CN108409083B - 一种城市污水污泥热解处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市污水污泥热解处理系统，包括固液分离部分、干燥部分、热解部分、能量回收部分和尾气处理部分；所述固液分离部分包括沉淀池、防渗层、抽水泵、搅拌器等；所述干燥部分包括支撑台、回转支承、固定座、支撑梁、支撑座、干燥池、驱动装置和干燥装置；所述热解部分包括热解池和热解腔；所述能量回收部分包括水池、风道、喷淋管、雾化喷头、高压泵、回水泵和风机等。本发明能够完成污泥的分离、干燥、热解和尾气处理的全部过程，集成度高，能够进行集中处理，特别是能对中消耗的能量进行回收利用，有效提高了量利用率，降低了运行成本，提高了经济效益。

Description

一种城市污水污泥热解处理系统

技术领域

本发明涉及垃圾处理领域，具体涉及一种城市污水污泥热解处理系统。

背景技术

城市也叫城市聚落，是以非农业产业和非农业人口集聚形成的较大居民点。人口较稠密的地区称为城市，一般包括了住宅区、工业区和商业区并且具备行政管辖功能。城市的行政管辖功能可能涉及较其本身更广泛的区域，其中有居民区、街道、医院、学校、公共绿地、写字楼、商业卖场、广场、公园等公共设施。城市资源高度集中，各种生活设施齐全，能够提供丰富、便利的生活，但随着也产生了大量的垃圾。尤其是随着城市资源集中度的高速增长，垃圾的种类、数量的处理难度也随之增加。

城市垃圾处理一直是城市管理者的关注焦点之一，同样也是十分棘手的一个问题，垃圾种类多，处理成本高、处理手段少、处理效率低等问题一直困扰着城市的进一步发展。

目前，国内外广泛采用的城市生活垃圾处理方式主要有卫生填埋、高温堆肥和焚烧等，这三种主要垃圾处理方式的比例，因地理环境；垃圾成份、经济发展水平等因素不同而有所区别。由于城市垃圾成份复杂，并受经济发展水平、能够结构、自然条件及传统习惯等因素的影响，所以国外对城市垃圾的处理一般是随国情而不同，往往一个国家中各地区也采用不同的处理方式，很难有统一的模式。但最终都是以无害化、资源化、减量化为处理目标。

从应用技术看，国外主要在填埋、焚烧、堆肥、综合利用等方式，机械化程度较高，且形成系统及成套设备。焚烧是世界各国广泛采用的城市垃圾处理技术，大型的配备有热能回收与利用装置的垃圾焚烧处理系统，由于顺应了回收能源的要求，正逐渐上升为焚烧处理的主流。国外工业发达国家，特别是日本和西欧，普遍致力于推进垃圾焚烧技术的应用。国外焚烧技术的广泛应用，除得益于经济发达、投资力强、垃圾热值高外，主要在于焚烧工艺和设备的成熟、先进。世界上许多著名公司投入力量开发焚烧技术与设备，且主要设备与附属装置定型配套。国外工业发达国家主要致力于改进原有的各种焚烧装置及开发新型焚烧炉，使之朝着高效、节能、低造价、低污染的方向发展，自动化程度越来越高。

垃圾焚烧处理速度快，但是后续的废气处理，粉尘污染等问题也需要投入大量的人力与物力。尤其是城市垃圾的结构复杂，燃烧产物成分组成复杂，处理难度也比较大。

随着对垃圾的深入研究，垃圾的多样化处理和回收利用也有了长足的发展。针对不同类型的垃圾采用不同的处理手段，尤其是回收利用理论和技术的迅速发展，使垃圾的处理成本与经济效益比例得到明显改善。

发明内容

本发明旨在提供一种能耗低，能够对污水污泥进行综合处理的城市污水污泥热解处理系统。

本发明采用如下技术方案：

一种城市污水污泥热解处理系统，包括固液分离部分、干燥部分、热解部分、能量回收部分和尾气处理部分；

所述固液分离部分包括沉淀池、涂覆在沉淀池内壁上的防渗层、设在沉淀池下方的二次防渗层、安装在沉淀池一侧的抽水泵、固定在沉淀池侧壁上的平台、安装在平台上的搅拌器和铺设在沉淀池上的盖板；

所述干燥部分包括支撑台、固定焊接在支撑台内壁上的法兰、螺栓固定在法兰上的回转支承、固定在回转支承上的固定座、圆形阵列在固定座上的支撑梁、均布在支撑梁上的支撑座、固定在支撑座上的干燥池、设置在支撑台内的驱动装置和干燥装置；

所述驱动装置包括电动机、与电动机连接的减速机和安装在减速机输出轴上的驱动齿轮；

所述驱动齿轮与回转支承啮合；

所述干燥装置包括固定在地面上的龙门架、固定在龙门架上的圆盘、设在圆盘内的加热腔、设在圆盘内的回水腔和加热棒；

所述圆盘与干燥池配合；

所述加热棒包括空气流管A、固定在空气流管A外壁上的固定杆和固定在固定杆上的空气流管B；

所述空气流管A的两端均为开放端；

所述空气流管B的一端为开放端，一端为封闭端；

所述空气流管A的一个开放端与加热腔连接；

所述空气流管B的开放端与回水腔连接；

所述热解部分包括热解池和设在热解池外壁上的热解腔；

所述能量回收部分包括水池、固定在水池内的风道、均布在风道内的喷淋管、均布在喷淋管上的雾化喷头、输出端与喷淋管连接的高压泵、回水泵和风机；

所述高压泵的输入端与水池连接；

所述回水泵的输入端与回水腔连接，输出端与水池连接；

所述风机的输入端与热解池连接，输出端与风道连接；

所述风道的另一端与加热腔连接。

作为进一步的解决方案：所述减速机的类型为直角减速机；所述减速机的输入轴水平设置，输出轴垂直设置。

作为进一步的解决方案：所述电动机与减速机之间设有连接装置；所述连接装置包括安装在电动机输出轴的联轴器A、安装在减速机输出轴上的联轴器B和两端分别与联轴器A和联轴器B连接的传动轴。

作为进一步的解决方案：所述空气流管B的外壁上设有降阻割刀。

作为进一步的解决方案：所述圆盘与干燥池的连接处设有密封圈。

作为进一步的解决方案：尾气处理部分包括与圆盘连接导向管、与导向管自由端连接的换向阀、与换向阀连接的活性炭室A和活性炭室B、与活性炭室A和活性炭室B连接的UV光解箱。

作为进一步的解决方案：所述风道与导向管的连接处设有气动阀门。

本发明产生的积极效果如下：

污水污泥的处理需要经过分离、烘干和热解等步骤，污泥在600-800摄氏度下进行热解，该过程中需要消耗大量的能量，热解完成后污泥的温度也非常高，现有技术中这部分能量在使用之后扩散到了大气中，浪费情况较为严重。本发明中特别设计了能量回收系统，热解完成后的污泥采用风冷降温，高温空气进入风道，同时雾化喷头向风道内喷射大量水，在风道内形成大量高温蒸汽，高温蒸汽顺序经过加热腔、加热棒和回水腔等部件后返回到水池，形成一个循环。高温蒸汽经过加热棒时，通过空气流管B与污泥进行热量交换，污泥温度上升，含水量逐渐下降。通过对能量的回收利用，能够有效提高其利用率，降低运行成本。

污泥在热解池内完成热解后，会产生大量的粉尘和有害物质，在将其导入到风道时，低温水和高温空气接触，会形成大量的水蒸气，水蒸气能够吸收粉尘，使其沉降在风道底面，不扩散到空气中。同时水蒸气还能够起到吸收异味的作用，能够保护环境的作用。

本发明能够有效提高污泥的烘干效率。传统的烘干手段是对污泥的底部进行加热，依靠热量的缓慢扩散完成加热，但是污泥的热传递速度非常有限，需要非常长的加热时间，需求能量非常大。本发明采用了复合加热的方式，将若干加热棒直接插入到污泥中，大大提高了热量的传递效率。同时在烘干过程中，污泥与加热棒之间相对运动，这样有效缩短烘干时间，提高烘干效率。

附图说明

图1为本发明的鸟瞰图；

图2为固液分离部分的结构示意图；

图3为干燥部分的结构示意图；

图4为加热棒与的连接关系图；

图5为加热棒的剖面图；

图6为热解部分的结构示意图；

图7为能量回收部分的结构示意图；

其中：11沉淀池、12防渗层、13二次防渗层、14抽水泵、15平台、16搅拌器、17盖板、21支撑台、22法兰、23回转支承、24固定座、25支撑梁、26支撑座、27干燥池、31电动机、32减速机、33驱动齿轮、34联轴器A、35联轴器B、36传动轴、41龙门架、42圆盘、43加热腔、44回水腔、51空气流管A、52固定杆、53空气流管B、61热解池、62热解腔、71水池、72风道、73喷淋管、74雾化喷头、75高压泵、76回水泵、77风机、81降阻割刀、82密封圈、91导向管、92换向阀、93活性炭室A、94活性炭室B、95UV光解箱。

具体实施方式

下面结合图1-7本发明进行进一步说明。

本发明采用如下技术方案：

一种城市污水污泥热解处理系统，包括固液分离部分、干燥部分、热解部分、能量回收部分和尾气处理部分；

所述固液分离部分包括沉淀池11、涂覆在沉淀池11内壁上的防渗层12、设在沉淀池11下方的二次防渗层13、安装在沉淀池11一侧的抽水泵14、固定在沉淀池11侧壁上的平台15、安装在平台15上的搅拌器16和铺设在沉淀池11上的盖板17；

所述干燥部分包括支撑台21、固定焊接在支撑台21内壁上的法兰22、螺栓固定在法兰22上的回转支承23、固定在回转支承23上的固定座24、圆形阵列在固定座24上的支撑梁25、均布在支撑梁25上的支撑座26、固定在支撑座26上的干燥池27、设置在支撑台21内的驱动装置和干燥装置；

所述驱动装置包括电动机31、与电动机31连接的减速机32和安装在减速机32输出轴上的驱动齿轮33；

所述驱动齿轮33与回转支承23啮合；

所述干燥装置包括固定在地面上的龙门架41、固定在龙门架41上的圆盘42、设在圆盘42内的加热腔43、设在圆盘42内的回水腔44和加热棒；

所述圆盘42与干燥池27配合；

所述加热棒包括空气流管A51、固定在空气流管A51外壁上的固定杆52和固定在固定杆52上的空气流管B53；

所述空气流管A51的两端均为开放端；

所述空气流管B53的一端为开放端，一端为封闭端；

所述空气流管A51的一个开放端与加热腔43连接；

所述空气流管B53的开放端与回水腔44连接；

所述热解部分包括热解池61和设在热解池61外壁上的热解腔62；

所述能量回收部分包括水池71)、固定在水池71内的风道72、均布在风道72内的喷淋管73、均布在喷淋管73上的雾化喷头74、输出端与喷淋管73连接的高压泵75、回水泵76和风机77；

所述高压泵75的输入端与水池71连接；

所述回水泵76的输入端与回水腔44连接，输出端与水池71连接；

所述风机77的输入端与热解池61连接，输出端与风道72连接；

所述风道72的另一端与加热腔43连接。

作为进一步的解决方案：所述减速机32的类型为直角减速机；所述减速机32的输入轴水平设置，输出轴垂直设置。

作为进一步的解决方案：所述电动机31与减速机32之间设有连接装置；所述连接装置包括安装在电动机31输出轴的联轴器A34、安装在减速机32输出轴上的联轴器B35和两端分别与联轴器A34和联轴器B35连接的传动轴36。

作为进一步的解决方案：所述空气流管B53的外壁上设有降阻割刀81。

作为进一步的解决方案：所述盘42与干燥池27的连接处设有密封圈82。

作为进一步的解决方案：尾气处理部分包括与圆盘42连接导向管91、与导向管91自由端连接的换向阀92、与换向阀92连接的活性炭室A93和活性炭室B94、与活性炭室A93和活性炭室B94连接的UV光解箱95。

作为进一步的解决方案：所述风道72与导向管91的连接处设有气动阀门。

垃圾处理厂对城市污水进行处理，在处理过程中会产生大量的污泥，并且污泥中还掺杂着大量的垃圾，本发明就是针对这些污泥进行综合处理，下面结合实际的处理过程来对本发明进行进一步说明。

首先将污泥导入到沉淀池11，进行静置沉淀。在沉淀时，可以适当加入明矾等沉淀剂、搅拌器16搅拌等手段加快沉淀速度。盖板17铺设在沉淀池11上，能够避免污泥臭气散发到空气中，同时能够起到保护作用，避免工作人员掉落到沉淀池11内。

沉淀池11上增设了防渗层12和二次防渗层13，目的是防止污泥泄露造成地下污染，沉淀池11需要每年进行一到两次检修，重点检查防渗层12的损耗情况。二次防渗层13的作用是防渗层12破裂时能够起到阻挡作用，增加一道安全屏障。沉淀完成后，用抽水泵14将水抽走。然后将污泥转移到干燥池27。进行下一步处理。

污泥装填完成后，启动驱动装置，电动机31通过减速机32、驱动齿轮33、回转支承23、固定座24、支撑梁25和支撑座26带动干燥池27匀速转动，里面的污泥也随着一起转动。从热解部分导出的热蒸汽输入到圆盘42内的加热腔43，顺序流过空气流管A51、空气流管B53和回水腔44后流出圆盘42。空气流管B53的外壁直接与污泥接触，将热量传递给污泥，污泥受热后里面的水分逐渐蒸发。

龙门架41与底面的连接处安装有丝杠提升装置或者液压升高装置，或者在龙门架41和圆盘42的连接处安装有丝杠提升装置或者液压升高装置，使圆盘42能够与干燥池27分离，以便填料卸料。

在对污泥进行加热时，污泥相对于圆盘42运动，也就是说，空气流管B53在污泥内匀速运动，这样能够对污泥进行更加均匀的加热，缩短加热时间，提高加热效率。

随着污泥内水分的减少，空气流管B53的运行阻力也随之增加，因此特别在空气流管B53的外表面上增设了降阻割刀81，降阻割刀81的刀刃方向与二者的相对运动方向平行，能够有效降低空气流管B53在污泥中运动的阻力。

干燥池27和圆盘42的结合处设有密封圈82，能够避免污泥加热过程的气体泄漏。为了加快污泥的干燥速度，也可以在圆盘42和风道72之间增加一个辅助导管，将干燥过程中产生的含有大量水分的空气导入到风道72内进行处理，同时还能够降低干燥池27内空气中的水分含量，加快干燥速度。

驱动装置中的减速机32使用直角减速机，能够降低支撑台21的高低，提高稳定性。电动机31在长时间的工作中，会产生大量热量，不宜放置在支撑台21内，所以在电动机31和减速机32之间增加了联轴器A34、联轴器B35和传动轴36，这样就能够将电动机31放置到支撑台21外部，有利于散热。从维修角度考虑，电动机31的维修频率较高，将其放置在外部也有利于检修维护。

污泥干燥完成后，水分含量大大降低，将其转移到热解池61内进行热解工序。热解池61采用高温水蒸汽加热，锅炉将高温蒸汽导入到热解腔62内，通过热解池61将热量传递给污泥。水蒸汽作为热量载体，在热解腔62和锅炉之间循环流动。热解温度维持在600-800摄氏度。

热解完成后，锅炉暂停工作，通过鼓风机向热解池61注入新鲜空气，热解池61内的高温空气向风道72流动，同时高压泵75将水倒入喷淋管73并经过雾化喷头74喷出，高温空气与水在风道72内接触，形成高温水蒸汽。高温水蒸汽流动到圆盘42内，给烘干工序提供能量，完成对能量的循环使用。高温水蒸汽在圆盘42内释放热量后液化，回水泵76将其抽回到水池71内。

热解过程中会产生大量的灰尘、粉尘等，在风道72内形成高温水蒸汽的同时，水蒸汽能够将其截留，起到除尘的作用。

随着空气的注入，热解后的污泥温度降低，当其温度降到30-40摄氏度时，打开换向阀92，将系统内部的空气导入尾气处理部分进行处理。因为热解过程中会产生大量的气体物质，直接排放到大气中会造成污染。

气体依次经过活性炭室A93和UV光解箱95。经过活性炭室A93时，活性炭室A93内的活性炭吸收气体中的部分物质和水分。该处增加了一个备用活性炭室B94，与活性炭室A93交替工作，能够保证处理工作的连续性。

气体经过活性炭吸附后，输入到UV光解箱95内进行处理。UV光解箱95的箱体采用不锈钢板制作，里面均匀的放置了紫外线灯管，其工作原理是利用紫外线灯管产生紫外线光束，紫外线光束照射恶臭气体，使其裂解，使呈游离状态的污染物分子与臭氧氧化结合成小分子无害或低害的化合物，如CO₂、H₂O等；同时还能够分解空气中的氧分子产生游离氧，即活性氧，因游离氧所携正负电子不平衡所以需与氧分子结合，进而产生臭氧，臭氧具有强氧化作用，能够将污染物分子氧化，达到净化目的。处理完成的气体能够排放到大气中。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例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，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种城市污水污泥热解处理系统，其特征在于：包括固液分离部分、干燥部分、热解部分、能量回收部分和尾气处理部分；

所述固液分离部分包括沉淀池（11）、涂覆在沉淀池（11）内壁上的防渗层（12）、设在沉淀池（11）下方的二次防渗层（13）、安装在沉淀池（11）一侧的抽水泵（14）、固定在沉淀池（11）侧壁上的平台（15）、安装在平台（15）上的搅拌器（16）和铺设在沉淀池（11）上的盖板（17）；

所述干燥部分包括支撑台（21）、固定焊接在支撑台（21）内壁上的法兰（22）、螺栓固定在法兰（22）上的回转支承（23）、固定在回转支承（23）上的固定座（24）、圆形阵列在固定座（24）上的支撑梁（25）、均布在支撑梁（25）上的支撑座（26）、固定在支撑座（26）上的干燥池（27）、设置在支撑台（21）内的驱动装置和干燥装置；

所述驱动装置包括电动机（31）、与电动机（31）连接的减速机（32）和安装在减速机（32）输出轴上的驱动齿轮（33）；

所述驱动齿轮（33）与回转支承（23）啮合；

所述干燥装置包括固定在地面上的龙门架（41）、固定在龙门架（41）上的圆盘（42）、设在圆盘（42）内的加热腔（43）、设在圆盘（42）内的回水腔（44）和加热棒；

所述圆盘（42）与干燥池（27）配合；

所述加热棒包括空气流管A（51）、固定在空气流管A（51）外壁上的固定杆（52）和固定在固定杆（52）上的空气流管B（53）；

所述空气流管A（51）的两端均为开放端；

所述空气流管B（53）的一端为开放端，一端为封闭端；

所述空气流管A（51）的一个开放端与加热腔（43）连接；

所述空气流管B（53）的开放端与回水腔（44）连接；

所述热解部分包括热解池（61）和设在热解池（61）外壁上的热解腔（62）；

所述能量回收部分包括水池（71）、固定在水池（71）内的风道（72）、均布在风道（72）内的喷淋管（73）、均布在喷淋管（73）上的雾化喷头（74）、输出端与喷淋管（73）连接的高压泵（75）、回水泵（76）和风机（77）；

所述高压泵（75）的输入端与水池（71）连接；

所述回水泵（76）的输入端与回水腔（44）连接，输出端与水池（71）连接；

所述风机（77）的输入端与热解池（61）连接，输出端与风道（72）连接；

所述风道（72）的另一端与加热腔（43）连接；

所述空气流管B（53）的外壁上设有降阻割刀（81）；

尾气处理部分包括与风道（72）连接的导向管（91）、与导向管（91）自由端连接的换向阀（92）、与换向阀（92）连接的活性炭室A（93）和活性炭室B（94）、与活性炭室A（93）和活性炭室B（94）连接的UV光解箱（95）；

所述风道（72）与导向管（91）的连接处设有气动阀门。

2.根据权利要求1所述的一种城市污水污泥热解处理系统，其特征在于：所述减速机（32）的类型为直角减速机；所述减速机（32）的输入轴水平设置，输出轴垂直设置。

3.根据权利要求2所述的一种城市污水污泥热解处理系统，其特征在于：所述电动机（31）与减速机（32）之间设有连接装置；所述连接装置包括安装在电动机（31）输出轴的联轴器A（34）、安装在减速机（32）输出轴上的联轴器B（35）和两端分别与联轴器A（34）和联轴器B（35）连接的传动轴（36）。

4.根据权利要求1所述的一种城市污水污泥热解处理系统，其特征在于：所述圆盘（42）与干燥池（27）的连接处设有密封圈（82）。

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