，污泥堆积物被不断推到(即由刮板)壳体的较热暴露部分上。这迅速增加的温度(即，由于与暴露表面接触)导致在污泥中的水分迅速蒸发。

此外，每个污泥槽的前缘可连续接触暴露的壳体。因为该前缘是污泥堆积物的最浅部分，它需要较少的能量来蒸发。这也有利于污泥中的水分迅速蒸发。

在一个实施方式中，可在壳体中维持局部真空，同时借此输送污泥。这可降低包含在污泥中的水分的沸点，从而降低为了蒸发水分必须将污泥加热到的温度。这可降低加热能量需求并提高该过程的效率。该部分真空可通过真空装置来维持，其也可从壳体抽取蒸发的水分(例如蒸汽形式)。在一些布置中，该真空也可协助污泥运动通过或进入壳体中。

在一个实施方式中，该输送可以是污泥间歇运动的形式。该间歇运动可包括多个暂停阶段，其中所述污泥是不动的，以及多个运动阶段，其中所述污泥是移动的。每次暂停阶段可以是15-45秒。在其它实施方式中，每次暂停阶段可以是10秒-1分钟。每次运动阶段可以是3-10秒。在其它实施方式中，每次运动阶段可以是2-30秒。运动阶段或暂停阶段可伴随一个反向阶段(其中运动的方向相反)。反向阶段可以是2-10秒。堆积输送时，污泥的间歇运动可便于加热壳体的暴露部分(即，未被污泥覆盖的壳体部分)。当污泥不移动(即在暂停阶段)时，暴露部分的温度急剧上升。在此之后，将污泥堆积物输送到加热的暴露部分上，并且热量迅速转移到污泥以导致污泥中的水分蒸发。

在一个实施方式中，当污泥通过壳体输送时，它可由通过壳体壁的间接热交换来加热，该间接热交换来自蒸汽，其经过围绕该壳体的蒸汽夹套。

在一个实施方式中，该方法可进一步包括使污泥经过喷嘴的步骤，以在输送它通过壳体之前来雾化该污泥。随着它进入所述壳体，这可增加污泥的表面积并促进污泥中的水分快速蒸发。

在一个实施方式中，该方法可进一步包括收集所蒸发水分的步骤。该方法可进一步包括冷凝收集的蒸发水分的步骤。水分的冷凝可通过冷却水来促进，该冷却水是使用该方法从污泥中收集的。收集的蒸发水分也可经过热交换器来与未处理的污泥交换热量(即，进入过程)。这可加热污泥并冷却蒸发的水分，以促进蒸发水分的冷凝。

在一个实施方式中，所收集水分的一部分可返回到锅炉中，以产生用于加热壳体的蒸汽。换句话说，锅炉和蒸汽夹套装置可由所收集的冷凝液补充(即，用水)，其可减少可能需要添加到使用中的锅炉里的外部水量，并且可进一步提高过程的效率。如上所述，相比于污泥，所收集的冷凝液可具有降低水平的盐或其它物质(即，低浓度)。因此，所收集的冷凝液可选择地或附加地用作例如灌溉水、冷却水、工业用水、灰水或甚至是饮用水。

在一个实施方式中，该方法可进一步包括在输送污泥通过壳体之前预热该污泥。该预热可利用来自锅炉的蒸汽或废气进行。在某些情况下，污泥可预热到沸点温度(或接近沸点温度)，使得在进入所述壳体时，水分开始从污泥蒸发。这可通过壳体内的部分真空来促进(即，其降低了污泥的沸点)。

在一个实施方式中，该预热可执行为大致等容过程，使得通过预热来增加污泥的压力。

在一个实施方式中，在预热之后，污泥可由污泥和壳体内部之间的压差驱动进入到所述壳体中。

在一个实施方式中，可将污泥间歇引入壳体中。污泥间歇释放到壳体中可对应于污泥的间歇运动(由输送器)，其可维持壳体内污泥的恒定体积。

在一个实施方式中，斜面的角度可以是15度-30度。例如，该角度可以是22度。如果斜面角度过大，则污泥不会到达输送器的端部(即，它可沿输送器滚动/回落)。如果斜面角度过小，则污泥可到达输送器和/或壳体的端部，而不用从污泥蒸发所有的水分(即，它可沿壳体流动，不管输送器是否移动)。

在一个实施方式中，污泥可包括钻井泥浆。在其它形式中，污泥可以是污水、制造废物、盐水、采矿残留物等等。本领域技术人员应当理解，用于处理污泥的方法可用于各种不同的应用中，以从混合物中除去水分。

在一个实施方式中，从污泥除去的水分可具有比污泥更低的盐浓度。污泥中的水分蒸发可允许水分与盐分离。

在一个实施方式中，污泥的输送速度可沿着壳体而变化。例如，相比于所述壳体的出口，污泥例如可在壳体的入口更快地输送。这可通过改变输送器刮板的间隔来促进。

在第二方面，公开了用于从污泥中除去水分的装置。该装置包括壳体，其具有用于各自接收和排放污泥的入口和出口。该装置进一步包括输送器，位于所述壳体中并且配置为在入口和出口之间在一个斜面上输送污泥。该装置进一步包括用于加热污泥的加热器，以在由输送器输送污泥的同时从中除去水分。

在一个实施方式中。该装置还可包括真空装置，设置为从装置中抽取空气，并同时使从污泥除去的水分由此与所抽取的空气一起流动。

倾斜角(例如壳体或在其中输送器的细长轴的倾斜角)可为10°-30°，或例如可为20°-25°。

污泥的加热导致污泥中的水分蒸发，由此相比于污泥，蒸发的水分可具有减少的盐水平(即，低浓度)。在一些实施方式中，蒸发的水分可能不包含任何盐。可选择地或附加地，污泥包括其它物质，例如重金属、有机废物等等，其可能不存在于蒸发的水分中(即，当水分被蒸发时该物质可保留在污泥中)。换言之，一定范围的元素和/或有机物可能存在于污泥中，而可能不存在于蒸发的水分中(或可以降低的浓度存在)。例如，如果收集了该水分(例如具有减少水平的盐和/或其它物质)，它可适合于用作例如灌溉、清洗(例如钻井泥浆运载工具)、冷却、抑尘、建造、原料掺水、饮用水、在所公开的方法中重新使用等。换句话说，蒸发和收集的水分可能与饮用水或工业过程中使用的水没任何不同，并且因此可适用于在其中使用水的任何应用。可选择地或附加地，所收集的水分可与其它钻井泥浆混合(即由将这样的泥浆浇回到可用的水平)，这可允许重新使用其它的钻井泥浆。换句话说，从污泥蒸发(和收集)的水分可以各种方式重新使用，这对于处理污泥的一些其它方法可能不是可行的。

在一些布置中，转移到污泥的热量可使得在污泥中的添加剂分解。在这方面，污泥例如可适合用于垃圾填埋场、道路等等。添加剂的分解可由污泥加热时经历的高温而导致。

在一个实施方式中，还可设置真空装置以将真空应用到装置的内部，以降低其中的内部压力。如上所述，该装置的较低内部压力可降低污泥的沸点；由此进一步促进水分从污泥的蒸发。可设置该装置，使得壳体内的多个内部部分具有不同的压力水平。这些变化的压力水平可与整个装置中的温差是一致的。这样的布置可增加水分蒸发的速率。真空装置可以是与壳体流体连接的真空泵。可使用多个真空泵。

在一个实施方式中，至少壳体内部的上表面可以是倾斜的，并且出口可位于或邻近于所述壳体的最上部。倾斜表面可促进来自壳体的蒸发的水分的流动。如上所述，由于加热空气的上升趋势，它会自然的流向出口(即，使得蒸发的水分基本上由斜面“引导”到壳体中的单个点)。相比较而言，在壳体是水平的配置中，加热的空气将简单上升到壳体的上部水平表面(即，假设没有其它泵或风扇提供空气流，后者在设置中引入额外的复杂性)。

在一个实施方式中，加热器可包括蒸汽夹套，其定位成至少部分地包围所述壳体，以便当它借此穿过时加热污泥。

蒸汽夹套可完全或部分地包围壳体。配置所述蒸汽夹套完全包围该壳体可有助于确保热量在整个污泥中均匀传递，这可有助于防止污泥在壳体中的局部硬化。所述加热器可选地包括电气元件，用于通过辐射将热量传递给污泥。本领域的普通技术人员将理解，可使用加热污泥的其它合适的装置(例如红外线、微波等)。

在一个实施方式中，蒸汽夹套可包括靠近所述入口的第一部分和靠近所述出口的第二部分。第一部分相比第二部分可向所述壳体提供更大的每壳体长度的热输入。例如，第一部分可完全包围壳体，而第二部分可部分地包围所述壳体。因此，当污泥在所述壳体的第一部分(例如下部)时，当它可能含有更多的水分并且有更大的体积时，更多的热量可传递给污泥。

在一个实施方式中，该装置还可包括与壳体流体连通的冷凝器，以冷凝从污泥蒸发并从壳体中抽取的水分。该装置还可包括热交换器，以在污泥进入壳体之前在蒸发的水分和污泥之间进行热交换。因此，可加热进入壳体的污泥并可冷却蒸发的水份，以便于冷凝蒸发的水分。

在一个实施方式中，其中所述冷凝器可包括多个垂直设置的冷凝室。至少一个冷凝液收集出口可位于冷凝室的下方，以从冷凝室收集冷凝液。

在一个实施方式中，装置可进一步包括用于收集来自所述冷凝器的冷凝液的至少一个冷凝液收集出口。该收集出口可包括专用的冷凝液收集泵，其通过收集出口除去冷凝液。

在一个实施方式中，输送器可包括刮板，以便能够输送离散堆积的污泥。

当输送器包括刮板时，壳体的斜面可使得污泥堆积在每个刮板和壳体之间(即，刮板充当凹槽)。以这种方式，在任何给定的时间，在每个污泥堆积物和随后的刮板之间的壳体下表面的一部分可暴露出来(即，由此污泥不覆盖该部分)。当壳体和输送器是水平的时候，这将不会趋向于这种情况(即，由于重力污泥将完全覆盖最低表面)。因为它们不被污泥覆盖，壳体的这些暴露部分迅速加热(即，当相比于那些被覆盖的部分时)。当在斜面上并且刮板移动时，污泥堆积物被不断推到(即，由刮板)壳体的较热暴露部分上。这迅速增加的温度(即，由于与暴露表面接触)导致在污泥中的水分迅速蒸发。

此外，每个污泥槽的前缘可连续接触暴露的壳体。因为该前缘是各污泥堆积物的最浅部分，它需要较少的能量来蒸发，这也有利于污泥中的水分迅速蒸发。

同样地，在斜面上设置所述壳体还可促进蒸发的水分从壳体流动。由于加热空气的上升趋势，在倾斜壳体的使用中，它将自然流向出口(即，使得蒸发的水分基本上由斜面“引导”到壳体中的单个点)。相比较而言，在壳体是水平的配置中，加热的空气将简单上升到壳体的上部水平表面(即，假设没有其它泵或风扇提供空气流，后者在设置中引入额外的复杂性)。

该入口可使得它位于壳体的下端。在这方面，可设置壳体使得壳体的下端或从壳体延伸的通道浸没在污泥的凹槽、桶、容器等内。在一些形式中，所述入口可仅仅是壳体的开口端。可选择地或额外地，所述入口是这样的，从而通过使其经过一个或多个喷嘴，至少一部分污泥喷射到壳体中。一个或多个喷嘴可位于所述壳体的外表面上(指向内的)或螺旋输送器的轴上(指向外的)。进行后者可有效地增加污泥进入壳体时的表面积，从而提高了到污泥的热量传递。在一种形式中，入口可定位成使得污泥喷入具有高温或最高温度的壳体区域中。

在一个实施方式中，输送器可以是螺旋输送器，并且刮板可形成在螺旋输送器的一个或多个叶片之间。在其它实施方式中，输送器可以是传送带或斗式输送器的形式。本领域技术人员将会理解，输送器可采取适合于输送污泥的其它形式。螺旋输送器可提供污泥的连续混合(或搅拌)，以允许均匀加热污泥。该螺旋也可有助于减少在壳体的内表面上收集的硬化污泥的体积。

螺旋输送器的叶片或每个叶片可提供一个另外的表面，用于传递热量到污泥，从而有效地增加了用于热传递的总表面积。在使用中，输送器的叶片或每个叶片可能无法完全浸没在污泥中。因此，叶片或每个叶片的转动意味着叶片部分在壳体内在浸没的和暴露于空气之间的变动。当暴露于壳体内热空气时，每个叶片比在浸没时更快加热，从而增加了到污泥的热量传递。

在一个实施方式中，螺旋输送器的刮板可变地间隔开。螺旋输送器的刮板可邻近出口更紧密地间隔，并且可邻近入口更宽地间隔。螺旋输送器包括的刮板越多，则污泥的表面积可更大(即，由于污泥堆积物的数量增加)。因此，如果输送器的刮板间隔过宽，则污泥堆积物的总表面积可能不是最大化的。另一方面，如果该螺旋输送器的刮板靠得太近，过多的水分可从污泥除去并且污泥可能变得太硬而不能输送(即，它可形成混凝土状混合物)。类似地，如果污泥变得太干，则可形成灰尘，这可能是不希望的，例如由于健康和安全问题。

污泥在具有较紧密间隔的刮板的输送器部分输送地较慢(当刮板间隔较宽时则较快)。换句话说，这样的布置允许沿输送器长度输送的污泥的速度变化(即，即使输送器以恒定的速度旋转)。因此，间隔较紧密的刮板可提供较慢的污泥的输送。

在一个实施方式中，壳体的横截面可以是大致圆形的，并且该螺旋输送器的尺寸可设置为大致对应于壳体的内部直径。该壳体例如可包括具有设置在斜面上的主轴的管道或管。在这方面，壳体和蒸汽夹套可形成同心圆筒的布局。这可提供更强、更简单和更便宜的结构。它也可提供该装置更容易的运输。

在一个实施方式中，螺旋输送器的叶片可配置为在使用中从壳体的内表面上刮去污泥。硬化污泥或其它材料在使用过程中可积聚在壳体的内表面上，这可减少从加热器到污泥的热量传递。由叶片从内表面上刮除污泥可消除或减少定期清洁壳体的需要。因此，可降低维护停机时间(和成本)。输送器可进一步包括活塞，用于输送器沿着其纵向轴线的往复运动，使得当致动所述活塞时，所述输送器的叶片(多个叶片)刮除所述壳体的侧面。再次，这可有助于除去已经干燥并附着在壳体内表面上的污泥。旋转和往复运动可以组合。

在一个实施方式中，螺旋输送器的一个或多个叶片可包括孔，以允许空气沿壳体流动。因此，在使用时(即，当螺旋输送器的叶片或每个叶片旋转时)，污泥可穿过所述孔，并且蒸发的水分(例如水蒸气)可上升通过壳体。当螺旋输送器是在斜面上时，一部分污泥通过重力辅助可向后穿过叶片或每个叶片的孔(即，与被输送的方向相反)。这可促进污泥的混合，其可反过来促进水分从污泥蒸发。类似地，这也可限制位于每个刮板之间的污泥体积。在这方面，也可限制被蒸发的污泥层的尺寸，从而可促进“快速”蒸发。一个或多个孔可具有水滴状。在其它形式中，所述孔可以是圆形、细长的三角形等。

在一个实施方式中，螺旋输送器可由变速驱动器驱动。这可提供对污泥输送速度的控制(或在与可变地间隔开的刮板结合使用时提供进一步的控制)。变速驱动器还可允许反转螺旋输送器的旋转方向。在操作中，螺旋输送器可引起污泥。

在一个实施方式中，该装置可进一步包括用于从装置释放除去水分的污泥的平衡重动作门。

在一个实施方式中，该平衡重动作门可设置为使得在使用中部分真空能够维持在壳体内。这可减少空气的体积，其必须由鼓风机吸取，以在壳体中维持部分真空，从而减少了能量需求。

在一个实施方式中，该装置可进一步包括在所述壳体壁上的进气口，用于使空气流入壳体中，由此在使用中能够在壳体中维持部分真空。该进气口可定位成靠近所述壳体的出口。

在一个实施方式中，该装置还可包括锅炉以产生用于加热器/蒸汽夹套的蒸汽。

在一个实施方式中，一部分从钻井泥浆中除去的水分可供应到锅炉中。换言之，冷凝液例如通过阀与冷凝流分离。在使用中，锅炉和蒸汽夹套布置可能会遇到一些水损失。利用冷凝液来补充锅炉可提高系统的效率，并减少水的消耗。

在一个实施方式中，该装置还可包括预热器，以在污泥进入到壳体入口之前预热污泥。预热器可包括至少一个可密封的预热室以等距地(即，以恒定的体积)预热污泥。换言之，加热所述至少一个可密封室内部的污泥可导致污泥的压力增加。该预热器可包括多个串联设置的可密封预热室，以逐步提高污泥的温度和压力。

该装置还可包括在预热器和壳体入口之间的入口阀，来调节从预热器进入壳体内的污泥流。在一个实施方式中，入口阀可配置为间歇地打开，以便提供进入壳体的污泥间歇流。所述阀可有助于维持在壳体中的真空。真空也可通过污泥来维持，其防止空气进入壳体。因此，并且因为污泥大体上是不可压缩的，壳体中的真空可引起污泥移动进入壳体。因此，简单地打开所述阀可允许污泥从热交换器移动到壳体且无真空损失(由于污泥的不可压缩性)。

在一个实施方式中，用于热交换器的热量可由来自锅炉的废气或蒸汽来提供。

在一个实施方式中，从污泥除去的水分可比污泥具有更低的盐浓度。

在第三方面，公开了用于从污泥中除去水分的系统。该系统包括如上所定义的装置；以及用于监测和调整关于该装置的一个或多个参数的控制器。

在一个实施方式中，一个或多个参数可包括下列至少一项：温度、收集水分的体积、水分收集速率、收集水分的质量、从装置释放的污泥体积、污泥的稠度、燃油消耗和噪音水平。

在一个实施方式中，该系统可配置为执行如上所定义的第一方面的方法。

在第四方面，公开了污泥处理单元，包括多个如上所述的装置。多个装置中的两个或更多个与用于冷凝从所述两个或更多个装置蒸发的水分的单个共享冷凝器流体连接。

在一个实施方式中，设置多个装置以便可安装到单个的标准滑轨上。可选择地，该装置可以是车载的。

在一个实施方式中，污泥处理单元包括四个装置。

附图简要说明

尽管任何其它形式可落入如在发明内容中所述的装置和方法的范围内，但现在将仅通过实例参考附图来描述具体的实施方式，其中：

图1A示出了如在发明内容中所述的污泥处理单元的第一实施方式的截面图；

图1B示出了图1A中所示的处理单元的平面图；

图1C示出了图1A和1C中所示的处理单元的冷凝器和泵的放大图；

图1D示出了图1C中所示的冷凝器和泵的俯视图；

图2示出了根据第二实施方式的装置的截面图；

图3A示出了如在发明内容中所述的装置的第三实施方式的截面图；

图3B示出了第三实施方式的装置的输送器的截面图。

图3C示出了第三实施方式的装置的一部分的放大图。

图3D示出了第三实施方式的俯视图。

图3E示出了第三实施方式的另一部分的侧视图。

图4示出了如在发明内容中所述的装置的第四实施方式的截面图；

图5A示出了如在发明内容中所述的装置的第五实施方式的截面图；

图5B示出了如在发明内容中所述的装置的一个实施方式的截面图，其垂直于图5A中所示的视图；

图6示出了如在发明内容中所述的方法的实施方式的流程图；以及

图7示出了结合在发明内容中所述的装置的场地布局的平面图。

具体实施方式

参照图1A至D，示出了污泥处理单元，包括三个大致相同的装置110，用于从污泥中除去水分。在所示的形式中，污泥是钻井泥浆，其是钻井过程中产生的副产品并需要处理。然而，该装置并不限于处理钻井泥浆。相同的装置110(或该装置的修改版本)可用于处理，例如来自制炼厂的副产品、污水、污染的水、食物残渣(例如咖啡渣)、浆料、再生纸等(即，一般任何其中污泥需要处理的过程)。术语“污泥”并不旨在表示具有任何特定性能(例如粘度)的物质。相反，该术语在广义上使用，以限定包含液体的物质(包括例如受污染的水)，所述液体可使用本文所述的装置或方法来分离。

单个的装置110如下所述，但所有三个装置是大致相同的。该装置110包括壳体112，具有喷嘴114形式的入口和出料槽116形式的出口。该装置110包括在其下端的次级入口114a。在操作图示的装置110的主模式中，次级入口114a保持关闭。然而，在操作的其它模式中，次级入口114a可专门地使用或与喷嘴114组合使用，例如取决于钻井泥浆(或被处理的任何其它类型污泥)的性质。

喷嘴114和出料槽116设置为各自接收和排出由装置110处理的钻井泥浆。装置110还包括条带状螺旋输送器118，位于壳体112中并配置为将在斜面上的钻井泥浆从喷嘴114输送到出料槽116。

螺旋输送器118包括中空轴120和由变速驱动器(未示出)驱动的单个螺旋叶片122，它允许调整螺旋输送器118的旋转速度和方向。以这种方式，该钻井泥浆的输送速度可优化以进行有效的处理(即，取决于钻井泥浆的性质与外部环境)。反转螺旋输送器118的旋转方向的能力可促进钻井泥浆的混合或搅动。这也有助于减少钻井泥浆堆积在壳体112的单侧上(即，由于螺旋输送器118的旋转，钻井泥浆可朝向壳体112的一侧堆积)。螺旋输送器118的方向反转也可将钻井泥浆推到壳体112的加热暴露部分上。换句话说，随着输送器118在第一方向上旋转，其将钻井泥浆推到壳体112的一侧，而壳体112的另一侧加热；然后，当输送器118反转时，它将钻井泥浆推到壳体112的暴露加热部分上。

螺旋输送器118的旋转搅动并混合钻井泥浆，其允许热量在整个钻井泥浆上更均匀地分布，并且水更容易从钻井泥浆的固体中释放或汽化。钻井泥浆的搅动还有助于防止或减少干燥泥浆在壳体的内表面上的堆积(其可降低装置的加热效率)。

螺旋输送器118的叶片122的外边缘的横截面大致为圆形，使得其紧密地对应于壳体112的内壁。在运行中，螺旋叶片122的外边缘充当刮刀，用于从壳体112的内表面上刮除干燥或沉积的钻井泥浆。除了搅动钻井泥浆，这还防止了钻井泥浆在壳体内表面上的堆积。虽然未示出，但螺旋输送器118可进一步包括活塞或凸轮，其能够沿其纵向轴线往复移动螺旋输送器118的轴120。这样的运动可允许通过螺旋输送器118的叶片122的外边缘进一步(例如来回地)从壳体112的壁刮除钻井泥浆(即，除了通过螺旋输送器118的旋转运动提供的刮除)。在一些形式中，螺旋输送器118可由在两端的轴承保持在适当的位置，但在示出的实施方式中，其设置为使得允许它在壳体112的下端自定位。这可允许更简单的结构，它不需要在壳体112内在下端装配的轴承，其中在使用中它将浸没在钻井泥浆中。

螺旋输送器118可由不锈钢、镀锌碳钢或其它类型的金属形成，或者例如可以是注射成型的塑料。塑料输送器可更轻、更便宜、更耐高温，并可允许更容易地更换(与金属螺旋输送器相比时)。输送器可用表面处理进行处理(例如涂覆、镀锌)，这例如可增加其耐久性、耐蚀性等。

螺旋输送器118的叶片122包括水滴形的孔124(即，在外边缘比在叶片的内边缘更宽)。这些孔124为从壳体抽取的空气(以及在空气中夹杂的蒸发水分)提供了流动路径。由于重力以及因为壳体112设置在斜面上，孔124还允许钻井泥浆沿壳体112返回(例如流回)。这有助于混合钻井泥浆，并且还可限制包含在螺旋输送器118的每个刮板之间的钻井泥浆的体积。孔124的水滴形有助于使其尺寸(以及因此空气和钻井泥浆的流动)最大化，同时保持叶片122的结构完整性。

虽然不能从附图中明显看出，但在叶片上的孔124的定位是从刮板向刮板偏移。因此，随着空气沿所述壳体流动，它被迫采取较长(例如曲折)的路径(即，相比于如果孔124是对准时它将采取的直接路径)。这可提高钻井泥浆中的水分蒸发。

螺旋输送器118的刮板设置为可变地间隔开(即，沿螺旋输送器118的长度)，由此在运行期间，沿着壳体112输送钻井泥浆的速度是变化的。在壳体112的上部(靠近出料槽116)，刮板更紧密地在一起，而在壳体的下部(靠近喷嘴114)，刮板间隔开得更远。在操作中，如果螺旋输送器118以恒定速度移动(即旋转)，则钻井泥浆堆积物(在输送器118的两个刮板之间)将沿着壳体112在下部较快地输送(由于刮板的间距较大)，而在壳体112的上部较慢地输送(由于刮板的间距较窄)。因此，提供了钻井泥浆的速度变化，而无需调整螺旋输送器118的转动速度。

螺旋输送器通过电动机经由齿轮箱驱动，该齿轮箱具有传动比，允许输送器的高扭矩和低转速。然而，齿轮传动比可进行适配，取决于由所述装置110处理的钻井泥浆或污泥的稠度。如上所述，电动机包括变速驱动器，其可由控制器来控制以改变输送器的旋转速度。输送器118的旋转速度可进行调整，取决于一系列因素，包括例如钻井泥浆的粘度。

用于加热所述钻井泥浆的蒸汽(即，热)夹套126设置为部分地包围壳体112。该蒸汽夹套126包括具有在使用中蒸汽流过其中的内部空隙。来自蒸汽的热量穿过壳体112的壁来加热壳体112的内部和钻井泥浆。这导致钻井泥浆中的水分温度增至其沸点，由此蒸发。蒸汽夹套126中的蒸汽由锅炉(未示出)供给。

壳体112和螺旋输送器118设置在斜面上。在图示的实施方式中，倾角(即，壳体112和/或螺旋输送器118与水平地面的倾角)大约为22度。在其它形式中，该斜面例如可以是20至25度，或15至30度的范围。类似地，装置110的斜面是可调整的。由于斜面，钻井泥浆堆积在螺旋输送器118的每个刮板之间(即，螺旋输送器的刮板充当凹槽)。例如，这在图2和3C中更清楚地显示。在任何一个时间，在各污泥堆积物以及随后的刮板之间的壳体112下表面的一部分暴露出来(即，污泥不覆盖该部分)。如果壳体112和螺旋输送器118是水平的，将不会是这种情况，因为重力将基本上使钻井泥浆平整，这将自然地覆盖壳体112的整个下表面(而不是形成离散的堆积物)。

在操作中，螺旋输送器118可间歇地旋转。可驱动输送器118以便于在一段时间移动(移动阶段)和一段时间停止(停止阶段)之间重复地交替。该暂停阶段允许暴露的表面升温，使得在移动阶段期间输送器将钻井泥浆推到加热的暴露表面上(以便快速加热钻井泥浆并导致钻井泥浆中的水分蒸发)。

由于壳体112的暴露部分未被钻井泥浆覆盖或与其接触，它们能快速加热(即，与那些被覆盖的部分相比时)。因此，在使用中，将钻井泥浆的堆积物推到(即，由输送器118的移动刮板)所述壳体112的较热的暴露部分上。因为钻井泥浆的堆积物接触壳体112的暴露部分，大的温差导致热量快速地从壳体112传递到钻井泥浆。这急剧提高了钻井泥浆的温度，从而将其中所含的水分的温度提高到其沸点之上，使得水分迅速蒸发(或“闪”蒸)。在本质上，由壳体112的斜坡和使用刮板输送器118的组合所产生的效果可描述为类似于水被洒到热烧烤盘上(即，随着与热板接触，水立即蒸发)。

图示实施方式中的布置的进一步结果是不断与壳体112的暴露部分接触的各钻井泥浆堆积物的前缘。该前缘是各钻井泥浆堆积物的最浅部分(例如形成钻井泥浆的细丝)，因此需要较少的热量来蒸发(即，与堆积物的更深部分相比时)。这进一步促进了钻井泥浆的快速蒸发。

蒸汽套管126大致沿着倾斜壳体112的长度延伸。在壳体112的下部(即，靠近喷嘴114)，蒸汽夹套126围绕壳体112的整个圆周延伸。对于壳体112的剩余长度，蒸汽夹套126仅部分地(即，下半部分)围绕壳体112的圆周延伸。因此在壳体112的下部有大的热量输入(每壳体112长度)。

在一般情况下，且如上所述，在该装置110的操作期间，湿钻井泥浆易于在壳体112的下端收集或淤积(由于斜面)。由于部分的这种湿钻井泥浆被加热，导致它们干燥并由输送器118沿壳体112以小堆积物(即相比于“淤积的”钻井泥浆)来输送。换句话说，沿着壳体输送的堆积物具有比位于壳体112的下部的钻井泥浆的收集或淤积更小的各个体积。因此，上述蒸汽夹套126的布置基本上向较大体积的湿钻井泥浆提供了比由输送器118输送的较小和较干的钻井泥浆堆积物更多的热量。在使用中，螺旋输送器118的旋转导致钻井泥浆朝向壳体112的一侧收集(即，因为它由螺旋输送器118“推”至这一侧)。在本实施方式中，蒸汽夹套126通常围绕壳体112的下半部延伸。然而，在其它实施方式中，蒸汽套管126可在壳体周围偏移，以考虑到堆积的钻井泥浆的偏移性质。

该装置110还包括与壳体112的内部流体连通的真空泵128。在使用中，真空泵128使空气从壳体112流动，并在同一时间使蒸发的水分从壳体112流动(即，作为水蒸气)。真空泵128降低了壳体112中的压力，从而降低了含在钻井泥浆中的水分的沸点。这减少了蒸发钻井泥浆中的水分所需的热量输入。这也增加了该装置110能够处理钻井泥浆的速率以及该装置的整体效率。

水分和空气(如蒸气)由真空泵128通过壳体112中的开口130来抽取。该开口130位于罩子132中，其具有引导空气到开口130中的倾斜表面。罩子132包括撑杆134，其跨越罩子132延伸，并提供结构支持以防止罩子132由于由真空泵128产生的真空而塌陷。罩子132变窄(即，由于倾斜表面)意味着从该点空气(包含蒸发的水分)的速度增加，在该点上罩子联接壳体的筒状部与开口130。越靠近壳体112的筒状部(即，主体)，气流越慢，这有助于限制由流经开口130并进入导管的空气所夹杂的灰尘量(例如，由于较低的速度，灰尘从空气落下并且不会被夹杂通过该开口)。

壳体112在斜面上的布置也有助于来自壳体112的水蒸气流动。由于加热空气的上升趋势，它自然会朝向位于壳体112上端的开口130流动。换句话说，沿着所述壳体112的长度蒸发的水分基本上通过倾斜壳体112(经由输送器118的叶片122中的孔124)向开口130“汇集”。例如，水平的壳体将不提供加热空气或水蒸气的相同汇集(即，假设没有泵或风扇提供空气流)。

罩子132位于壳体112端部的中间，并靠近壳体112的上端。沿着壳体中途定位开口130降低了保持水分的空气在壳体112的出料槽116附近流经干的钻井泥浆的可能性(即，否则可导致一些水分由干的钻井泥浆所吸收)。壳体112还包括空气入口孔(未在图中表现出来)，位于壳体112的上端，允许外部空气进入壳体112。这便于水蒸气和空气在装置110内的流动，并且还在壳体112的上部朝向开口130引导空气。

节热器热交换器136位于靠近开口130。在水蒸气通过开口130离开壳体112后，它通过热交换器136。例如，来自罐(在装置110的喷嘴114的路线上)的钻井泥浆也经过热交换器136，并与水蒸气进行热交换。因为钻井泥浆(外部温度)通常比水蒸气(其已在壳体112中加热)凉，热量从水蒸气传到用于冷却水蒸气的钻井泥浆。换句话说，当在它最热的时候，水蒸气将热传递给在其最冷时的钻井泥浆，否则热量将会损失。大温差有利于这种热传递，并且该热交换可提高系统的效率。泥浆的加热减少了必须在该装置中使用以升高泥浆到沸点的能量(例如，使得需要更少的水蒸气)，而水蒸气的冷却有助于冷凝水蒸气中的水分。随着水蒸气冷却，一些在水蒸气中的水分冷凝。在热交换器136中，含水蒸气(即，来自壳体112)的导管设置为在不同的方向具有几个弯曲。该弯曲增加了水蒸气路径的弯曲度，其增加了气流中湍流的存在。这种湍流可有助于促进水蒸气中的水分冷凝。

水分的冷凝还由壳体112的暴露部分和在输送器118的刮板之间的钻井泥浆堆积物之间的温差来促进。水蒸气从钻井泥浆堆积物和壳体112的暴露部分(以及输送器118)流动，较热和较冷的空气的混合有利于水蒸气中的水分冷凝。在该热交换器136中冷凝的水蒸气收集(即，由于重力)在冷凝液收集管138中，其位于热交换器136的下游。

五个冷凝器也位于节热器热交换器136的下游(以及冷凝液收集管138的下游)。该冷凝器设置为2-2-1的配置。换句话说，水蒸气流分开，使得大约一半的水蒸气穿过串联连接的两个冷凝器140，142，而另一半经过另外两个串联连接(并平行于第一组冷凝器140，142)的冷凝器140'，142'；在所述流重新联合之前，所有剩余的水蒸气通过最终的冷凝器144。冷凝器140，142，144垂直定向，使得水蒸气大致随着方波或蛇形路径通过冷凝器140，142，144到真空泵128。即，每个流的前两个冷凝器140，142通过第一连接管146在它们的下部连接，并且第二冷凝器142和最终冷凝器144通过第二连接管148在它们的上部连接。空气通过风扇150被迫穿过冷凝器，并且它们还用水(其可以是先前由装置110收集的水)喷洒，以进一步冷却和冷凝水蒸气中的水分。各个冷凝器140，142，144还具有比导管更大的内径，该导管将水蒸气从热交换器136传输到冷凝器140，142，144。因此，随着它进入每个第一冷凝器140，140'，水蒸气的压力降低，这也有利于水蒸气中的水分冷凝。各个冷凝器140，142，144的垂直方向意味着随着水分冷凝，其形成液滴从冷凝器140，142，144的中心落下，而不是形成在冷凝器140，142，144的侧面上(否则其会减少冷凝器140，142，144的冷却效率)。

因为水分在每个流的前两个冷凝器140，142中冷凝，它收集在第一连接管146中，而在最终冷凝器144中的冷凝液收集在最终冷凝器144的底部。冷凝器装置包括两个冷凝液收集出口152；一个位于(每个流的)第一连接管146处，而另一个位于最终冷凝器144的底部。每个冷凝液收集出口152包括一个管，其延伸到冷凝器140，142，144下的冷凝液收集集管154。

如上所述(以及如图中清楚可见)，所示实施方式的处理单元100包括三个基本相同的装置110。这些中的每个设置为使得它们的冷凝液收集出口152连接到(单个)冷凝液收集集管154。冷凝液收集集管154(流体地)连接到专用的收集真空泵156，其导致从所有装置110收集的冷凝液从所述集管154流动(以存储在收集罐中)。每个冷凝液收集出口152还包括具有孔的孔板158，该孔的尺寸控制冷凝液流过冷凝液收集出口152的管并进入所述集管154中的流动。这种流动控制，连同位于所述集管154中的进气口，确保了该专用收集泵156不会压制其它的真空泵128(即，对于三个装置110的每一个)，以便使水蒸气流入所述集管中。

各装置的收集管138(收集由节热器热交换器l36形成的冷凝液)也连接到冷凝液收集集管154，使得该冷凝液也可通过专用的收集泵156抽取。虽然在图中未示出，但可使用阀门来控制冷凝液流进各个收集管138中，以防止水蒸气进入收集管138中(即，应该代替流向冷凝器140，142，144用于冷凝)。

由装置110收集的水分可具有比钻井泥浆更低的盐浓度(即，当水分蒸发时盐留在钻井泥浆中)。可选择地或额外地，所收集的水分可具有浓度较低的存在于钻井泥浆中的其它物质。在这方面，该水分可适合用作例如灌溉水、冷却液等(即，当收集时)。类似地，在一些实施方式中，热量传递到钻井泥浆可使得钻井泥浆中的一些或全部添加物分解(例如有机材料可分解、反应、升华、燃烧为更简单的分子等)。在这方面，钻井泥浆例如可变得适用于垃圾填埋场、道路、土壤改良等。

系统的封闭性可部分地有助于系统的效率。因为水分冷凝在冷凝器140，142，144和系统的其它部分(例如节热器热交换器136)中，它导致该系统的压力降低。换句话说，该系统固有地增加了真空，从而真空泵有效地充当了增压泵，协助系统维持该真空。如上所讨论的，这可提高系统的效率。

现在返回到装置110的壳体112，喷嘴114位于所述壳体112的上表面(向内的)，并朝向壳体112的下端。喷嘴114与预热器160流体连通，该预热器160包括串联设置的多个预热室162。预热器160通过管(上游)依次连接到含未处理的钻井泥浆(要由装置110进行处理)的罐。如上所述，从所述罐传递到预热器160的泥浆穿过节热器热交换器136，这有助于冷却以及冷凝从壳体112抽取的水蒸气中的水分，并同时在进入预热器160之前加热所述泥浆。

预热室162设置为(正方形)蛇形配置，并由可用来控制泥浆流入预热器160、流入预热室162之间以及流过壳体112中的喷嘴114的阀所分隔开。来自锅炉的蒸汽传递到预热室162，它加热包含在其中的钻井泥浆(即，通过预热室162的壁)。因为钻井泥浆在每个室162中加热，由于泥浆通过阀保持在预热室162中(即，这基本上是等容过程)，其压力上升。一旦钻井泥浆在最后的腔室162(即，最靠近喷嘴114)中，控制器打开在腔室162和喷嘴114之间的最终的阀。壳体112的内部(在真空下)和钻井泥浆之间的大压差使钻井泥浆通过喷嘴114在最后的腔室162中迅速释放，并进入壳体112的内部。由于钻井泥浆的速度和温度，以及喷嘴114的扩大效应，随着它进入壳体112的内部，钻井泥浆迅速雾化(即，几乎立即的)，这导致包含在钻井泥浆中很大一部分(在一些情况下是所有的)的水分蒸发(即，甚至在它接触壳体112中的任何表面之前)。

因为在最后腔室162中的钻井泥浆由阀所释放，其它腔室的阀循序地打开，使得在一个腔室162中的钻井泥浆转移到一个连续的腔室162中。以这种方式，随着它移动到每个连续腔室162中(即，沿预热器160朝向壳体112)，钻井泥浆的压力和温度增加。

一旦钻井泥浆进入壳体112中，其由输送器118(例如间歇地)朝向位于所述输送器118的上出口端的出料槽116输送，用于从壳体112排放处理的钻井泥浆。斜槽116包括平衡重脱落门，其仅当钻井泥浆的重量足以打开门时打开一次。斜槽116设计为具有足够的体积用于钻井泥浆在其中收集数个小时(即，无需打开门)。例如，门可能只需要每6至8小时打开一次。在其它实施方式中，出料槽116例如可包括机械操作的门。当关闭时，门密封隔绝壳体112与空气，从而有助于维持壳体112内的恒定(大气压下)气压。从壳体112排放的钻井泥浆可收集在收集箱或袋(未示出)中。可选择地，钻井泥浆例如可收集在卡车后面的另外的输送器上，等等。

现在参照图2，该装置210主要地与图1A至1D所示的相同，除了入口214和预热器260的布置之外。

开口形式的入口214位于大约壳体212的最低点，并且包括入口阀，其调节传递到壳体212中的钻井泥浆的流动。当阀打开时，钻井泥浆基本上由真空涌入到壳体212中。控制器可与所述阀联系，以基于输送器218的速度打开和关闭所述阀(例如，以保持壳体212中钻井泥浆恒定的质量或体积)。例如，当控制输送器218为间歇移动时，阀也可控制为间歇地移动(即，与输送器218同相或不同相)。

由来自锅炉的蒸汽加热的管的形式的预热器260定位成流体连通入口214，使得入口阀(闭合时)形成预热器260和壳体212的内部之间的屏障。钻井泥浆可在例如20℃至40℃的温度从钻井泥浆罐传递进入预热器260中。该钻井泥浆在进入壳体之前由预热器加热到例如60℃。在一些情况下，预热器260可配置为使得钻井泥浆在其进入壳体212中(即，通过壳体212中的真空促进)时几乎处于(或处于)沸点。

进入壳体212中的钻井泥浆通常淤积在壳体212的下端(邻近入口214)。然后，钻井泥浆例如通过螺旋输送器218的间歇运动输送为形成在螺旋输送器218的刮板之间的离散堆积物264。堆积在各刮板之间的钻井泥浆的体积通常由输送器218的叶片222中的孔224的大小以及输送器218和壳体212的倾斜范围所控制。如上所讨论的，参照图1A-D，各堆积物264只覆盖各刮板之间的壳体212的内表面的一部分，使得内表面的一部分是暴露的。壳体212的暴露部分迅速加热，然后当钻井泥浆由输送器218推到这些部分上时该热量迅速传递到钻井泥浆(导致钻井泥浆中的水分蒸发)。以这种方式，堆积物264变得更干，它们沿着壳体212输送地更远。

参照图3A，示出了装置310的另一实施方式，用于从污泥除去水分。该实施方式具有许多与先前描述的实施方式共同的特征。

再次，为了说明的目的，污泥将被称为食品废物(即，其在食品制造过程中作为副产品产生并且需要处理)，但要强调的是该装置适用于，并且可用于许多其它类型的污泥(例如来自工艺厂的副产品、污水、泥浆、再生纸等，一般任何其中产生了污泥或需要处理的过程)。

正如前面所描述的实施方式的情况，该装置310包括细长的圆形壳体312，具有入口314和出口316。所述入口314和出口316设置用于分别接收和排放由装置310所处理的食品废物。该装置110还包括位于壳体312中的中空轴带状螺旋输送器318以输送食品废物。

如图3B所示，螺旋输送器318的叶片322包括泪珠形孔324，如上文讨论的，其提供流动路径，用于从壳体312中待抽取的空气(和蒸发的水分)。相对于前面的实施方式，孔324一般沿着壳体312对齐。壳体312的倾斜允许食品废物沿着螺旋输送器318(通过孔324)回流，这限制了陷于螺旋输送器318的刮板之间的食品废物的体积(如在图2中示出的)。

蒸汽夹套326设置为包围壳体312，用于加热食品废物。在前面的实施方式中，蒸汽夹套326仅在壳体312的上部部分地围绕壳体312延伸，但在该示出的实施方式中，蒸汽套管326整个围绕壳体312的圆周延伸。

该装置310的内部由位于壳体312的上端的真空泵(但未示出)保持在低于大气压的压力下。如在前面的实施方式中，真空泵设置为使得它从壳体312中抽取空气，并同时从壳体312中抽取蒸发的水分。水分和空气由真空泵抽取，通过朝向壳体312的出口316定位的在壳体312中的开口330。如图3A和3D所示，两个导管366连接到所述开口，并配置为使得它们从开口330变窄。因此，在使用中，空气(含蒸发的水分)速度从该开口330定位的位置到导管366变得更窄的位置而增加。如前面实施方式的罩子，在该开口330的低空气速度可有助于限制由流过开口并进入导管的空气所夹杂的灰尘量(例如灰尘可从空气掉落)。

从图3D明确可见，导管366设置为使得他们具有“牛角”构造。换句话说，每个导管366包括接近出口316的各种取向的4个弯曲，是在沿着装置310向回引导和接合到单个导管中(其又连接到冷凝器用于冷凝收集的水分)之前。这样的布置(即，路径的曲折度)可有助于增加气流中湍流的存在，其反过来可有助于促进在抽取的空气中的水分凝结。

螺旋输送器318的刮板设置为可变地间隔开(即，沿螺旋输送器318的长度)。与前述实施方式相反，刮板在入口处比在出口处靠得更近，使得在操作时食品废物在出口316比在入口314运送得更快。

在钻井泥浆在壳体的下部中输送时，钻井泥浆的较慢运动基本上允许更多的热量至钻井泥浆，以便将它的温度增加至沸点。一旦钻井泥浆(或包含在钻井泥浆的水分)达到沸点并且水分从中蒸发，进一步加热钻井泥浆通常是不可取的。这是因为加热具有最少(或没有)水分的钻井泥浆是浪费能量(即，降低了系统的效率)。其次，一旦钻井泥浆从壳体脱落，变得太干燥的钻井泥浆可能难以处理并可能引起灰尘，这可能是健康和安全风险。

壳体和螺旋输送器318是倾斜的，使得在使用中食品废物堆积364在螺旋输送器318的各刮板和壳体312之间(即，刮板作为凹槽)。在任何一个时间，在各食品废物的堆积物364和随后的刮板之间的壳体312下表面的一部分可以是暴露的368(即，食品废物不覆盖该部分)，其迅速地加热。然后当通过输送器318将钻井泥浆推到暴露部分368上面时，该暴露部分368将热量传递到钻井泥浆。

入口314位于壳体312的下端。尽管没有示出，壳体312可设置为使得其下端浸没在食品废物的凹槽、桶、容器等中。在这方面，入口314可选择地是壳体312的开口端。可选择地或附加地，入口314设置为使得食品废物的至少一部分从输送器的轴喷射(例如通过使其通过喷嘴)到壳体312中。图4示出了类似的实施方式，其中装置410包括几个喷嘴414形式的入口。引导喷嘴414以便将污水从轴420喷入壳体412的内部。在污水进入壳体412中时，这可有效增加污水的表面积，从而增加向污水中的水分的热传递及其蒸发。喷嘴412可设置为使得污水喷入具有高的或最高的温度的壳体412的内部区域中。

再次参照图3A至E示出的实施方式，图3E中示出了装置310的另一部分。这包括预热罐形式的预热器360，钻井泥浆在进入壳体312之前通过该预热器360。该预热罐包括加热线圈，虽然未详细示出，但其形成了包含来自蒸汽夹套324的冷凝液的冷凝回流管的一部分。换言之，蒸汽夹套324中的蒸汽(由锅炉提供)经由预热罐360转移回锅炉中，这可提高该装置的效率。在其它形式中，用于预热罐360的热量可通过附加的锅炉、燃烧器等来提供。

现在参照图5A和5B，示出了该装置的进一步的实施方式。该装置510还包括连接到壳体512的冷凝室形式的冷凝器540，其设置为使得蒸发的水分可在其中冷凝。这样的布置可比前述的实施方式更简单，因此可适合于期望低成本(即，维护和制造成本)或熟练劳动力不可用(即，操作复杂的机器)的情况。例如，它可适合于在发展中国家净化污染的饮用水。

螺旋输送器518延伸经过壳体512并进入冷凝室540。冷凝室540是罩子的形式，具有比壳体512更大的横截面积。虽然在示出的实施方式中的冷凝室的壁570是大致平坦的，但在其它实施方式中，该壁例如可以是弯曲的或波状的(其可促进更大的冷凝和/或流动)。

蒸发的水分冷凝在冷凝室540的壁570上，然后由于重力从腔室的壁570向下流动。这与上述的装置相反，从而水分通常在其从壳体512抽取后冷凝。该装置510还包括位于冷凝室壁570的下端的冷凝液收集管538。从冷凝室540的壁570向下流动的冷凝液进入冷凝液收集管538中并由其收集。到收集管538的入口通过保护壁572与螺旋输送器518分离，该保护壁572位于螺旋输送器518的任一侧上。保护壁572防止污染的水进入管538中，例如由输送器518的运动导致的污染的水的飞溅。

在所示的形式中，冷凝液收集管538连接到集管554，使得来自所有管538的冷凝液在集管554中结合为单流。一些由管538收集的冷凝液可用于补充锅炉(参照图6在下面更详细地描述)。这可有助于提高系统的效率，并减少必须用于补充锅炉的水(即，系统外部)的体积。

在这种形式中，真空泵是鼓风机528的形式，并连接到集管554的端部。鼓风机528配置为通过管538和集管554从冷凝室540排出空气，使得在冷凝室540中形成负压(即，低于大气压)。该负压有助于降低污染水的沸点，因此减少了蒸发水所需的热量。与此同时，通过鼓风机528的空气排放有利于冷凝液的流动。

虽然在图中未示出，但该装置510可进一步包括瓣阀，其打开以允许空气进入冷凝室540。这也可有助于调节冷凝室540中的压力，并且进入冷凝室540中的空气可冷却蒸发的水分(即，水蒸气)。该冷却可促进蒸发水分的冷凝。

螺旋输送器518的刮板在壳体512中比在冷凝室540中间隔的更紧密。在使用中，这意味着当污染水在进入腔室512之前进行加热时，该污染水更慢地输送通过壳体512。

在所示的形式中，螺旋输送器518和壳体512是倾斜的。如上所述，这有利于污染的水快速蒸发，并且在这种情况下随着它进入冷凝室中，快速蒸发是特别普遍的。输送器的倾斜导致装置510的下部(即，壳体512)浸没在污染的水中(即，当适当地配置时)，并且气室位于装置的较高部分(即冷凝室540)中，使得在其上表面发生水的快速蒸发。倾斜的角度也可有助于从污染的水中分离或引出固体。

现在参照图6，示意性地示出了用于处理钻井泥浆形式的污泥的方法。

钻井泥浆源674例如可以是罐、管道、输送器等。在第一步骤中，泥浆674是由预热器热交换器660来预热。在某些情况下，钻井泥浆674可在进入该过程之前与其它的钻井泥浆(或其它类型的污泥)共混(即，混合)。这可以进行以调节钻井泥浆的稠度(或粘度)，以确保该过程的最佳运行。泥浆674的共混可保证其大致为均匀的。这可促进系统的最优化。当钻井泥浆674例如是来源于罐时，钻井泥浆674可在罐中沉淀，使得存在垂直梯度粘度。因此，可混合来自罐的适当下部和较高部分的泥浆674，以达到用于本文所述的装置和方法的合适稠度。

在此之后，预热的泥浆以离散堆积物的形式在斜面上以及壳体612中输送676。来自蒸汽夹套626的热量678通过壳体612的壁间接加热未处理的泥浆。虽然在本实施方式中描述了蒸汽夹套626，但可选择地，热量可通过其它装置例如电加热线圈、燃烧器、红外线灯等传递。热量678将预热的泥浆中水分的温度提高至其沸点，使得水分蒸发680。可调节泥浆的输送速度和蒸汽夹套的温度，以实现所希望的排出泥浆的粘度。如果从系统中排出的泥浆太干，则可能产生大量的灰尘并存在健康和安全风险。另一方面，如果泥浆太湿，它可能粘到表面上并存在维护和操作问题。

冷凝并收集682所述蒸发的水分680，使得它可从系统中除去。虽然未示出，但该方法可进一步包括在(热)蒸发的水分680和来自钻井泥浆源674的(冷)钻井泥浆之间的热交换，它可促进水分680的冷凝(并同时开始加热钻井泥浆674)。这样可提高该方法的效率。处理过的泥浆684(即，水分从中移除的泥浆)从系统中排出并移除。

蒸发的水分680具有比钻井泥浆低的盐浓度。因此，冷凝和收集的水分682可适于重复使用(例如灌溉水、冷却水、清洗水等)。同样地，如上所述，钻井泥浆中的添加物可通过在该装置中的热量分解，从而使处理过的泥浆适于垃圾填埋场、与道路材料混合等。

部分真空维持在壳体612中，以降低包含在预热钻井泥浆中的水分的沸点。这减少蒸发水分所需的热量678。部分真空由泵或鼓风机(未示出)维持。泵或鼓风机也便于已冷凝的水682的流动。

蒸汽夹套626中的蒸汽由锅炉686提供。在使用中，一些水可能从蒸汽系统损失，并且因此该系统将需要进行补充。为方便起见，一些冷凝液688再循环来补充锅炉686，而不是被除去。这样可提高该方法的效率，降低其整体的用水需求。此外，当冷凝液进入锅炉686时，冷凝液可以是热的(即，由该装置加热)。通常，添加的水将是外面温度/室温。冷凝液688处于高温意味着它需要较少的能量将其返回到用于蒸汽夹套626的蒸汽。冷凝液688也是干净的(即，大部分或全部的杂质留在钻井泥浆中)，这意味着当在锅炉686中使用时，它也可导致比其它水源更小的规模。这可减少维护成本。这可能是特别有益的，例如如果该方法用于具有低的水资源可利用量的区域中。

在所示的形式中，来自锅炉686的蒸汽690通过热交换器626(除了传递给蒸汽夹套的蒸汽690)以在预热阶段过程中加热678钻井泥浆。这可通过减少需要从蒸汽夹套626传递到钻井泥浆以蒸发水分的热量678来提高该方法的效率。可选择地或附加地，废气可用来加热在预热热交换器中的钻井泥浆。锅炉也可结合节热器，例如其使用锅炉的废气来预热重新进入锅炉的冷凝液(来自蒸汽线路)。

图7是示例现场平面布置图，包括多个装置710，其例如可以是在图1-5中所示的以及上述的类型。单元710的排放可循环，从而提供了处理的钻井泥浆的连续流动(例如，由此没有两个单元在同一时间停止)。换句话说，每个单元710可独立于其它单元710并异步地操作。连接到每个单元710的是锅炉786，其向其相应的单元710提供蒸汽。废物(例如钻井泥浆)从卡车卸载到废物接收罐791中。废物可以其它方式直接(例如通过管道)由周围池塘、水坝等供给。然后，废物传递到(例如经由未示出的导管)混合罐792中，在那里混合以确保在单元中使用的最佳稠度。单元710处理废物，由此水被抽取并传递到处理过的水罐793中。处理的水排放到输送器794上，然后输送器794经由径向堆垛机796将处理的废物输送到废物容器795中。然后，废物由卡车792收集，用作例如垃圾填埋场、矿山整治等。还提供了冷却水罐797。冷却水可在单元710中使用，以促进蒸发的水分冷凝。如从上述说明和图7中清楚可见，该现场平面和相应的过程是这样的，钻井泥浆可基本上连续处理(而不是如现有技术中所提供的分批)。

虽然在图中未示出，但该装置可通过控制单元形式的控制器来控制，其可位于该装置上，或可选择地相对于该装置远程定位。该控制单元可允许监测和控制一个或多个在表1中找到的参数。该控制单元可以所需的序列根据被处理的污泥来控制各个PID控制器。该控制单元还可接收来自各种探头和仪表(例如温度、压力、湿度、流量等的探头和仪表)的信号。

控制单元可提供参数的计算机或编程控制，使得该系统作为整体可在使用中同时进行优化。例如，如果情况是这样的，水的可利用量高且水不是处理限制性因素(即，锅炉不要求至少一些收集的水循环到锅炉中)，则控制单元可增加处理速率以更快速地处理钻井泥浆。

表1：控制参数

虽然已经描述了许多装置和方法的实施方式，但是应该理解的是，装置和方法可以许多其它的形式来体现。

例如，该方法和装置的加热器一般描述为锅炉的形式。然而，本领域的普通技术人员将理解，可使用用于加热的另一种合适的装置，例如红外线加热或电加热元件，其经由辐射将热传递到污泥。

另外，虽然该装置和方法一般描述为用于钻井泥浆，但它们也适用于从其它类型的污泥中除去水分。在这方面，可调节倾斜度、速度和刮板间隔(在输送器是螺旋输送器的情况下)，使该装置或方法适应于具有一定范围的组合物和粘度的各种类型的污泥。也可调整其它变量，例如热输入和壳体的大小和形状。

在图示的实施方式中，壳体是细长的并且横截面大致为圆形；然而，在其它形式中，壳体可具有矩形、三角形、卵形等横截面形状。壳体在某种程度上可通过在壳体中使用的输送器类型来决定。例如，矩形壳体可更适合于桶或带式输送器。壳体例如可由不锈钢、低碳钢、黄铜、铜、铝等形成。

另外，图示和上述示出的输送器各具有单个叶片。本领域技术人员将理解，提供相同(或类似)功能的螺旋输送器可采取许多其它形式，并且例如可包括多个(即，螺旋或其它)叶片、桨等。

该装置的组件，例如壳体和输送器，可由不同于上述的其它材料制成。本领域的普通技术人员将理解，这些组件可由其它合适的材料制成，并且合适的表面处理可应用到这些组件上以改善它们的性质(例如耐久性、耐热性等)。

实施例

处理单元运到并设立在矿区。该处理单元包括三个倾斜的钻井泥浆处理装置，其支撑在单个滑轨上并由柴油发电机供电。

从钻井泥浆坑中抽取钻井泥浆并转移到位于处理单元附近的罐中。处理单元由导管连接到所述罐，使得来自所述罐的钻井泥浆流入处理单元的各个装置中。表2中提供了钻井泥浆的一般性质。

表2：示例性的预处理钻井泥浆的特性

特性	单位	取值范围
			导电性	us/cm	25000-35000
总溶解固体	mg/L	20000-30000
			pH	pH	6-8
钠吸附比	比例	25-35
			总悬浮固体	mg/L	100-200
石油烃总量	mg/L	5-6

这些装置同时操作，并通过控制单元控制。每个装置从钻井泥浆罐接收一部分的钻井泥浆。在每个装置中，钻井泥浆由螺旋输送器沿着该装置的壳体间歇地输送。每个输送器反复地在第一方向上反复，在第二相反方向上旋转，然后暂停。壳体由蒸汽夹套加热，其导致钻井泥浆中的水分(即，水)蒸发。水分由多个真空泵抽取并在热交换器和多个冷凝器中冷凝。收集冷凝液并测定冷凝液的性质。这些值示于表3中。

表3：收集的冷凝液性能

在随后的权利要求书中，以及在前面的描述中，除了由于语言表达或必要的暗示的上下文需要，词语“包括”和其变型例如“各包括”或“包含”在包容性的意义上使用，即，说明所述特征的存在，但不排除在如本文所公开的用于从污泥中除去水的装置和方法的各种实施方式中进一步的特征的存在或添加。

Claims (56)

1.用于从污泥中除去水分的方法，所述方法包括下列步骤：

通过壳体在斜面上输送污泥，以及

在污泥输送时加热污泥以蒸发污泥中的水分。

2.如权利要求1所述的方法，其中污泥以离散堆积物的形式来输送。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中可在壳体中维持局部真空，同时借此输送污泥。

4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中输送是污泥间歇运动的形式。

5.如权利要求4所述的方法，其中间歇运动包括多个暂停阶段，其中所述污泥是不动的，以及多个运动阶段，其中所述污泥是移动的。

6.如权利要求5所述的方法，其中每次暂停阶段是15-45秒。

7.如权利要求5或6所述的方法，其中每次运动阶段是5-45秒。

8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中当输送污泥通过壳体时，它由通过壳体壁的间接热传递来加热，间接热传递来自经过围绕壳体的蒸汽夹套的蒸汽。

9.如前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括下列步骤：在输送污泥通过壳体之前使污泥经过喷嘴来雾化污泥。

10.如前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括收集所蒸发水分的步骤。

11.如权利要求10所述的方法，进一步包括冷凝收集的蒸发水分的步骤。

12.如权利要求10所述的方法，其中冷凝通过冷却水来促进，冷却水是使用所述方法从污泥中收集的。

13.如权利要求10-12中任一项所述的方法，其中所收集水分的一部分返回到锅炉中产生用于加热壳体的蒸汽。

14.如前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括在输送污泥通过壳体之前预热污泥。

15.如权利要求14所述的方法，其中预热利用来自锅炉的蒸汽来进行。

16.如权利要求12或15所述的方法，其中预热执行为大致等容过程，使得通过预热来增加污泥的压力。

17.如权利要求16所述的方法，其中预热之后污泥由污泥和壳体内部之间的压差驱动进入到所述壳体中。

18.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中将污泥间歇引入壳体中。

19.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中斜面的角度在15度和30度之间。

20.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中污泥包括钻井泥浆。

21.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中污泥的输送速度沿着壳体而变化。

22.用于从污泥中除去水分的装置，所述装置包括：

壳体，具有用于各自接收和排放污泥的入口和出口；

输送器，位于所述壳体中并且配置为将污泥在入口和出口之间在斜面上输送；以及

用于加热污泥的加热器，，以在由输送器输送污泥时从中除去水分。

23.如权利要求22所述的装置，还包括真空装置，设置为从装置中抽取空气，并同时使从污泥除去的水分由此与所抽取的空气一起流动。

24.如权利要求23所述的装置，其中真空装置还设置为将真空应用到装置的内部，以降低其中的内部压力。

25.如权利要求23或24所述的装置，其中真空装置是与壳体流体连通的真空泵。

26.如权利要求23-25中任一项所述的装置，其中至少壳体内部的上表面是倾斜的，并且出口位于或邻近于所述壳体的最上部。

27.如权利要求23-26中任一项所述的装置，其中加热器包括蒸汽夹套，其定位成至少部分地包围所述壳体，以便当污泥借此穿过时加热污泥。

28.如权利要求27所述的装置，其中蒸汽夹套包括靠近所述入口的第一部分和靠近所述出口的第二部分，第一部分向所述壳体提供比第二部分更大的每壳体长度的热输入。

29.如权利要求28所述的装置，其中第一部分完全包围壳体，而第二部分部分地包围所述壳体。

30.如权利要求23-29中任一项所述的装置，其还包括与壳体流体连通的冷凝器，以冷凝来自污泥的蒸发的水分。

31.如权利要求30所述的装置，其还包括至少一个冷凝液收集出口，用于从冷凝器收集冷凝液。

32.如权利要求31所述的装置，其中所述冷凝器包括多个垂直设置的冷凝室，至少一个冷凝液收集出口位于冷凝室的下方，以从冷凝室收集冷凝液。

33.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中输送器包括刮板，以便能够输送离散堆积的污泥。

34.如权利要求33所述的装置，其中输送器是螺旋输送器，刮板形成在螺旋输送器的一个或多个叶片之间。

35.如权利要求34所述的装置，其中螺旋输送器的刮板可变地间隔开。

36.如权利要求35所述的装置，其中螺旋输送器的刮板邻近出口间隔更紧密，并且邻近入口间隔更宽。

37.如权利要求34-36中任一项所述的装置，其中壳体的横截面是大致圆形的，并且螺旋输送器的尺寸设置为大致对应于壳体的内部直径。

38.如权利要求34-37中任一项所述的装置，其中螺旋输送器的一个或多个叶片包括孔，以允许空气沿壳体流动。

39.如权利要求34-38中任一项所述的装置，其中螺旋输送器​​由变速驱动器驱动。

40.如前述权利要求中任一项所述的装置，进一步包括用于从装置释放除去水分的污泥的平衡重动作门。

41.如权利要求39所述的装置，其中平衡重动作门设置为使得在使用中部分真空能够维持在壳体内。

42.如前述权利要求中任一项所述的装置，进一步包括在所述壳体壁上的进气口，用于使空气流入壳体中，由此在使用中能够在壳体中维持部分真空。

43.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中进气口位于所述壳体的出口附近。

44.如前述权利要求中任一项所述的装置，还包括锅炉以产生用于加热器/蒸汽夹套的蒸汽。

45.如权利要求44所述的装置，其中一部分从钻井泥浆中除去的水分供应到锅炉中。

46.如权利要求44或45所述的装置，还包括预热器，以在污泥进入到壳体入口之前预热污泥。

47.如权利要求46所述的装置，其中预热器包括至少一个可密封的预热室以等容地预热污泥。

48.如权利要求47所述的装置，其中预热器包括多个串联设置的可密封预热室，以逐步提高污泥的温度和压力。

49.如权利要求48所述的装置，还包括在预热器和壳体入口之间的入口阀来调节污泥从预热器到壳体内的流动。

50.如权利要求46-49中任一项所述的装置，其中用于预热器的热量由来自锅炉的蒸汽来提供。

51.用于从污泥中除去水分的系统，所述系统包括：

如权利要求22-49中任一项所限定的装置；以及

用于监测和调整关于该装置的一个或多个参数的控制器。

52.如权利要求50所述的系统，其中一个或多个参数包括下列至少一项：温度、收集水分的体积、水分收集速率、收集水分的质量、从装置释放的污泥体积、污泥的稠度、燃油消耗和噪音水平。

53.如权利要求51或52所述的系统，其配置为执行如权利要求1-21中任一项所述的方法。

54.污泥处理单元，包括多个如权利要求22-49中任一项所限定的装置，所述多个装置中的两个或两个以上与用于冷凝从所述两个或多个装置蒸发的水分的单个共享冷凝器流体连接。

55.如权利要求54所述的污泥处理单元，其中多个装置设置为可安装到单个的标准滑轨上。

56.如权利要求55所述的污泥处理单元，包括四个装置。