CN105776808B - 污泥干燥装置及干燥方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污泥干燥装置及干燥方法，包括一竖直设置的筒状壳体，筒状壳体内形成有一干燥腔体，筒状壳体的上、下端面分别设置有与干燥腔体连通的出风口和入风口；一与入风口连接的鼓风机；一用于产生涡流气旋的叶轮，叶轮同轴布置于干燥腔体底部；及设于叶轮上的超声波发生器；其中，出风口与干燥腔体同轴设置。本发明的通过鼓风机向干燥腔体内输入高压热空气，在干燥腔体底部的叶轮作用下热空气形成涡流气旋，将干燥腔体内的污泥螺旋上升，在离心力作用下，不同含水量的污泥颗粒产生分离且污泥颗粒之间碰撞加速了污泥颗粒的细化，同时通过超声波破坏菌胶团结构并使污泥颗粒内部空化，加快了污泥颗粒的脱水速度和细化，提高了干燥效率。
Description
技术领域
本发明涉及污泥干燥技术，尤其是涉及一种污泥干燥装置及干燥方法。
背景技术
污水处理过程中和生活废水中所产生的污泥，目前主要有两种方式，一种是采用填埋、焚烧的方式进行处理，其可有效的从污泥中获取热能、降低处理成本且不造成二次污染，另一种则为再加工处理，将污泥处理为肥料进行二次利用。以上两种方式均需要对污泥进行干燥处理，干燥处理后的污泥含水量降低、整体重量减少，从而降低了污泥的运输成本。
污泥中存在水主要由以下方式存在：间隙水，其约占污泥总水量的70％，间隙水容易被排除，且现有的处理方式已经很成熟；结合水，约占污泥总水量的25％，其由毛细作用以及细菌表面黏膜的吸附作用产生的含有大量水分的交替团块，即菌胶团，菌胶团使得城市污泥中的结合水难以脱水，若能破坏菌胶团结构，这部分水就会被释放；表面粘附水和生物水，约占总水量的5％，由吸附在固体颗粒表面的水分以及微生物细胞膜内水分组成。
常规的污泥干燥设备主要依靠介质的热传递作为将热量传递到污泥内部，通过导热介质搅拌污泥使得热量传递均匀，这种方法虽然可以对污泥进行干燥，但是其具有占地空间大、结构复杂、能耗高等缺点，且对于上述结合水、表面粘附水和生物水，上述方法处理难度大。
随着科技发展，目前还出现了一些利用微波技术的污泥干燥技术，其通过对污泥内部进行加热，具有效率高，能耗低，在清洁环境下工作等优点。但是微波干燥时，不良热导体内部会形成大的温度梯度或导致非均匀加热，同时微波频率为300MHz-300GHz之间，其波长短，穿透力强，对于操作者有很强的辐射危害。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种污泥干燥装置及干燥方法，解决现有技术中结合水和粘附水处理难度大、能耗和成本高、易对人体形成危害的技术问题。
为达到上述技术目的，本发明的技术方案一方面提供一种污泥干燥装置，包括，
一竖直设置的筒状壳体，所述筒状壳体内形成有一干燥腔体，所述筒状壳体的上、下端面分别设置有与所述干燥腔体连通的出风口和入风口；
一与所述入风口连接的鼓风机；
一用于产生涡流气旋的叶轮，所述叶轮同轴布置于所述干燥腔体底部；及
设于所述叶轮上的超声波发生器；
其中，所述出风口与所述干燥腔体同轴设置。
优选的，所述筒状壳体的上端面为一锥形面，且与筒状壳体侧壁的夹角为120°。
优选的，所述出风口设于所述锥形面顶端，且形成一内径由下至上逐渐缩小的契形出风口。
优选的，所述污泥干燥装置还包括一同轴设于所述干燥腔体内的污泥输出管，所述污泥输出管一端延伸至所述干燥腔体上部、另一端延伸至所述干燥腔体外。
优选的，所述污泥输出管包括竖直设置的第一管体及一端与所述第一管体连接、另一端穿过所述筒状壳体侧壁的第二管体。
优选的，所述第二管体为一水平管或一弧形管。
优选的，所述干燥腔体内还同轴设置有一筛网，所述筛网套设于所述第一管体上且外缘径向延伸至抵接于所述筒状壳体内壁。
优选的，所述污泥干燥装置包括一设于所述锥形面上的污泥入口。
优选的，所述入风口还设置有一散气盘。
本发明另一方面还提供一种污泥干燥方法，包括如下步骤，
(1)将高压热空气转化成螺旋上升的涡流，通过涡流带动污泥螺旋上升；
(2)发射超声波对涡流中的污泥进行空化；
(3)污泥在热空气螺旋和超声波作用下形成水蒸气和干燥污泥颗粒；
(4)通过分离装置将水蒸气和干燥污泥颗粒分离。
与现有技术相比，本发明的通过鼓风机向干燥腔体内输入高压热空气，在干燥腔体底部的叶轮作用下热空气形成涡流气旋，将干燥腔体内的污泥螺旋上升，在离心力作用下，不同含水量的污泥颗粒产生分离且污泥颗粒之间碰撞加速了污泥颗粒的细化，同时通过超声波破坏菌胶团结构并使污泥颗粒内部空化，加快了污泥颗粒的脱水速度和细化，提高了干燥效率。
附图说明
图1是本发明的污泥干燥装置的一种实施方式的结构示意图；
图2是本发明的污泥干燥装置的另一种实施方式的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1、图2，本发明的实施例提供了一种污泥干燥装置，包括，
一竖直设置的筒状壳体1，所述筒状壳体1内形成有一干燥腔体11，所述筒状壳体1的上、下端面分别设置有与所述干燥腔体11连通的出风口12和入风口13；
一与所述入风口13连接的鼓风机2；
一用于产生涡流气旋的叶轮3，所述叶轮3同轴布置于所述干燥腔体11底部；及
设于所述叶轮3上的超声波发生器4；
其中，所述出风口12与所述干燥腔体11同轴设置。
具体的，污泥首先将其中的间隙水处理后进入干燥腔体11内，干燥腔体11底部的叶轮3将鼓风机2输入的高压热空气转化为涡流气旋，污泥在涡流气旋带动下呈螺旋状上升，在超声波作用下，一方面菌胶团结构和细菌的细胞结构被破坏，菌胶团中的结合水和细菌细胞中生物水被释放出来，其有利于干燥脱水和灭菌，另一方面超声波的空化作用使得污泥中水被雾化，同时污泥颗粒在气泡崩溃时发生碰撞、分离使得污泥颗粒不断被细化。而且，污泥颗粒在螺旋转动的过程中，由于污泥颗粒内含水比例不同、密度不同，不同颗粒之间会发生碰撞，使得污泥颗粒进一步的细化，细化后的污泥颗粒因受到离心力作用不同，而导致不同污泥颗粒在干燥腔体内由上至下、由内至外的排列，同时增加了污泥与热空气的接触面积，加速了干燥效率。
而细化后的污泥颗粒干燥后，因其重量较小，则随热空气从出风口12排出，排出后通过分离装置(未标出)将含有较多水蒸气的热空气和干燥污泥颗粒分离即可。分离后形成的均匀、细化的干燥污泥颗粒也有利于后期的运输和资源化处理。
为了保证超声波发生器4的作用均衡性，可将超声波发生器4、叶轮3和干燥腔体11均同轴设置。且所述超声波发生器4优选为环形超声波发生器。
而为了便于干燥污泥颗粒随热空气排出，本实施将所述筒状壳体1的上端面设置为一锥形面14，该锥形面14向上突出并与筒状壳体1侧壁的夹角为120°。
其中，所述出风口12设于所述锥形面14顶端，且形成一内径由下至上逐渐缩小的契形出风口12，该契形出风口12有利于污泥干燥颗粒的排出。而为了便于污泥的进入干燥腔体11，可将污泥入口15设置于上述锥形面14上。
为了驱动污泥干燥颗粒由干燥腔体11上端排出，需要叶轮3和鼓风机2具有较大的功率，易导致能耗增加，故本实施例所述污泥干燥装置还包括一同轴设于所述干燥腔体11内的污泥输出管5，所述污泥输出管5一端延伸至所述干燥腔体11上部、另一端延伸至所述干燥腔体11外，通过叶轮3驱动热空气形成气旋，进而带动污泥旋转上升，污泥旋转上述的高度与鼓风机2的转速相关，为了降低能耗，可降低鼓风机2转速。根据离心力作用效果，在污泥干燥过程中，根据含水量的多少，污泥颗粒在干燥腔体11内沿径向分层，含水较少的会靠近内层，使得当干燥污泥颗粒运动至干燥腔体11上部时，在重力作用下会落入污泥输出管5内，进而从污泥输出管5排出。
其中，如图1、图2所示，所述污泥输出管5包括竖直设置的第一管体51及一端与所述第一管体51连接、另一端穿过所述筒状壳体1侧壁的第二管体52，第一管体51主要用于承接干燥污泥颗粒，干燥污泥颗粒落入第一管体51底部并沿第二管体52排出。其中，所述第二管体52可设置为一水平管或一弧形管，水平管需要设置引风机或输送机构将第二管体52内的干燥污泥颗粒输出，易增加能耗，故本实施例优选为弧形管，干燥污泥颗粒在重力作用下沿弧形管排出。
本实施例一般先将污泥通过污泥入口15输入干燥腔体11内，然后关闭污泥入口15，而污泥直接进入干燥腔体11后，易堵塞入风口13，故本实施例所述干燥腔体11内还同轴设置有一筛网6，所述筛网6套设于所述第一管体51上且外缘径向延伸至抵接于所述筒状壳体1内壁，通过筛网6隔断污泥，使得污泥在筛网6上方进行干燥。具体设置时，筛网6一般设置干燥腔体11长度方向约四分之一处，且靠近干燥腔体11底部。
其中，为了增加入风效果，提高热空气进入干燥腔体11内的均衡性，所述入风口13还设置有一散气盘7。
为了论证本实施例的污泥干燥装置的干燥效率，在相同条件下，将市场上购买的普通污泥干燥机与本实施例的污泥干燥装置如下干燥对比实验：
取某小区的生活污水中污泥，其含水率为85％、密度为1.105g/cm3，其比阻系数越为5.5×1012cm/g，取6份，每份为200kg，分别通过本实施例的污泥干燥装置和污泥干燥机进行三次对比干燥实验。
其中，为了便于测试，本实施例的污泥干燥装置的筒状壳体设置为3.5m，将干燥腔体的直径设置为1.5m，筛网离干燥腔体底部的距离为1m，污泥输送管上端突出于筛网1m，即污泥输送管顶端离干燥腔体底部的距离为2m，污泥输送管的内径设置为0.15m。为了保证污泥在干燥腔体内形成悬浮涡流，风机为风压1750Pa、功率2200W的风机，而为了保证空化效果，，超声波发生器的功率为300W。
将上述污泥一次性加入至干燥腔体和污泥干燥机内，污泥干燥机按其常规干燥方法正常干燥；本实施例通过鼓风机输入70℃热空气，空气密度为1.1kg/cm3，调节风机至进风量为3000m3/h，进风风速0.47m/s，同时调节叶轮旋转，转速为1.5r/s，同时开启超声波发生器，进行干燥处理，干燥后的参数见下表：
由上表可知，本实施例的污泥干燥装置对相同质量的污泥进行干燥时，明显干燥所用的时间更短、干燥后的污泥含水量更低、污泥颗粒更小，明显具有更好的干燥效率，可进行推广。
与现有技术相比，本发明的通过鼓风机向干燥腔体内输入高压热空气，在干燥腔体底部的叶轮作用下热空气形成涡流气旋，将干燥腔体内的污泥螺旋上升，在离心力作用下，不同含水量的污泥颗粒产生分离且污泥颗粒之间碰撞加速了污泥颗粒的细化，同时通过超声波破坏菌胶团结构并使污泥颗粒内部空化，加快了污泥颗粒的脱水速度和细化，提高了干燥效率。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种污泥干燥装置，其特征在于，包括
一竖直设置的筒状壳体，所述筒状壳体内形成有一干燥腔体，所述筒状壳体的上、下端面分别设置有与所述干燥腔体连通的出风口和入风口；
一与所述入风口连接的鼓风机；
一用于产生涡流气旋的叶轮，所述叶轮同轴布置于所述干燥腔体底部；及
设于所述叶轮上的超声波发生器；
其中，所述出风口与所述干燥腔体同轴设置；
所述污泥干燥装置还包括一同轴设于所述干燥腔体内的污泥输出管，所述污泥输出管一端延伸至所述干燥腔体上部、另一端延伸至所述干燥腔体外。
2.根据权利要求1所述的污泥干燥装置，其特征在于，所述筒状壳体的上端面为一锥形面，且与筒状壳体侧壁的夹角为120°。
3.根据权利要求2所述的污泥干燥装置，其特征在于，所述出风口设于所述锥形面顶端，且形成一内径由下至上逐渐缩小的契形出风口。
4.根据权利要求1所述的污泥干燥装置，其特征在于，所述污泥输出管包括竖直设置的第一管体及一端与所述第一管体连接、另一端穿过所述筒状壳体侧壁的第二管体。
5.根据权利要求4所述的污泥干燥装置，其特征在于，所述第二管体为一水平管或一弧形管。
6.根据权利要求4或5所述的污泥干燥装置，其特征在于，所述干燥腔体内还同轴设置有一筛网，所述筛网套设于所述第一管体上且外缘径向延伸至抵接于所述筒状壳体内壁。
7.根据权利要求2所述的污泥干燥装置，其特征在于，所述污泥干燥装置包括一设于所述锥形面上的污泥入口。
8.根据权利要求1所述的污泥干燥装置，其特征在于，所述入风口还设置有一散气盘。
9.一种采用权利要求1～8任一所述的污泥干燥装置的污泥干燥方法，其特征在于，包括如下步骤，
(1)将高压热空气转化成螺旋上升的涡流，通过涡流带动污泥螺旋上升；
(2)发射超声波对涡流中的污泥进行空化；
(3)污泥在热空气螺旋和超声波作用下形成水蒸气和干燥污泥颗粒；
(4)通过分离装置将水蒸气和干燥污泥颗粒分离。
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