CN107188387B - 一种工业污泥干化及陈化装置、污泥处理系统及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种工业污泥干化及陈化装置、处理系统及处理方法，其中工业污泥干化及陈化装置包括干燥机壳体以及空心转轴，在空心转轴上设置有空心转盘，在干燥机壳体进料端上方设置有污泥进料口与陈化剂进料口，在空心转轴上还设置有楔形叶片组，该楔形叶片组间隔的设置在空心转盘之间；空心转轴端部与一使空心转轴按设定频率震动的电动式激振器相连；在干燥机壳体上设置有水蒸气出口以及与空心转轴内部连通的热源进口。该装置能耗较少、运行安全、操作维修方便，能对污泥进行干化及陈化处理，将污泥干化到含水率10%以下，并杀灭污泥中的病原体、细菌，且能结合污泥中的部分金属离子形成无害的化合物达到钝化重金属离子的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种污泥处理技术领域，具体为一种污泥干化及陈化装置、污泥处理系统及处理方法。
背景技术
污泥是由多种微生物形成的菌胶团与其吸附的有机物和无机物组成的集合体。目前，污泥干化主要技术方案有热干化，机械干化，生物干化。相对常见的干化设备包括流化床干燥机、桨叶式干燥机、带式干燥机、圆盘式干燥机、两段式组合型干化工艺设备等。但有污泥陈化的设施还不足1/4，且热干化设备常出现污泥固结，干化效率低等问题。由于普通干化后污泥仍残存不少细菌、病原体等，难以使污泥更广泛地实现资源化综合利用，合理的陈化处理是非常有必要的。
发明内容
本发明为了弥补现有技术不足，针对上述问题，提供了一种工业污泥干化及陈化的装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种工业污泥干化及陈化装置，包括干燥机壳体以及设置在干燥机壳体内的空心转轴，在所述空心转轴上设置有空心转盘，其特征在于：在所述干燥机壳体进料端上方设置有污泥进料口与陈化剂进料口，在所述干燥机壳体出料端下方设置有出料口，在所述空心转轴上还设置有楔形叶片组，该楔形叶片组间隔的设置在所述空心转盘之间，所述楔形叶片组由两片或以上叶片沿所述空心转轴的圆周方向分开布置；所述楔形叶片的外端宽度大于内端宽度；所述空心转轴端部与一使空心转轴按设定频率震动的电动式激振器相连，所述空心转轴与干燥机壳体连接处设有减震器；在所述干燥机壳体上设置有水蒸气出口以及与所述空心转轴内部连通的热源进口。
所述楔形叶片为空心叶片，空心叶片的内部与所述空心转轴内部连通。
在所述污泥进料口和陈化剂进料口分别设置有用于控制进料速度以及污泥与陈化剂混合比例的电子计量和调节装置。
在所述空心转轴内部等间距的设有压强监测器与温度监测器。
在所述干燥机壳体内还设置有刮刀，所述刮刀位于相邻两空心转盘之间。
一种污泥处理系统，其特征在于：包括冷凝池、除尘装置、除臭系统、热源蒸汽机、出料仓、热交换装置第一热交换器、第二热交换器，所述干化装置的水蒸气出口与所述冷凝池连接，所述冷凝池与所述热交换装置连接用于将冷凝水进行预加热后输送到所述热源蒸汽机中；所述出料仓与所述热交换装置连接用于将出料仓中的热量用以对热源蒸汽机中冷凝水加热。
所述热交换装置包括第一热交换器和第二热交换器，所述第一热交换器与所述冷凝池连接，所述第二热交换器与所述出料仓连接。
一种采用上述任一所述污泥干化及陈化装置处理污泥的方法，其特征在于：将污泥和陈化剂按照一定质量比分别从污泥进料口与陈化剂进料口添加到干燥机内，并使空心转轴按照5～10r/min进行转动。
本装置主要部分为一卧式干燥机，干燥机内有一系列空心圆盘，由一根空心转轴连接，空腔相互连通，热介质从空腔中流过，进而传递热量。空心转轴与一电动式激振器相连，使整个转轴可以按一定频率震动。起干燥作用的空心圆盘分为两种，一种是普通空心圆盘，每片圆盘由两个对称的半圆盘焊接而成，整个圆盘焊接在空心转轴上。第二种为楔形桨叶式空心转盘，每个转盘共由两片或两片以上楔形桨叶叶片组成。桨叶彼此相互独立，可用螺栓直接安装在空心转轴上。在干燥机的外壳上方设有进风口、蒸汽出口及污泥进料口、陈化剂进料口,下方设有出料口。
本装置工作原理如下，将热介质(采用水蒸气)从热源蒸汽机输送到空心转轴中，通过转盘将热量传递给从进料口进入的污泥与陈化剂混合物。污泥接收转盘传递的热，其含有的水分会因为高温蒸发，蒸发形成的湿气会聚集在蒸汽出口附近，被少量的通风带出干化机。普通圆盘上设有一些小桨叶，与楔形桨叶共同作用，来使污泥朝着出口方向移动，并对污泥进行搅拌，使污泥与陈化剂更好的拌和并提高干化效果。在外壳的内壁上还设有刮刀，刮刀很长，伸到普通圆盘之间的空隙，防止污泥在普通圆盘上固结。对于楔形桨叶转盘，由于其与污泥之间存在剪切力，因而有一定的自我清理效果，污泥不易在上面固结。被带走的湿气除尘后进入冷凝系统冷凝，冷凝出的水通过水泵、水管进入热源蒸汽机中，再次加热形成水蒸气进入干燥机内，实现干燥机内的水循环。冷凝后的气体经除臭处理达到排放标准自然排放。在湿气的冷凝过程中，散发的热量进入第一热交换器，对冷凝出的水进行预加热，减少能耗的损失。
所述装置，进料口分为两种，一种是污泥进料口，另一种为陈化剂进料口，在进料口设有电子计量和调节装置可以将进料数据实时传递到中央控制室，用以调节进料速度，控制污泥与陈化剂混合比率。
所述装置，干燥机壳体内表面及空心转轴外表面均有一层聚四氟乙烯薄膜，防止污泥黏附。
所述装置，空心转轴端部与一电动式激振器相连，激振器弹性地固定在地面上。其目的在于通过外加高频的震动，使半干化的污泥不易固结于转盘上影响干化效率，由于电动式激振器频率范围宽，易调节和控制，因而震动频率、幅度，震动持续作用的时间、间断时间可根据待处理污泥的粘度自行调节。电动式激振器的震动频率约为2000～3000(次/分)，振动体振幅约为1.5mm。
所述装置的空心转轴与壳体的交接处设置减震器，以减少震动所带给干燥机壳体的影响，提高结构的稳定性。
所述装置，采用的两种空心转盘等间距布置。每五片普通圆盘间加入一片楔形桨叶式转盘。
所述装置，楔形桨叶并不与空心转轴焊接一体，而是采用可拆卸式，即每片桨叶相互独立，用螺栓将两片或两片以上相同的桨叶安装在转轴上，共同组成一片完整的转盘。由于楔形桨叶与污泥存在剪切作用，因而较普通圆盘来说易于损坏，采用可拆卸式装置，可以使维修简便，减少经济损失。
所述装置，桨叶采用镀沙丁镍铬的陶瓷基复合材料。
所述装置，楔形桨叶能使污泥的搅拌、运送效果大幅度提升，提高干化效率，并使污泥与陈化剂搅拌均匀，提高陈化效果。
所述装置，热交换系统、冷凝器、出料仓均布置一层隔热层，以较少热量的损失。
所述隔热层由分块预制的气凝胶绝热保温材料拼装而成，其导热系数小于0.058W/(m.k)。
所述装置，干燥机的传热介质采用0.6MPa-1.3MPa的高温水蒸气，为避免圆盘、空心轴因长期使用导致磨碎，从而使传热介质发生泄漏，可能导致安全事故，因此在空心转轴内部等间距设有压强检测器，将监测数据传递给中央控制室，减少损失，降低危险。
所述装置，在空心转轴内部等间距设置温度检测器，将热介质的温度状况实时的传递给中央控制室，中央控制室可以根据数据控制热源蒸汽机调节干燥机内的温度。
所述中央控制室采用触屏式数显控制电脑，主要控制包括污泥与陈化剂进料速率及混合比例、热源温度、激振器震动频率以及监测干燥机内安全状况等。
所述装置，在出料仓设置第二热交换器。
本发明的有益效果：本装置不仅对污泥进行了干化处理，同时进行了陈化，显著提升了污泥资源化利用的效率。选用活性石灰粉、β-建筑石膏、活性硅粉和氢氧化亚铁作为陈化剂，通过其组份的合理调整，可以适用于不同种类污泥的pH值调节和成分优化，改善污泥作为建材生料的易烧性和配料率值。陈化剂能够与污泥中的部分游离水发生反应，产生热量，使部分游离水蒸发，对湿污泥起到部分加热作用，减少能耗，提高干化效率；同时，陈化剂使污泥成碱性，杀灭其中的细菌和病原体，并可以结合污泥中的部分金属离子形成无害的化合物达到钝化重金属离子的效果，提高陈化速率。
本装置实现了水资源循环利用，降低了干化成本。楔形桨叶能对污泥进行充分的剪切、搅拌，并推动污泥向出料口前进，增强了推动力。由于楔形桨叶采用可拆卸式，因而本装置易损部分的维修更换也较为简便。激振器有效避免了污泥大量固结于圆盘上，提高了干化效率。空心转轴内加入了压强、温度监测器，更方便的控制整个干化系统并提高装置安全系数。设有第一热交换器、第二热交换器，降低了干化能耗。
附图说明
图1为本发明装置的示意图。
图2是本发明处理系统的示意图。
图3为本装置一片楔形桨叶示意图。
图4为本装置简要流程图。
图中编号：1-驱动装置，2-污泥进料口，3-电子计量和调节装置，4-减震器，5-温度、压强检测器，6-蒸汽出口，7-进风口，8-刮刀，9-普通圆盘，10-楔形桨叶，11-支座，12-出料口，13-出料闸门，14-热源蒸汽机，15-电动式激振器，16-陈化剂进料口，17-空心转轴，18-污泥进料仓，19-污泥泵，20-旋风除尘器，21-冷凝器，22-除臭装置。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步的介绍。
一种工业污泥干化及陈化处理装置，包括干燥机壳体以及设置在干燥机壳体内的空心转轴，在所述空心转轴上设置有起干燥作用的空心转盘。所述干燥机壳体上方设置有污泥进料口2与陈化剂进料口16，在所述干燥机壳体下方设置有污泥出料口12。所述干燥机上方还设置进风口7及蒸汽出口6。在所述空心转轴上还设置有楔形叶片组10，该楔形叶片组间隔的设置在空心转盘9之间，所述楔形叶片组由两片或以上叶片沿所述空心转轴的圆周方向分开布置。所述空心转盘均采用不锈钢材质。所述空心转轴端部与一使空心转轴按设定频率震动的电动式激振器相连。
使用时污泥从污泥进料仓18由污泥泵19从污泥进料口2经过电子计量和调节装置3与陈化剂通过进料口16同时进入干燥机内。投入的陈化剂为污泥质量的5％～10％。热源蒸汽机14产生的热蒸汽温度约为150℃～180℃，热蒸汽通过接口进入空心转轴内。污泥与转盘相互接触，污泥含有的水分会因为高温而蒸发，从而实现干化的目的。整个干燥机的干燥面积大约达到400～500m3。在楔形桨叶10与普通圆盘9上的小桨叶共同作用下，将湿污泥向出料口推进。干化后的污泥从出料口12经出料闸门进入出料仓暂存。驱动装置1由电力驱动，设置在壳体一端，通过传动链、减速盘与空心转轴相连，保证空心转轴连同转盘在干化过程中以5～10r/min不停旋转。空心转轴与一电动式激振器15相连，激振器弹性地固定在地面上。空心转轴与壳体之间设置减震器4，减震器避免了空心转轴与壳体的直接接触，以此来减少震动对壳体的影响，提高整个结构的稳定性。在壳体的一端上侧设置与内部壳体相连的污泥进料口2，在污泥进料口上方设置电子计量和调节装置3，将进料数据传递给控制室，从而控制进料速度以及污泥与陈化剂混合比例。出料口12位于壳体下侧，且位于进料口的另一端，设置出料闸门13。在壳体的上端还设有蒸汽出口6、进风口7。并且在蒸汽出口处设有除尘装置，对污泥干燥后产生的粉尘进行处理。
装置由进风口7通过少量气体将湿汽通过蒸汽出口6带出干燥机，湿气经过除尘装置后，进入冷凝器。在冷凝器中设有第一热交换器，作用在于将热蒸汽冷凝时所散发的热量用于对冷凝水的预加热。经过加热后的冷凝水由水泵、水管输送到热源蒸汽机中，通过热源蒸汽机加热后，再次形成高温水蒸气，进入转盘中，实现干燥机内的水循环。冷凝后的气体经除臭装置处理后，在达到排放标准后，排到大气中。
除尘装置采用旋风除尘器，除尘效率可达到85％。除臭处理可采用活性炭吸附法施工工艺。
选用活性石灰粉(40％～60％wt)、β-建筑石膏(20％～40％wt)、活性硅粉(10％～20wt)和氢氧化亚铁(0％～10wt)作为陈化剂，可以调节污泥的pH值和矿物组份，改善水泥生料的易烧性和配料率值。在本实施例中，活性石灰粉(50％wt)、β-建筑石膏(30％wt)、活性硅粉(15％wt)和氢氧化亚铁(5％wt)。陈化剂能够与污泥中的一部分游离水发生反应，产生热量，使部分游离水蒸发，对湿污泥起到部分加热作用，减少能耗；同时，陈化剂使污泥成碱性，可以结合污泥中的部分金属离子形成无害的化合物达到钝化重金属离子的效果，提高陈化速率。
由于污泥在干燥机内的时间远不能让污泥中的陈化剂与水分反应完全，所以从出料口出来的干化污泥在出料仓内还有后续反应，释放热量，进一步减少污泥含水率，最终使污泥中的含水率降到10％以下。在出料仓中设置第二热交换器，将干化污泥的余热以及残余陈化剂与水反应释放的热量收集起来，用以对热源的加热，减少能耗。
空心圆盘与楔形桨叶等间距布置，每五片空心圆盘间加入一楔形桨叶转盘，转盘表面需抛光镀膜。在空心转轴里等间距设置压强监测器、温度监测器，实时的将转轴里的数据传递到中央控制室。
Claims (9)
1.一种工业污泥干化及陈化装置，包括干燥机壳体以及设置在干燥机壳体内的空心转轴，在所述空心转轴上设置有空心转盘，其特征在于：在所述干燥机壳体进料端上方设置有污泥进料口与陈化剂进料口，在所述干燥机壳体出料端下方设置有出料口，在所述空心转轴上还设置有楔形叶片组，该楔形叶片组间隔的设置在所述空心转盘之间，所述楔形叶片组由两片或以上叶片沿所述空心转轴的圆周方向分开布置；所述楔形叶片的外端宽度大于内端宽度；所述空心转轴端部与一使空心转轴按设定频率震动的电动式激振器相连，所述空心转轴与干燥机壳体连接处设有减震器；在所述干燥机壳体上设置有水蒸气出口以及与所述空心转轴内部连通的热源进口；所述楔形叶片为空心叶片，空心叶片的内部与所述空心转轴内部连通；在所述陈化剂进料口加入由以下重量份组分配制而成的陈化剂：活性石灰粉40%～60%，β-建筑石膏20%～40%，活性硅粉10%～20%，氢氧化亚铁0%～10%。
2.根据权利要求1所述的污泥干化及陈化装置，其特征在于：所述楔形叶片所用材质为镀沙丁镍铬的陶瓷基复合材料；所述干燥机壳体内表面及空心转轴外表面均有一层聚四氟乙烯薄膜。
3.根据权利要求1所述的污泥干化及陈化装置，其特征在于：在所述污泥进料口和陈化剂进料口分别设置有用于控制进料速度以及污泥与陈化剂混合比例的电子计量和调节装置。
4.根据权利要求1所述的污泥干化及陈化装置，其特征在于：在所述空心转轴内部等间距的设有压强监测器与温度监测器；所述压强监测器、温度监测器及电动式激振器由电脑进行数据采集和处理。
5.根据权利要求1所述的污泥干化及陈化装置，其特征在于：在所述干燥机壳体内还设置有刮刀，所述刮刀位于相邻两空心转盘之间。
6.一种污泥处理系统，其特征在于：包括冷凝池、除尘装置、除臭系统、热源蒸汽机、出料仓、热交换装置以及权利要求1-5任一所述的工业污泥干化及陈化装置；所述热交换装置包括第一热交换器和第二热交换器，所述工业污泥干化及陈化装置的水蒸气出口与所述冷凝池连接，所述冷凝池与所述第一热交换器连接用于将冷凝水进行预加热后输送到所述热源蒸汽机中；所述出料仓与所述第二热交换器连接用于将出料仓中的热量用以对热源蒸汽机中冷凝水加热；在工业污泥干化及陈化装置与冷凝池之间设置用于湿气除尘的所述除尘装置，在所述冷凝池气体出口连接用于剩余气体除臭处理的所述除臭装置；所述热源蒸汽机与所述工业污泥干化及陈化装置连接用于加热所述空心转盘。
7.根据权利要求6所述的污泥处理系统，其特征在于：所述热交换装置包括第一热交换器和第二热交换器，所述第一热交换器与所述冷凝池连接，所述第二热交换器与所述出料仓连接。
8.根据权利要求7所述的污泥处理系统，其特征在于：所述除尘装置为旋风除尘器；除臭系统采用活性炭吸附法施工工艺。
9.一种采用权利要求1-5任一所述污泥干化及陈化装置处理污泥的方法，其特征在于：将污泥和占污泥质量百分比5%～10%的陈化剂分别从污泥进料口与陈化剂进料口添加到干燥机内，并使空心转轴按照5～10r/min进行转动；所述陈化剂由以下重量份组分配制而成：活性石灰粉40%～60%，β-建筑石膏20%～40%，活性硅粉10%～20%，氢氧化亚铁0%～10%。
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