CN110342769B - 一种高效节能的污泥处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效节能的污泥处理方法及装置。其方法为，污泥先进入预热单元，预热到60度以上后直接进入热水解单元处理，热水解结束后产生的高温带压乏蒸汽回到预热单元对污泥进行预热，装置为热水解装置，包括安装座、罐体、进气管、导气管、喷头、筛筒、卡槽、入料仓、电机、排气管、多级电动推杆、轴杆、连接杆、卡块、转杆、搅拌叶、排料管、毛刷和滤尘网。所述方法及装置加快了热水解的速度，可以使蒸汽和污泥混合效果更佳，同时也节约了成本，极大的提高了工作效率，降低了工作人员的工作强度，同时也增强了实用性。
Description
技术领域
本发明属于污泥处理应用技术领域，涉及一种污泥处理方法及装置，具体为一种高效节能的污泥处理方法及装置。
背景技术
目前，我国污水处理厂每年处理的污泥干重量约140万吨，且每年以超过10％的速度增长；而且，污泥中含有大量的重金属、病原菌等有害物质，对环境的危害较大；可见，污泥导致的环境污染问题日益突出，为社会造成了较大的安全隐患、环境危害和经济负担，热水解消化处理工艺是一种对污泥进行减量化、资源化、稳定化和安全化的处理技术。
现有的污泥装置往往是将一定量的污泥调浆后装入热水解罐中， 在高温、高压下保持一定时间，使污泥热水解完成后再将污泥排出，并输送到下一个处理环节，这样一来使得蒸汽和污泥的混合效率慢，处理时间长，能耗高，能源利用率低；占地大，投资高；运行维护成本高；机械脱水泥饼含水率只能到60%左右；从而增加了热水解成本，而且处理完成后清理起来比较繁琐，极大的增加了工作人员的工作强度。因此，针对上述问题提出一种高效节能的污泥处理方法及装置。
发明内容
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种高效节能的污泥处理方法，采取以下步骤：
S1、对污泥进行预热，预热温度为60℃以上；
S2、将预热后的污泥送至热水解装置进行热水解；
S3、将热水解步骤产生的带压乏汽送回至S1再利用；
S4、将热水解后的污泥送至普通脱水设备进行脱水；
优选的，所述的热水解步骤中的蒸汽压力为1.0-2.5Mpa。
优选的，所述的预热单元是通过曝气管进行预热，所述曝气管上的曝气孔孔径为1.8-2.5mm。
一种污泥处理装置，包括由下到上依次安装在安装座表面的罐体和电机驱动机构；
所述罐体顶端从左到右依次固定连接有入料仓和排气管，所述罐体底端与带有闸阀的排料管固定连接，所述罐体内腔顶端固定连接有多级电动推杆，所述多级电动推杆底端固定连接有毛刷，所述多级电动推杆一侧依次设有滤尘网和导气管，所述滤尘网和导气管顶端和底端均与罐体内腔顶端和底端固定连接，所述导气管两端分别固定连接有喷头和进气管；
所述电机驱动机构包括电机和转杆，所述电机输出端固定连接有轴杆，所述轴杆表面固定连接有连接杆，所述连接杆一端固定连接有筛筒，所述筛筒内腔底端开设有卡槽，所述转杆表面固定连接有搅拌叶，所述转杆顶端固定连接有卡块，且电机安装在罐体顶端。
优选的，所述喷头数目为若干个，若干个所述喷头平均分为两组，每组所述喷头均匀分布在导气管一端。
优选的，所述毛刷数目为四个，四个所述毛刷平均分为两组，每组所述毛刷均与筛筒和滤尘网表面紧密贴合。
优选的，所述卡块数目为两个，两个所述卡块与卡槽相互卡合连接。
优选的，所述进气管和转杆一端分别贯穿罐体内侧壁和罐体内腔底端均延伸至罐体表面。
优选的，所述入料仓底端贯穿罐体顶端并延伸至筛筒顶部。
本发明的有益效果是：
1、批次处理（热水解单元进泥到出泥）时间由180分钟降至90分钟，减少1/2，效率大幅提升；
2、蒸汽用量由300kg/吨湿污泥（含水率约80%）降至150kg/吨湿污泥（含水率约80%），节省1/2，能耗大幅下降；
3、预热单元实现热水解单元带压乏蒸汽的余热回用，使系统能耗大幅下降。消除原泥与饱和蒸汽由于温差产生的水击现象，提升了反应釜的寿命及安全，选用适当曝气孔，采取高压高温蒸汽对污泥进行曝气的工艺环节，可以使污泥产生相应频率的震荡可以有效的分离污泥中的大块团杂质，冲散油脂凝结物，使污泥更加均匀，而且在高温高频率的震荡下，部分细胞会提前产生破壁效应，为进一步提高热水解提高了有利条件。由于实现余热回用，无需配备大型的换热设备，能耗进一步下降；
4、无闪蒸、加压单元，节省投资。闪蒸单元对配套配件要求高、加压单元实现复杂，运维成本高，无此类设备将降低运维成本；
5、新系统冷凝水处理量大幅减少，处理成本降低；
6、新系统通过普通机械脱水设备即可将泥饼处理至含水率30%，减量达70%，且不加药，更利于后续处置、资源化利用；
7、工艺环节减少，系统投资更小，且占地仅8平/吨；
8、新系统综合处理成本下降1/3以上。
9、该种高效节能的热水解装置结构简单，操作便捷，功能性强，设计新颖，通过设置筛筒、搅拌叶、转杆以及喷头之间的相互配合，可以更好的对污泥进行搅拌加热，使污泥受热更加的均匀，加快了热水解的速度，可以使蒸汽和污泥混合吸收效果更佳，同时也节约了成本。
10、通过设置卡块、多级电动推杆、毛刷、滤尘网以及筛筒之间的相互配合，可以更好的对滤尘网和筛筒表面仓里的污泥进行清理，极大的提高了工作效率，降低了工作人员的工作强度，同时也增强了实用性。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为污泥处理装置结构示意图；
图3为本发明整体俯视结构示意图；
图4为本发明工艺流程图；
图5为本发明有益效果图；
图中：1、安装座，2、罐体，3、进气管，4、导气管，5、喷头，6、筛筒，7、卡槽，8、入料仓，9、电机，10、排气管，11、多级电动推杆，12、轴杆，13、连接杆，14、卡块，15、转杆，16、搅拌叶，17、排料管，18、毛刷，19、滤尘网，20、预热池 ，21、蒸汽回流管， 22、污泥泵 ，23、污泥管 ，24、蒸汽孔，30、脱水装置， 31、出泥管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
含水率80%的污泥首先通过螺杆泵泵至预热单元，泥浆达到设定液位后关闭螺杆泵，预热单元内设曝气管，曝气孔孔径为1.8mm，待预热泥浆完成，通过泵将热泥浆泵至反应釜，泥浆进入反应釜后，由锅炉给反应釜提供持续稳定的高压饱和蒸汽(压力1.1-1.2Mpa)，对反应釜内的污泥进行加热，注入饱和蒸汽30分钟，然后停止注入蒸汽并保持20分钟；随后打开泄压阀开始排气泄压，反应釜排出的高压蒸汽进入预热单元通过曝气管对原泥进行充分预热达到60℃，以此形式形成闭路循环，排气结束时打开排料阀，排出热水解处理后的泥浆，预热单元内泥浆通过泵打入反应釜，进入下一个批次；在排出的泥浆冷却后进行脱水处理，得到压滤液和含水率为30%的脱水泥饼。
实施例2：
含水率85%的污泥首先通过螺杆泵泵至预热单元，泥浆达到设定液位后关闭螺杆泵，预热单元内设曝气管，曝气孔孔径为2.5mm，待预热泥浆完成，通过泵将热泥浆泵至反应釜，泥浆进入反应釜后，由锅炉给反应釜提供持续稳定的高压饱和蒸汽(压力1.2-1.3Mpa)，对反应釜内的污泥进行加热，注入饱和蒸汽25分钟，然后停止注入蒸汽并保持10分钟；随后打开泄压阀开始排气泄压，反应釜排出的高压蒸汽进入预热单元通过曝气管对原泥进行充分预热达到65℃，以此形式形成闭路循环，排气结束时打开排料阀，排出热水解处理后的泥浆，预热单元内泥浆通过泵打入反应釜，进入下一个批次；在排出的泥浆冷却后进行脱水处理，得到压滤液和含水率为30%的脱水泥饼。
实施例3：
含水率90%的污泥首先通过螺杆泵泵至预热单元，泥浆达到设定液位后关闭螺杆泵，预热单元内设曝气管，待预热泥浆完成，通过泵将热泥浆泵至反应釜，泥浆进入反应釜后，由锅炉给反应釜提供持续稳定的高压饱和蒸汽(压力1.3-1.4Mpa)，对反应釜内的污泥进行加热，注入饱和蒸汽20分钟，然后停止注入蒸汽并保持10分钟；随后打开泄压阀开始排气泄压，反应釜排出的高压蒸汽进入预热单元通过曝气管对原泥进行充分预热达到70℃以上，以此形式形成闭路循环，排气结束时打开排料阀，排出热水解处理后的泥浆，预热单元内泥浆通过泵打入反应釜，进入下一个批次；在排出的泥浆冷却后进行脱水处理，得到压滤液和含水率为30%的脱水泥饼。
实施例4：
含水率80%的污泥首先通过螺杆泵泵至预热单元，泥浆达到设定液位后关闭螺杆泵，预热单元内设曝气管，待预热泥浆完成，通过泵将热泥浆泵至反应釜，泥浆进入反应釜后，由锅炉给反应釜提供持续稳定的高压饱和蒸汽(压力1.4-1.5Mpa)，对反应釜内的污泥进行加热，注入饱和蒸汽30分钟，然后停止注入蒸汽并保持20分钟；随后打开泄压阀开始排气泄压，反应釜排出的高压蒸汽进入预热单元通过曝气管对原泥进行充分预热达到75℃以上，以此形式形成闭路循环，排气结束时打开排料阀，排出热水解处理后的泥浆，预热单元内泥浆通过泵打入反应釜，进入下一个批次；在排出的泥浆冷却后进行脱水处理，得到压滤液和含水率为30%的脱水泥饼。
实施例5：
含水率80%的污泥首先通过螺杆泵泵至预热单元，泥浆达到设定液位后关闭螺杆泵，预热单元内设曝气管，待预热泥浆完成，通过泵将热泥浆泵至反应釜，泥浆进入反应釜后，由锅炉给反应釜提供持续稳定的高压饱和蒸汽(压力1.5-2.0Mpa)，对反应釜内的污泥进行加热，注入饱和蒸汽25分钟，然后停止注入蒸汽并保持10分钟；随后打开泄压阀开始排气泄压，反应釜排出的高压蒸汽进入预热单元通过曝气管对原泥进行充分预热达到60℃以上，以此形式形成闭路循环，排气结束时打开排料阀，排出热水解处理后的泥浆，预热单元内泥浆通过泵打入反应釜，进入下一个批次；在排出的泥浆冷却后进行脱水处理，得到压滤液和含水率为28%的脱水泥饼。
实施例6：
含水率80%的污泥首先通过螺杆泵泵至预热单元，泥浆达到设定液位后关闭螺杆泵，预热单元内设曝气管，曝气孔孔径为1.9mm，待预热泥浆完成，通过泵将热泥浆泵至反应釜，泥浆进入反应釜后，由锅炉给反应釜提供持续稳定的高压饱和蒸汽(压力1.5-2.0Mpa)，对反应釜内的污泥进行加热，注入饱和蒸汽20分钟，然后停止注入蒸汽并保持10分钟；随后打开泄压阀开始排气泄压，反应釜排出的高压蒸汽进入预热单元通过曝气管对原泥进行充分预热达到80℃以上，以此形式形成闭路循环，排气结束时打开排料阀，排出热水解处理后的泥浆，预热单元内泥浆通过泵打入反应釜，进入下一个批次；在排出的泥浆冷却后进行脱水处理，得到压滤液和含水率为25%的脱水泥饼。
实施例7：
含水率80%的污泥首先通过螺杆泵泵至预热单元，泥浆达到设定液位后关闭螺杆泵，预热单元内设曝气管，曝气孔孔径为2.0mm，待预热泥浆完成，通过泵将热泥浆泵至反应釜，泥浆进入反应釜后，由锅炉给反应釜提供持续稳定的高压饱和蒸汽(压力2.0-2.5Mpa)，对反应釜内的污泥进行加热，注入饱和蒸汽20分钟，然后停止注入蒸汽并保持10分钟；随后打开泄压阀开始排气泄压，反应釜排出的高压蒸汽进入预热单元通过曝气管对原泥进行充分预热达到80℃，以此形式形成闭路循环，排气结束时打开排料阀，排出热水解处理后的泥浆，预热单元内泥浆通过泵打入反应釜，进入下一个批次；在排出的泥浆冷却后进行脱水处理，得到压滤液和含水率为22%的脱水泥饼。
实施例8
含水率80%的污泥首先通过螺杆泵泵至反应釜，泥浆进入反应釜后，由锅炉给反应釜提供持续稳定的高压饱和蒸汽(压力2.0-2.5Mpa)，对反应釜内的污泥进行加热，注入饱和蒸汽20分钟，然后停止注入蒸汽并保持10分钟；随后打开泄压阀开始排气泄压，排气结束时打开排料阀，排出热水解处理后的泥浆，排出的泥浆冷却后进行脱水处理，得到压滤液和含水率为27%的脱水泥饼。
整套工艺设备包括预热单元、热水解单元、脱水单元，所述预热单元包括预热池、曝气系统；所述热水解单元包括所述的一种高效节能的污泥处理装置，所述脱水单元包括脱水机；所述预热池内设置曝气系统，所述曝气系统为曝气管，所述曝气管上曝气孔孔径为1.8-2.5mm，所述曝气管位于预热池底部；所述预热池设置污泥泵，所述污泥泵通过钢管与所述污泥处理装置进料口连接，所述污泥处理装置出料口与所述脱水机连接，所述污泥处理装置连接高压蒸汽，所述污泥处理装置的排气口与所述曝气系统相连接。
请参阅图1-3所示，一种高效节能的污泥处理装置，包括由下到上依次安装在安装座1表面的罐体2和电机驱动机构；
所述罐体2顶端从左到右依次固定连接有入料仓8和排气管10，所述罐体2底端与带有闸阀的排料管17固定连接，所述罐体2内腔顶端固定连接有多级电动推杆11，所述多级电动推杆11底端固定连接有毛刷18，便于更好的对罐体2内部进行清扫，所述多级电动推杆11一侧依次设有滤尘网19和导气管4，所述滤尘网19和导气管4顶端和底端均与罐体2内腔顶端和底端固定连接，所述导气管4两端分别固定连接有喷头5和进气管3；
所述电机驱动机构包括电机9和转杆15，所述电机9输出端固定连接有轴杆12，所述轴杆12表面固定连接有连接杆13，所述连接杆13一端固定连接有筛筒6，所述筛筒6内腔底端开设有卡槽7，所述转杆15表面固定连接有搅拌叶16，便于更好的将罐体2内的污泥进行搅拌，所述转杆15顶端固定连接有卡块14，便于更好的对转杆15进行固定，且电机9安装在罐体2顶端。
所述喷头5数目为若干个，若干个所述喷头5平均分为两组，每组所述喷头5均匀分布在导气管4一端，便于更好、更充分的将蒸汽喷出；所述毛刷18数目为四个，四个所述毛刷18平均分为两组，每组所述毛刷18均与筛筒6和滤尘网19表面紧密贴合，便于更好的对筛筒6和滤尘网19进行清扫；所述卡块14数目为两个，两个所述卡块14与卡槽7相互卡合连接，便于更好的对转杆15进行控制；所述进气管3和转杆15一端分别贯穿罐体2内侧壁和罐体2内腔底端均延伸至罐体2表面，便于更好的将蒸汽导进罐体2内，同时便于对转杆15进行控制；所述入料仓8底端贯穿罐体2顶端并延伸至筛筒6顶部，便于更好将污泥导进筛筒6内。
本发明在使用时，本申请中出现的电器元件在使用时均外接连通电源和控制开关，当对污泥进行热水解时，首先将污泥装载于污泥池20，将反应釜排出的高压高温（150-180℃）蒸汽通过预热池底部的曝气管进入预热池使预热池中的冷泥浆进行充分预热，当污泥温度达到50℃-90℃时，（60摄氏度以上最佳），将污泥用污泥泵（本实施例中使用上海洪兴泵业制造的I-1B型浓浆泵）通过污泥管23将污泥送入热水分解装置，拉动转杆15，使转杆15带动卡块14与卡槽7卡合连接，再将污泥通过入料仓8导进筛筒6内，同时将蒸汽通过经气管导进导气管4内，使导气管4内的蒸汽通过喷头5喷进罐体2内，再开启电机9，使电机9输出通过轴杆12和连接杆13带动筛筒6转动，使转动的筛带动污泥转动，使污泥在离心力的作用下甩出并导进罐体2内，使甩出控制的污泥在蒸汽的作用下进行初步热水解，同时使筛筒6通过卡块14和转杆15带动搅拌叶16转动，使搅拌叶16对罐体2内的污泥进行搅拌，通入2Mpa的水蒸气，使搅拌的污泥在蒸汽的作用下进行均匀热水解，水解过程中产生的150℃的带压乏蒸汽由排气管10排出，经蒸汽回流管21回到污泥池20，从蒸汽孔24排出，对污泥进行预热，当热水解完成后，再开启排料管17的闸阀，使罐体2内的污泥通过排料管17排出，从而完成对污泥的热水解，排出的污泥经出泥管31进入脱水装置30进行脱水，可以得到含水率低于30%的泥饼。
当对筛筒6和滤尘网19进行清理时，首先推动转杆15，使转杆15带动卡块14与卡槽7分离，再开启电机9，使电机9输出通过轴杆12和连接杆13带动筛筒6转动，同时开启多级电动推杆11，使多级电动推杆11带动毛刷18在竖直方向做往复运动，从而使毛刷18对滤尘网19以及转动的筛筒6进行滑动摩擦，从而使毛刷18对滤尘网19和筛筒6表面残留的污泥清扫出来，并通过排料管17排出，从而完成对筛筒6和滤尘网19的清理。
电机9采用的是奥松机器人专营店销售的42BYGHW609步进电机，其配套电路可由商家提供。
多级电动推杆11采用扬州固瑞特机电设备有限公司提供的DTII电动推杆及其配套电源和电路。
涉及到电路和电子元器件和模块均为现有技术，本领域技术人员完全可以实现，无需赘言，本发明保护的内容也不涉及对于软件和方法的改进。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (4)
1.一种污泥热水解处理装置，其特征在于：包括由下到上依次安装在安装座（1）表面的罐体（2）和电机驱动机构；
所述罐体（2）顶端从左到右依次固定连接有入料仓（8）和排气管（10），所述罐体（2）底端与带有闸阀的排料管（17）固定连接，所述罐体（2）内腔顶端固定连接有多级电动推杆（11），所述多级电动推杆（11）底端固定连接有毛刷（18），所述多级电动推杆（11）一侧依次设有滤尘网（19）和导气管（4），所述滤尘网（19）和导气管（4）顶端和底端均与罐体（2）内腔顶端和底端固定连接，所述导气管（4）两端分别固定连接有喷头（5）和进气管（3），所述喷头（5）用于喷出蒸汽；
所述电机驱动机构包括电机（9）和转杆（15），所述电机（9）输出端固定连接有轴杆（12），所述轴杆（12）表面固定连接有连接杆（13），所述连接杆（13）一端固定连接有筛筒（6），所述筛筒（6）内腔底端开设有卡槽（7），所述转杆（15）表面固定连接有搅拌叶（16），所述搅拌叶（16）用于对所述罐体（2）内的污泥进行搅拌，所述转杆（15）顶端固定连接有卡块（14），且电机（9）安装在罐体（2）顶端；
所述卡块（14）数目为两个，两个所述卡块（14）与卡槽（7）相互卡合连接；
所述转杆（15）的一端贯穿罐体（2）内腔底端延伸至罐体（2）表面；
所述入料仓（8）底端贯穿罐体（2）顶端并延伸至筛筒（6）顶部。
2.根据权利要求1所述的一种污泥热水解处理装置，其特征在于：所述喷头（5）数目为若干个，若干个所述喷头（5）平均分为两组，每组所述喷头（5）均匀分布在导气管（4）一端。
3.根据权利要求1所述的一种污泥热水解处理装置，其特征在于：所述毛刷（18）数目为四个，四个所述毛刷（18）平均分为两组，每组所述毛刷（18）均与筛筒（6）和滤尘网（19）表面紧密贴合。
4.根据权利要求1所述的一种污泥热水解处理装置，其特征在于：所述进气管（3）一端贯穿罐体（2）内侧壁延伸至罐体（2）表面。
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