CN109928595A - 基于低温热源的污泥深度干化方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于低温热源的污泥深度干化方法及系统。将待处理剩余污泥破碎成粒径为0.5～4cm的颗粒污泥。然后将颗粒污泥送入污泥干燥装置，利用干燥介质使颗粒污泥干燥生成半干颗粒污泥。将半干颗粒污泥加入污泥粉化干化装置中，使待处理污泥被粉化破碎成为粒径为50～500μm的污泥粉粒，然后通入干燥空气在搅拌条件下与污泥粉粒混合，使污泥粉粒进行干化得到污泥干粉，同时干燥空气变成夹带着污泥干粉的低温含湿空气。将夹带着污泥干粉的低温含湿空气进行气粉分离，分离下来的固体物质即为污泥干粉料。中低温热源直接作为干燥介质，或先将低温空气加热降温后作为干燥介质。本发明利用低温热源，实现污泥深度干化，具有能量利用率高和干化效果好等优点。

Description

基于低温热源的污泥深度干化方法及系统

技术领域

本发明涉及基于低温热源的污泥深度干化方法及系统，尤其涉及一种剩余污泥深度脱水的方法及工艺系统，属于环保技术领域的污水处理厂剩余污泥处理子领域。

背景技术

随着我国社会和城市化的发展，城市污水的产生量在不断增长，相应的污水处理设施的数量也随之增加，污水处理后的副产物——剩余污泥的产生量也越来越大。截止2017年，我国剩余污泥年产量已超过4000万吨，而无害化处理率不足10％。如何妥善处理处置这些源源不断产生、数量日益庞大的污泥已成为我国环境保护方面亟待解决的问题。

国内大部分污水处理厂产生的剩余污泥，其含水率一般在80％以上。污泥脱水是其处理过程中的关键步骤。而污泥难以深度脱水的特点，已成为限制污泥无害化、资源化处理的瓶颈问题。

目前，污泥脱水干化的主要工艺有太阳能干燥、热干化、调理-压滤脱水等。其中太阳能干燥工艺利用太阳能的热效应，可将污泥含水率降至10％以下，达到深度干化的目的，但是由于其占地面积达、处理周期长、受天气变化影响大，较难广泛应用。热干化技术是通过直接加热或间接加热的方式将污泥中水分蒸发去除，污泥含水率可降至40％以下，而进一步降低含水率则所需将能耗大幅上升；调理-压滤脱水技术是剩余污泥经过调理剂改性处理，提高污泥脱水性能，再经过压滤机压榨脱水，污泥含水率可降至60％。以上工艺能够快速脱除污泥中的水分，但是脱水程度有限，较难实现污泥的深度干化(含水率≤20％)。

因此，进一步降低热干化或机械脱水工艺产生的半干污泥的含水率，快速高效的实现剩余污泥的深度干化，是目前的发展方向。

发明内容

本发明旨在提供一种基于低温热源的污泥深度干化方法及系统，利用中低温热源，通过两步式污泥干燥、污泥粉化干化将污泥含水率由60％～80％降至30％以下。

本发明通过以下技术方案实现：

基于低温热源的污泥深度干化方法，所述方法包括：

将待处理剩余污泥破碎成粒径为0.5～4cm的颗粒污泥；

将颗粒污泥送入污泥干燥装置，并将干燥介质输入污泥干燥装置，使颗粒污泥中的水分蒸发，生成半干颗粒污泥；

将半干颗粒污泥加入污泥粉化干化装置中，使半干颗粒污泥被粉化破碎成为粒径为50～500μm的污泥粉粒，然后通入干燥空气在搅拌条件下与污泥粉粒混合，使污泥粉粒进行干化得到污泥干粉，同时干燥空气变成夹带着污泥干粉的低温含湿空气；

将夹带着污泥干粉的低温含湿空气进行气粉分离，分离下来的固体物质即为污泥干粉料。

所述方法还包括：

分离后的低温含湿空气进入冷凝除湿器冷凝除水后，成为低低温空气；将所述低低温空气送入换热器加热成为干燥空气，并将干燥空气送入污泥粉化干化装置在搅拌条件下与污泥粉粒混合，使污泥粉粒进行干化。

所述方法还包括：

将中低温热源作为干燥介质输入污泥干燥装置，使颗粒污泥中的水分蒸发，生成半干颗粒污泥；所述中低温热源温度下降，成为低温热源；

将低温热源从污泥干燥装置引出，并送入换热器作为热源，加热低低温空气使其升温成为干燥空气。

所述方法还包括：

将中低温热源送入换热器作为热源，加热低低温空气使其升温成为干燥空气，同时所述中低温热源温度降低成为低温热源；

将所述低温热源作为干燥介质输入污泥干燥装置，使颗粒污泥中的水分蒸发，生成半干颗粒污泥；所述低温热源温度下降后排出污泥干燥装置。

上述技术方案中，所述中低温热源包括低温烟气、热蒸汽或热水，其温度为80～180℃。

上述技术方案中，所述中低温热源作为污泥干燥装置的干燥介质，选用热蒸汽或热水，采用间壁式加热干燥方式使颗粒污泥干燥成为半干颗粒污泥。

上述技术方案中，所述剩余污泥的含水率为60％～80％；所述半干颗粒污泥的含水率为40％～55％；所述污泥干粉的含水率为10％～30％。

基于低温热源的污泥深度干化系统，包括破碎装置、污泥干燥装置、污泥粉化干化装置、冷凝除湿器和换热器；所述破碎装置、污泥干燥装置和污泥粉化干化装置依次相连；所述污泥粉化干化装置包括连通的粉化室、干化室和分离室，所述粉化室设有进料装置；所述污泥干燥装置分别与所述污泥粉化干化装置和所述换热器相连；所述换热器分别与所述污泥干燥装置、污泥粉化干化装置和所述冷凝除湿器相连。

上述技术方案中，所述污泥粉化干化装置的粉化室和干化室内均设置有螺旋搅拌装置；所述干化室设有进气口与所述换热器相连。

本发明具有以下优点及有益效果：利用低温热源，通过污泥干燥、污泥粉化干化两步式深度干化系统及方法将污泥含水率由60％-80％直接降至30％以下，相比传统热干化技术，能量利用率和干化效果均大幅提高。

附图说明

图1为本发明所涉及的其中一种实施方式的基于低温热源的污泥深度干化系统示意图。

图2为本发明所涉及的另一种实施方式的基于低温热源的污泥深度干化系统示意图。

图中：1–污泥粉化干化装置；2–分离室；3–冷凝除湿器；4–热泵；5–换热器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式及工作过程作进一步的说明。

本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。

如图1所示，基于低温热源的污泥深度干化系统，包括破碎装置1、污泥干燥装置2、污泥粉化干化装置3、冷凝除湿器5和换热器4。破碎装置1、污泥干燥装置2和污泥粉化干化装置3依次相连。污泥粉化干化装置3包括连通的粉化室、干化室和分离室，粉化室设有进料装置。污泥干燥装置2分别与污泥粉化干化装置1和换热器4相连。换热器4分别与污泥干燥装置2、污泥粉化干化装置1和冷凝除湿器3相连。污泥粉化干化装置3的粉化室和干化室内均设置有螺旋搅拌装置。干化室设有进气口通入干燥空气。进气口与换热器4相连。

将含水率为60％～80％的待处理剩余污泥送入破碎装置1破碎成粒径为0.5～4cm的颗粒污泥。

将颗粒污泥送入污泥干燥装置2，并将干燥介质输入污泥干燥装置2，使颗粒污泥中的水分蒸发，生成含水率为40％～55％的半干颗粒污泥。

将半干颗粒污泥加入污泥粉化干化装置3中，使半干颗粒污泥首先在粉化室被粉化破碎成为粒径为50～500μm的污泥粉粒，接着污泥粉粒进入干化室。然后在干化室通入干燥空气使其在螺旋搅拌装置800-2500r/min的搅拌强度下搅拌5-25min与污泥粉粒充分混合，使污泥粉粒进行干化，得到含水率为10％～30％的污泥干粉，同时干燥空气变成夹带着污泥干粉的低温含湿空气。

将夹带着污泥干粉的低温含湿空气通过污泥粉化干化装置3的分离室进行气粉分离，分离下来的固体物质即为污泥干粉料。

分离后的低温含湿空气进入冷凝除湿器冷凝除水后，成为低低温空气；将低低温空气送入换热器加热成为干燥空气，并将干燥空气送入污泥粉化干化装置3在搅拌条件下与污泥粉粒混合，使污泥粉粒进行干化。

其中一种实施方式如图1所示，将中低温热源送入换热器4作为热源，加热低低温空气使其升温成为干燥空气，同时中低温热源温度降低成为低温热源。然后再将低温热源作为干燥介质输入污泥干燥装置2，使颗粒污泥中的水分蒸发，生成半干颗粒污泥；低温热源温度下降后排出污泥干燥装置。

另一种实施方式如图2所示，将中低温热源作为干燥介质输入污泥干燥装置2，使颗粒污泥中的水分蒸发，生成半干颗粒污泥；中低温热源温度下降，成为低温热源。将低温热源从污泥干燥装置2引出，并送入换热器作为热源，加热低低温空气使其升温成为干燥空气。

这两种实施方式中，中低温热源均包括低温烟气、热蒸汽或热水，其温度为80～180℃。

中低温热源选用热蒸汽或热水时，无论是中低温热源直接作为污泥干燥装置2的干燥介质，还是降温为低温热源作为干燥介质，都需要采用间壁式加热干燥方式使颗粒污泥干燥成为半干颗粒污泥。此时，中低温热源在污泥干燥装置2中换热降温后，可以直接引出并送到换热器4加热低低温空气。或者低温热源在污泥干燥装置2中换热降温后，可以直接引出做其它用途或者重新加热。

当中低温热源选用低温烟气时，无论是中低温热源直接作为污泥干燥装置2的干燥介质，还是降温为低温热源作为污泥干燥装置2的干燥介质，都可以采用直接加热或者间壁式加热干燥方式。其间壁式加热干燥方式与蒸汽或热水相类似。而直接加热时，需要沉降分离颗粒污泥和降温后的干燥介质。

作为污泥粉化干化装置3中的干化介质的干燥空气，在系统中循环使用3～10次后需要作为废气进行净化处理后排放。此时往往从加热器4补入新鲜空气。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.基于低温热源的污泥深度干化方法，其特征在于，所述方法包括：

将待处理剩余污泥破碎成粒径为0.5～4cm的颗粒污泥；

将颗粒污泥送入污泥干燥装置，并将干燥介质输入污泥干燥装置，使颗粒污泥中的水分蒸发，生成半干颗粒污泥；

将半干颗粒污泥加入污泥粉化干化装置中，使半干颗粒污泥被粉化破碎成为粒径为50～500μm的污泥粉粒，然后通入干燥空气在搅拌条件下与污泥粉粒混合，使污泥粉粒进行干化得到污泥干粉，同时干燥空气变成夹带着污泥干粉的低温含湿空气；

将夹带着污泥干粉的低温含湿空气进行气粉分离，分离下来的固体物质即为污泥干粉料。

2.根据权利要求1所述的基于低温热源的污泥深度干化方法，其特征在于，所述方法还包括：

分离后的低温含湿空气进入冷凝除湿器冷凝除水后，成为低低温空气；将所述低低温空气送入换热器加热成为干燥空气，并将干燥空气送入污泥粉化干化装置在搅拌条件下与污泥粉粒混合，使污泥粉粒进行干化。

3.根据权利要求1所述的基于低温热源的污泥深度干化方法，其特征在于，所述方法还包括：

将中低温热源作为干燥介质输入污泥干燥装置，使颗粒污泥中的水分蒸发，生成半干颗粒污泥；所述中低温热源温度下降，成为低温热源；

将低温热源从污泥干燥装置引出，并送入换热器作为热源，加热低低温空气使其升温成为干燥空气。

4.根据权利要求1所述的基于低温热源的污泥深度干化方法，其特征在于，所述方法还包括：

将中低温热源送入换热器作为热源，加热低低温空气使其升温成为干燥空气，同时所述中低温热源温度降低成为低温热源；

将所述低温热源作为干燥介质输入污泥干燥装置，使颗粒污泥中的水分蒸发，生成半干颗粒污泥；所述低温热源温度下降后排出污泥干燥装置。

5.根据权利要求3或4所述的基于低温热源的污泥深度干化方法，其特征在于，所述中低温热源包括低温烟气、热蒸汽或热水，其温度为80～180℃。

6.根据权利要求1所述的基于低温热源的污泥深度干化方法，其特征在于，所述剩余污泥的含水率为60％～80％；所述半干颗粒污泥的含水率为40％～55％；所述污泥干粉的含水率为10％～30％。

7.基于低温热源的污泥深度干化系统，能够用于实施如权利要求1至6任一项所述的基于低温热源的污泥深度干化方法，其特征在于，所述系统包括破碎装置(1)、污泥干燥装置(2)、污泥粉化干化装置(3)、冷凝除湿器(5)和换热器(4)；所述破碎装置(1)、污泥干燥装置(2)和污泥粉化干化装置(3)依次相连；所述污泥粉化干化装置(1)包括连通的粉化室、干化室和分离室，所述粉化室设有进料装置；所述污泥干燥装置(2)分别与所述污泥粉化干化装置(1)和所述换热器(4)相连；所述换热器(4)分别与所述污泥干燥装置(2)、污泥粉化干化装置(1)和所述冷凝除湿器(3)相连。

8.根据权利要求7所述的基于低温热源的污泥深度干化系统，其特征在于，所述污泥粉化干化装置(3)的粉化室和干化室内均设置有螺旋搅拌装置；所述干化室设有进气口与所述换热器(4)相连。