CN109205975A - 污泥碳化处理系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污泥碳化处理系统及工艺，包括如下步骤：1)污泥从污泥储存罐输送到搅拌机内经过搅拌且脱水后的污泥经过电导流板进入到储料桶内；2)脱水污泥从储料桶进入脱水污泥干燥机，从碳化加热炉供给的加热气体进入破碎轴，以与脱水污泥非直接接触后对脱水污泥进行干燥，含水率低至20‑30％，然后脱水污泥进入干污泥存放筒内待用；3)干燥后的干化污泥输送到进料管道后进入污泥碳化炉的内筒，内筒旋转为进入的干化污泥提供热量，最终形成稳定的碳化产物。本发明充分利用了脱水污泥在干化以及碳化过程中产生的干馏气体燃烧后形成的热量，用于污泥干化以及碳化过程。该污泥碳化系统回收利用热能，从而达到节能的目的。

Description

污泥碳化处理系统及工艺

技术领域

本发明属于污泥碳化处理技术领域，特别涉及一种污泥碳化处理系统及工艺。

背景技术

目前，全国污水处理能力很大，污水处理厂产生的污泥为含水量在75～99％不等的固体或流体状物质。其中的固体成分主要由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体及絮凝所用药剂等组成，是一种以有机成分为主，组分复杂的混合物，其中也包含有潜在利用价值的有机质、氮(N)、磷(P)、钾(K)和各种微量元素。如果污水中具有生活污水，且包括有工业废水，则污泥中不仅含有病原菌、病毒和寄生虫(卵)，还可能有重金属和难降解的有毒有害的有机物质等一系列污染物质，其是污水处理过程形成的最主要的潜在二次污染源。

我国的污泥处置主要还是以农业利用和卫生填埋为主，两者分别占污泥处置总量的46.43％和35.71％。然而，在全国现有的污水处理设施中，包括有污泥稳定处理设施的还不到其处理总量的1/4。污泥带来的主要问题有：有机物污染与重金属污染等。并且，污泥填埋也影响城市生活垃圾的填埋，其不但占用大量的有效土地，还会对地表环境和地下水资源造成严重的污染，并且污染土质结构和农作物生长。由此可知，解决不好污泥处置的问题就不可能从根本上实现水环境的改善，将会给我国城市生态环境造成严重问题。

综上所述，如何妥善处理、处置大量堆放的污泥问题已经成了国内多数污水处理厂急需解决的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的污泥处理造成生态环境的问题较为严重的现象，本发明提供一种污泥碳化处理系统及工艺。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种污泥碳化处理系统，包括

搅拌装置，其包括搅拌机、储料桶和储水桶，所述搅拌机倾斜设置，所述搅拌机位置高的一侧通过第一螺旋输送机与污泥储存罐连接，所述搅拌机位置低的一侧通过出泥口与储料桶连接，所述储水桶位于搅拌机的下方；

脱水污泥干燥机，其包括破碎机构和推料机构，所述破碎机构的上端水平并排设置有两个破碎轴，所述破碎轴为同轴空心结构，所述破碎轴沿轴向均布有多个破碎叶片，所述破碎叶片为中空结构，且每个所述破碎叶片的中空结构均通过进气孔与破碎轴的空心结构连通，两个所述破碎轴的破碎叶片交错设置，且交错处具有用于打碎污泥的间隙；所述破碎轴的下方设有过滤网片，所述过滤网片的下方设有加热套，所述加热套的中心设有进料口，所述加热套的上表面呈内凹弧形，所述加热套内设有环形孔，所述环形孔与进料口同轴心设置；所述推料机构位于加热套的下方，以将从进料口进入经干燥后的污泥经过挤压后推入干污泥存放筒内；

污泥碳化炉，其包括内筒、外筒和进料管道，所述内筒转动安装于外筒内，且所述外筒和内筒之间具有环形腔室，以通入热气体加热，所述内筒的内壁上轴向均布有多个拨料齿，所述拨料齿朝向出料方向倾斜设置，所述拨料齿具有中空结构，以与环形腔室连通；

碳化加热炉，以用于为脱水污泥干燥机和污泥碳化炉通过热气体，以与污泥非直接接触方式对污泥进行干燥。

碳化污泥储存仓，其与碳化污泥加热炉连接，以储存碳化污泥。

作为优选，所述储料桶内设有电导流板，所述电导流板与出泥口连接，所述电导流板的中部设有贯通的通孔，所述通孔内设有导电板，所述导电板通过胶圈与电导流板连接，且所述导电板与通孔的内壁存在有间隙，以产生电压，所述导电板上下两侧的导流板上分别设有一个与出泥口连通的分流孔。

作为优选，所述推料机构包括第一气缸、封堵板、第二气缸、卡槽板、第三气缸和顶板，所述封堵板与第一气缸的伸缩杆连接，用于封堵进料口，所述卡槽板上设有多个卡槽，所述卡槽板与第二气缸的伸缩杆连接，用于推动从进料口落入的干燥污泥，所述顶板与第三气缸的伸缩杆连接，用于与卡槽板配合挤压污泥，并将压缩后的污泥推入干污泥存放筒。

作为优选，所述推料机构的下方设有储液箱，所述储液箱的顶面具有过滤板，用于推料机构挤压干燥污泥后将挤出的液体排入储液箱，以定期排放。

作为优选，所述储液箱的右侧面为斜面，以使挤压后的干燥污泥滑落至干污泥存放筒内。

作为优选，所述顶板的最大行程位于位于斜面的最顶部的下方。

作为优选，所述进料管道通过套管与外筒固定连接，所述进料管道上设有进料漏斗，所述进料管道内设有螺旋推料轴，所述螺旋推料轴与电机的输出轴连接。

作为优选，所述壳体具有环形腔，用于从环形腔室的出气管进入的热气体。

作为优选，所述拨料齿具有与环形腔室连通的中空结构。

一种如上所述的污泥碳化处理系统的碳化污泥处理工艺，包括如下步骤：

1)污泥储存于污泥储存罐中，经水泥输送泵和第一螺旋输送机输送到搅拌机内，搅拌且脱水后的污泥经过电导流板进入到储料桶内；

2)脱水污泥储料桶经过第二螺旋输送泵进入污泥储存箱，再经第一上料螺旋机进入脱水污泥干燥机，从碳化加热炉供给的加热气体进入破碎轴，以达到与脱水污泥非直接接触后对脱水污泥进行干燥，脱水污泥中的大部分水分蒸发后从第三输气管路进入污泥碳化炉，脱水污泥在破碎机构内经过破碎后含水率进一步降低，再通过推料机构的挤压使含水率将至20-30％，然后脱水污泥进入干污泥存放筒内待用；

3)将脱水污泥干燥机干燥后的干化污泥经第二上料螺旋机输送到进料管道后进入污泥碳化炉的内筒，内筒旋转为进入的干化污泥提供热量，碳化加热炉供给的加热气体至污泥碳化炉，干化污泥在内筒中经过高温、缺氧处理，析出大部分的水分及可燃分组分最终形成稳定的碳化产物，碳化产物经过出料管和热交换装置后输送到碳化污泥储存仓中储存。

本实用新新型的污泥碳化处理系统，具有以下有益效果：本发明中的污泥通过搅拌脱水、高温非直接接触干化和碳化，充分利用了脱水污泥在干化以及碳化过程中产生的干馏气体燃烧后形成的热量，用于污泥干化以及碳化过程。该污泥碳化系统回收利用热能，从而达到节能的目的。

附图说明

图1为本发明中的污泥碳化处理系统的局部剖视结构示意图；

图2为本发明中的污泥碳化处理系统的电导流板的剖视结构示意图；

图3为图2中的A-A向剖视图；

图4为本发明中的污泥碳化处理系统的破碎机构的俯视图；

图5为本发明中的污泥碳化处理系统的推料机构的俯视图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。

如图1至图5所示，一种污泥碳化处理系统，包括污泥储存罐1、水泥输送泵2、第一螺旋输送机3、污泥搅拌装置、第二螺旋输送机8、污泥储存箱9、第一上料螺旋机10、脱水污泥干燥机、第二上料螺旋机11、污泥碳化炉、碳化污泥储存仓37和碳化加热炉13，搅拌装置包括搅拌机4、储料桶5和储水桶6，搅拌机4倾斜设置，搅拌机4位置高的一侧通过第一螺旋输送机3与污泥储存罐1连接，搅拌机4位置低的一侧通过出泥口401与储料桶5连接，储水桶6位于搅拌机4的下方。

脱水污泥干燥机包括破碎机构和推料机构，破碎机构通过第一上料螺旋接10与污泥储泥箱9连接，第一上料螺旋机10内设有与电机连接的螺旋转轴，螺旋转轴的凸出部设有推料板47，推料板47与第一螺旋上料机10的壳体的内壁间隙为3mm-5mm。破碎机构包括筒体14、破碎轴15和电机，电机的输出轴与破碎轴15的一端连接，筒体14内在上端水平并排设置有两个破碎轴15，破碎轴15具有同轴空心结构16，破碎轴15沿轴向均布有多个破碎叶片17，破碎叶片17具有中空结构，且每个破碎叶片1的中空结构均通过进气孔与破碎轴15的空心结构16连通，两个平排设置的破碎轴15的破碎叶片17交错设置，且交错处具有用于打碎污泥的间隙18；破碎轴15的下方设有过滤网片19，过滤网片19的下方设有加热套20，加热套20与筒体14的内壁焊接，加热套20的中心设有进料口201，加热套20的上表面呈内凹弧形，便于污泥落入进料口201，加热套20内设有环形孔202，环形孔202与进料口201同轴心设置；推料机构位于加热套20的下方，以将从进料口201进入的经干燥后的污泥经过挤压后推入干污泥存放筒内21。

污泥碳化炉包括内筒30、外筒31和进料管道32，进料管道32通过第二上料螺旋机11与干污泥存放筒内21连接，第二上料螺旋机11的结构与第一上料螺旋机10的结构相同。内筒30转动安装于外筒31内，且外筒31和内筒30之间具有环形腔室33，以通入热气体加热，内筒30的内壁上轴向均布有多个拨料齿34，拨料齿34朝向出料方向倾斜设置，拨料齿34具有中空结构，以与环形腔室33连通，可以优化干燥效果，污泥碳化炉的出料口与进料管道32相对设置，污泥碳化炉的出料口安装有出料管35，出料管35与内筒30转动连接，出料管35穿过热交换装置36(现有技术)后伸入碳化污泥储存仓37中。出料管35上还连接有支管38，以分离进入出料管35的气体，支管38的末端连接有气体处理装置(此为现有技术)，用于对进入出料管35的气体进行处理后排入大气中。

碳化加热炉13用于为脱水污泥干燥机和污泥碳化炉通过热气体，以与污泥非直接接触方式对污泥进行干燥。碳化加热炉13输出的加热气体通过第一输气管路44与有环形腔室33连接，通过第二输气管路45与破碎轴15的同轴空心结构16和加热套20的环形孔202连接，且筒体14的上端通过第三输气管路46与第二输气管路45连接，充分利用了干燥污泥过程中的余热，节省了能源。碳化加热炉13输出的加热气体不与干化污泥及污泥碳化物直接接触，从而保证了排放气体的无害无臭性。

利用该污泥高温碳化系统的碳化工艺流程如下：

1)污泥储存于污泥储存罐1中，经水泥输送泵2和第一螺旋输送机3输送到搅拌机4内，搅拌且脱水后的污泥经过电导流板7进入到储料桶5内；

2)脱水污泥储料桶5经过第二螺旋输送泵8进入污泥储存箱9，再经第一上料螺旋机10进入脱水污泥干燥机，从碳化加热炉13供给的加热气体进入破碎轴15，以达到与脱水污泥非直接接触后对脱水污泥进行干燥，脱水污泥中的大部分水分蒸发后从第三输气管路46进入污泥碳化炉，脱水污泥在破碎机构内经过破碎后含水率进一步降低，再通过推料机构的挤压使含水率将至10％左右，然后脱水污泥进入干污泥存放筒内待用；

3)将脱水污泥干燥机干燥后的干化污泥经第二上料螺旋机11输送到进料管道32后进入污泥碳化炉的内筒30，内筒30旋转为进入的干化污泥提供热量，碳化加热炉13供给的加热气体至污泥碳化炉，干化污泥在内筒30中经过高温、缺氧处理，析出大部分的水分及可燃分组分最终形成稳定的碳化产物，碳化产物经过出料管35和热交换装置36后输送到碳化污泥储存仓37中储存。

本实施例中，继续参见图2和图3，储料桶5内设有电导流板7，电导流板7与出泥口401连接，电导流板7的中部设有贯通的通孔，通孔内设有导电板12，导电板12通过胶圈701与电导流板7连接，且导电板12与通孔的内壁存在有间隙703，以产生电场，导电板23上下两侧的电导流板7上分别设有一个与出泥口401连通的分流孔702。当导电板23在通电的状态下，出泥口401进入分流孔72内的污泥借助电子迁移、电泳等作用，大分子物质在电场作用下产生一系列复杂的氧化还原反应，达到类似裂解和水解酸化的效果，从而可去除污泥中油类物质，降低有机物含量，同时对污泥进行浓缩的目的。分离之后的液体物质从储料桶5的底部的出液口501流出。

本实施例中，继续结合图1和图5所示，推料机构包括第一气缸22、卡槽板24、第二气缸27、封堵板25、第三气缸28和顶板29，封堵板25与第二气缸27的伸缩杆连接，用于封堵进料口201，卡槽板24上设有多个卡槽241，卡槽板24通过长板23与第一气缸22的伸缩杆连接，可以增加卡槽板24的结构稳定性。卡槽板24的顶面与封堵板25之间的距离为3cm-5cm，既可以保证进入卡槽241内的污泥在卡槽241的侧壁及封堵板25作用下被挤压成型，又不会使干燥后的污泥溢出卡槽241。进料口201的末端还设有导向槽26，用于保证封堵板25准确封堵住进料口201。卡槽板24与第二气缸27的伸缩杆连接，用于推动从进料口201落入的干燥污泥，顶板29与第三气缸28的伸缩杆连接，用于与卡槽板24配合挤压污泥，并将压缩后的污泥推入干污泥存放筒21。顶板29的最大行程位于斜面402的最顶部的下方。

推料机构的下方设有储液箱40，储液箱40的顶面具有过滤板401，用于推料机构挤压干燥污泥后将挤出的液体排入储液箱40，以定期排放。储液箱40的右侧面为斜面402，以使挤压后的干燥污泥滑落至干污泥存放筒21内。

本实施例中，进料管道32通过套管42与外筒31固定连接，进料管道32上设有进料漏斗48，进料管道32内设有螺旋推料轴43，螺旋推料轴34与电机的输出轴连接。进料管道32具有环形腔41，用于通入从环形腔室33的出气管进入的热气体。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种污泥碳化处理系统，其特征在于，包括

搅拌装置，其包括搅拌机、储料桶和储水桶，所述搅拌机倾斜设置，所述搅拌机位置高的一侧通过第一螺旋输送机与污泥储存罐连接，所述搅拌机位置低的一侧通过出泥口与储料桶连接，所述储水桶位于搅拌机的下方；

脱水污泥干燥机，其包括破碎机构和推料机构，所述破碎机构的上端水平并排设置有两个破碎轴，所述破碎轴为同轴空心结构，所述破碎轴沿轴向均布有多个破碎叶片，所述破碎叶片为中空结构，且每个所述破碎叶片的中空结构均通过进气孔与破碎轴的空心结构连通，两个所述破碎轴的破碎叶片交错设置，且交错处具有用于打碎污泥的间隙；所述破碎轴的下方设有过滤网片，所述过滤网片的下方设有加热套，所述加热套的中心设有进料口，所述加热套的上表面呈内凹弧形，所述加热套内设有环形孔，所述环形孔与进料口同轴心设置；所述推料机构位于加热套的下方，以将从进料口进入经干燥后的污泥经过挤压后推入干污泥存放筒内；

污泥碳化炉，其包括内筒、外筒和进料管道，所述内筒转动安装于外筒内，且所述外筒和内筒之间具有环形腔室，以通入热气体加热，所述内筒的内壁上轴向均布有多个拨料齿，所述拨料齿朝向出料方向倾斜设置，所述拨料齿具有中空结构，以与环形腔室连通；

碳化加热炉，以用于为脱水污泥干燥机和污泥碳化炉通过热气体，以与污泥非直接接触方式对污泥进行干燥。

碳化污泥储存仓，其与碳化污泥加热炉连接，以储存碳化污泥。

2.根据权利要求1所述的污泥碳化处理系统，其特征在于，所述储料桶内设有电导流板，所述电导流板与出泥口连接，所述电导流板的中部设有贯通的通孔，所述通孔内设有导电板，所述导电板通过胶圈与电导流板连接，且所述导电板与通孔的内壁存在有间隙，以产生电压，所述导电板上下两侧的导流板上分别设有一个与出泥口连通的分流孔。

3.根据权利要求1所述的污泥碳化处理系统，其特征在于，所述推料机构包括第一气缸、封堵板、第二气缸、卡槽板、第三气缸和顶板，所述封堵板与第一气缸的伸缩杆连接，用于封堵进料口，所述卡槽板上设有多个卡槽，所述卡槽板与第二气缸的伸缩杆连接，用于推动从进料口落入的干燥污泥，所述顶板与第三气缸的伸缩杆连接，用于与卡槽板配合挤压污泥，并将压缩后的污泥推入干污泥存放筒。

4.根据权利要求3所述的污泥碳化处理系统，其特征在于，所述推料机构的下方设有储液箱，所述储液箱的顶面具有过滤板，用于推料机构挤压干燥污泥后将挤出的液体排入储液箱，以定期排放。

5.根据权利要求4所述的一种污泥碳化处理系统，其特征在于，所述储液箱的右侧面为斜面，以使挤压后的干燥污泥滑落至干污泥存放筒内。

6.根据权利要求5所述的污泥碳化处理系统，其特征在于，所述顶板的最大行程位于斜面的最顶部的下方。

7.根据权利要求5所述的污泥碳化处理系统，其特征在于，所述进料管道通过套管与外筒固定连接，所述进料管道上设有进料漏斗，所述进料管道内设有螺旋推料轴，所述螺旋推料轴与电机的输出轴连接。

8.根据权利要求7所述的污泥碳化处理系统，其特征在于，所述壳体具有环形腔，用于从环形腔室的出气管进入的热气体。

9.根据权利要求1所述的污泥碳化处理系统，其特征在于，所述拨料齿具有与环形腔室连通的中空结构。

10.一种如权利要求1至9所述的污泥碳化处理系统的碳化污泥处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1)污泥储存于污泥储存罐中，经水泥输送泵和第一螺旋输送机输送到搅拌机内，搅拌且脱水后的污泥经过电导流板进入到储料桶内；

2)脱水污泥储料桶经过第二螺旋输送泵进入污泥储存箱，再经第一上料螺旋机进入脱水污泥干燥机，从碳化加热炉供给的加热气体进入破碎轴，以达到与脱水污泥非直接接触后对脱水污泥进行干燥，脱水污泥中的大部分水分蒸发后从第三输气管路进入污泥碳化炉，脱水污泥在破碎机构内经过破碎后含水率进一步降低，再通过推料机构的挤压使含水率将至20-30％，然后脱水污泥进入干污泥存放筒内待用；

3)将脱水污泥干燥机干燥后的干化污泥经第二上料螺旋机输送到进料管道后进入污泥碳化炉的内筒，内筒旋转为进入的干化污泥提供热量，碳化加热炉供给的加热气体至污泥碳化炉，干化污泥在内筒中经过高温、缺氧处理，析出大部分的水分及可燃分组分最终形成稳定的碳化产物，碳化产物经过出料管和热交换装置后输送到碳化污泥储存仓中储存。