CN110482826A - 基于mvr与真空组合工艺的污泥梯级干化系统及方法 - Google Patents

基于mvr与真空组合工艺的污泥梯级干化系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种基于MVR与真空组合工艺的污泥梯级干化系统及方法，该系统包括通过锁风出料器连接的初级干化单元和次级干化单元，所述初级干化单元的进料口端与待处理污泥相连接，所述次级干化单元的进汽口端与外部热源相连接，该方法包括将待处理污泥依次经过初级干化单元和次级干化单元进行两级干化的物料流程和将外部热源依次流经次级干化单元和初级干化单元对待处理污泥进行加热的能量流程。本发明主要采用将MVR蒸汽再压缩与真空蒸发组合的方式将污泥蒸发的水蒸汽潜热重复利用，降低了污泥蒸发干化所需的热耗和蒸汽冷凝量。

Description

基于MVR与真空组合工艺的污泥梯级干化系统及方法
技术领域
本发明涉及污泥处理设备领域，特别涉及污泥干化技术领域，具体为一种基于MVR与真空组合工艺的污泥梯级干化系统及方法。
背景技术
城镇生活污水处理后会产生大量的污泥，造纸、化工、印染等工业过程和江河湖泊疏浚等也会产生大量的污泥，这些污泥如果不能得到及时、有效和稳定的处理，将为城市区域环境和人民生活的安全带来极大的隐患。因此，污泥的减量化、无害化已经成为城市科学发展过程中必须解决的重大环保问题。而污水处理厂产生的污泥经脱水后含水率仍高达80％，体积、质量较大，不利于后续处理处置，不论最终污泥采用何种处理方式，污泥水分的降低都十分重要。
目前市政广泛采用污泥热干化工艺来进一步降低污泥中的水分，其具有减量、稳定及无害等优势作为污泥焚烧处置的预处理工艺，被越来越多的城市所采用。但现有的污泥热干化系统存在着运行成本较高，工艺热耗高，冷却设备庞大、电耗高等不足，污泥干化能耗为其最大的成本支出，其热能却很少被重复利用，这样既浪费能源又增加了冷却设备的负荷。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出一种基于MVR与真空组合工艺的污泥梯级干化系统及方法，该工艺主要采用将MVR蒸汽再压缩与真空蒸发组合的方式将污泥蒸发的水蒸汽潜热重复利用，是一种降低污泥干化能耗的新思路和方法。
为此，本发明采用的具体技术方案是：
一种基于MVR与真空组合工艺的污泥梯级干化系统，包括通过锁风出料器连接的初级干化单元和次级干化单元，与现有技术不同的是，所述初级干化单元的进料口端与待处理污泥相连接，所述次级干化单元的进汽口端与外部热源相连接，其具体为：
所述初级干化单元包括初级干燥机、第一除尘滤网、蒸汽冷凝器、第一汽液分离器及真空泵，所述第一除尘滤网设置在初级干燥机的顶部，所述第一蒸汽冷凝器和第一汽液分离器通过第一除尘滤网与初级干燥机相连接，所述真空泵与所述第一汽液分离器相连接；
所述次级干化单元包括次级干燥机、第二除尘滤网、第二汽液分离器和MVR蒸汽压缩机，所述第二除尘滤网设置在次级干燥机的顶部，所述MVR蒸汽压缩机的进口端通过第二汽液分离器与次级干燥机相连接，所述MVR蒸汽压缩机的出口端与初级干燥机相连接。
进一步地，所述初级干燥机的底部依次连接有闪蒸器和第三汽液分离器，所述闪蒸器的出口端与MVR蒸汽压缩机的进口端相连接。
进一步地，所述次级干燥机的底部连接有背压疏水器，所述背压疏水器的出口端通过初级干燥机的底部与凝结水箱相连接。
进一步地，所述蒸汽冷凝器、第一汽液分离器和第三汽液分离器的出口端与外部污水站相连接。
进一步地，所述第一汽液分离器和第三汽液分离器的另一出口端还与外部除臭系统相连接。
与此同时，本发明还提供一种基于MVR与真空组合工艺的污泥梯级干化方法，该方法包括将待处理污泥依次经过初级干化单元和次级干化单元进行两级干化的物料流程和将外部热源依次流经次级干化单元和初级干化单元对待处理污泥进行加热的能量流程，具体为：
(1)物料流程
所述的待处理污泥首先进入到初级干燥机(11)中被加热，在真空泵(15)的作用下，初级干燥机(11)的压力维持在0.07MPa，待处理污泥在此时的温度与压力下进行蒸发，形成初级脱水污泥和一次蒸汽，所述的初级脱水污泥经过锁风出料器(30)进入到次级干燥机(21)中继续受热形成成品干化污泥和二次蒸汽，经过二次脱水后的成品干化污泥进入到成品污泥池中，所述的一次蒸汽经过第一除尘滤网(12)处理后进入蒸汽冷凝器(13)中进行冷却，之后进入第一汽液分离器(14)进行汽液分离，分离出来的污水被送往污水站，汽体被送往除臭系统；
(2)能量流程
所述的外部热源首先进入到次级干燥机(21)中，并在其内冷凝放热，放出的热量对初级脱水污泥进行加热，外部热源冷凝后形成冷却水，所述冷却水通过背压疏水器(27)进入到凝结水箱(28)回用；初级脱水污泥在次级干燥机(21)中继续受热产生的二次蒸汽经第二除尘滤网(22)和第二汽液分离器(23)处理后进入MVR蒸汽压缩机(24)，经过MVR蒸汽压缩机(24)的升温升压作用后进入到初级干燥机(11)中为其提供热量，之后再通过闪蒸器(25)和第三汽液分离器(26)进行汽液分离，分离出来的污水被送往污水站，汽体被送往除臭系统。
进一步地，所述的待处理污泥的含水率为60％～95％，所述成品干化污泥的含水率为0％～40％。
进一步地，所述外部热源为蒸汽、导热油，特殊情况下使用电能或者天然气。
与现有技术相比，本发明的有益效果具有以下几点：
1、本发明利用初级脱水污泥在次级干燥机中继续受热产生的二次蒸汽经过MVR蒸汽压缩机的作用再返回对初级干燥机中的待处理污泥进行加热，形成了梯级利用蒸汽加热，如此便降低了污泥蒸发干化所需的热耗；
2、通过本发明的设备降低了蒸汽冷凝量，大约降低了≥50％的冷却水量，如此便降低了冷却系统的电耗；
3、本发明只需将经过汽液分离后的汽体排入除臭系统，而将液体排入了污水站，除臭系统就只需处理不凝汽体，如此降低了除臭系统的负荷。
附图说明
图1为本发明一种基于MVR与真空组合工艺的污泥梯级干化系统的结构示意图。
图中所示：
10-初级干化单元，11-初级干燥机，12-第一除尘滤网，13-蒸汽冷凝器，14-第一汽液分离器，15-真空泵；
20-次级干化单元，21-次级干燥机，22-第二除尘滤网，23-第二汽液分离器，24-MVR蒸汽压缩机，25-闪蒸器，26-第三汽液分离器，27-背压疏水器，28-凝结水箱；
30-锁风出料器；
40-除臭风机。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及具体实施例对本发明进一步详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种基于MVR与真空组合工艺的污泥梯级干化系统，该系统包括通过锁风出料器30连接的初级干化单元10和次级干化单元20，所述初级干化单元10的进料口端与待处理污泥相连接，所述次级干化单元20的进汽口端与外部热源相连接，具体为：
所述初级干化单元10包括初级干燥机11、第一除尘滤网12、蒸汽冷凝器13、第一汽液分离器14及真空泵15，所述第一除尘滤网12设置在初级干燥机11的顶部，所述第一蒸汽冷凝器13和第一汽液分离器14通过第一除尘滤网12与初级干燥机11相连接，所述真空泵15与所述第一汽液分离器14相连接；
所述次级干化单元20包括次级干燥机21、第二除尘滤网22、第二汽液分离器23和MVR蒸汽压缩机24，所述第二除尘滤网22设置在次级干燥机21的顶部，所述MVR蒸汽压缩机24的进口端通过第二汽液分离器23与次级干燥机21相连接，所述MVR蒸汽压缩机24的出口端与初级干燥机11相连接。
具体的，所述初级干燥机11的底部依次连接有闪蒸器25和第三汽液分离器26，所述闪蒸器25的出口端与MVR蒸汽压缩机24的进口端相连接。
具体的，所述次级干燥机21的底部连接有背压疏水器27，所述背压疏水器27的出口端通过初级干燥机11的底部与凝结水箱28相连接。
具体的，所述蒸汽冷凝器13、第一汽液分离器14和第三汽液分离器26的出口端与外部污水站相连接。
具体的，所述第一汽液分离器14和第三汽液分离器26的另一出口端还与外部除臭系统相连接。
基于上述系统，本发明还提供一种基于MVR与真空组合工艺的污泥梯级干化方法，该方法包括将待处理污泥依次经过初级干化单元10和次级干化单元20进行两级干化的物料流程和将外部热源依次流经次级干化单元20和初级干化单元10对待处理污泥进行加热的能量流程，其具体为：
(1)物料流程
所述的待处理污泥首先进入到初级干燥机11中被加热，在真空泵15的作用下，初级干燥机11的压力维持在0.07MPa，待处理污泥在此时的温度与压力下进行蒸发，形成初级脱水污泥和一次蒸汽，所述的初级脱水污泥经过锁风出料器30进入到次级干燥机21中继续受热形成成品干化污泥和二次蒸汽，经过二次脱水后的成品干化污泥通过锁风出料器30进入到成品污泥池中，所述的一次蒸汽经过第一除尘滤网12处理后进入蒸汽冷凝器13中进行冷却，之后进入第一汽液分离器14进行汽液分离，分离出来的污水被送往污水站，汽体经过除臭风机40被送往除臭系统；
(2)能量流程
所述的外部热源首先进入到次级干燥机21中，并在其内冷凝放热，放出的热量对初级脱水污泥进行加热，外部热源冷凝后形成冷却水，所述冷却水通过背压疏水器27进入到凝结水箱28回用；初级脱水污泥在次级干燥机21中继续受热产生的二次蒸汽经第二除尘滤网22和第二汽液分离器23处理后进入MVR蒸汽压缩机24，经过MVR蒸汽压缩机24的升温升压作用后进入到初级干燥机11中为其提供热量，之后再通过闪蒸器25和第三汽液分离器26进行汽液分离，分离出来的污水被送往污水站，汽体被送往除臭系统。
下面以含水率75％的待处理污泥和180℃饱和新蒸汽的外部热源为具体实施例来进一步说明本发明的工艺过程。
(1)物料流程
将含水率75％的待处理污泥运送到初级干燥机11中被加热到90℃，在真空泵15的作用下，初级干燥机11的压力维持在0.07MPa，待处理污泥在此时的温度与压力下进行蒸发，形成初级脱水污泥和一次蒸汽，此时的初级脱水污泥的出料含水率为62％，所述的初级脱水污泥经过锁风出料器30进入到次级干燥机21中继续受热形成成品干化污泥和二次蒸汽，经过二次脱水后的成品干化污泥的含水率为30％，形成干化产品进入到成品污泥池中，所述的一次蒸汽经过第一除尘滤网12处理后进入蒸汽冷凝器13中进行冷却，之后进入第一汽液分离器14进行汽液分离，分离出来的污水被送往污水站，汽体被送往除臭系统；
(2)能量流程
180℃的饱和新蒸汽首先进入到次级干燥机21中，并在其内冷凝放热，放出的热量对初级脱水污泥进行加热，其冷凝温度为152℃，所述冷却水通过背压疏水器27进入到凝结水箱28回用；初级脱水污泥在次级干燥机21中继续受热产生的二次蒸汽为100℃的污蒸汽，其经第二除尘滤网22和第二汽液分离器23处理后进入MVR蒸汽压缩机24，经过MVR蒸汽压缩机24将温度提升到120℃，压力提升到0.2MPa后进入到初级干燥机11中冷凝放热为其提供热量，之后再通过闪蒸器25和第三汽液分离器26进行汽液分离，分离出来的污水被送往污水站，汽体被送往除臭系统。
上述方案中的次级干燥机21中可设置污蒸汽再循环，以提高热效果，降低能耗。
本实施例采用上述系统和方法后降低了污泥蒸发所需的热耗，降低了≥50％的冷却水量和冷却系统的电耗，同时也降低了除臭系统的负荷。
应当理解的是，说明书中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。本实施例仅用于说明该发明，而不用于限制本发明的范围，本领域技术人员对于本发明所做的等价置换等修改均认为是落入该发明权利要求书所保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于MVR与真空组合工艺的污泥梯级干化系统，包括通过锁风出料器(30)连接的初级干化单元(10)和次级干化单元(20)，其特征在于：所述初级干化单元(10)的进料口端与待处理污泥相连接，所述次级干化单元(20)的进汽口端与外部热源相连接，具体为：
所述初级干化单元(10)包括初级干燥机(11)、第一除尘滤网(12)、蒸汽冷凝器(13)、第一汽液分离器(14)及真空泵(15)，所述第一除尘滤网(12)设置在初级干燥机(11)的顶部，所述第一蒸汽冷凝器(13)和第一汽液分离器(14)通过第一除尘滤网(12)与初级干燥机(11)相连接，所述真空泵(15)与所述第一汽液分离器(14)相连接；
所述次级干化单元(20)包括次级干燥机(21)、第二除尘滤网(22)、第二汽液分离器(23)和MVR蒸汽压缩机(24)，所述第二除尘滤网(22)设置在次级干燥机(21)的顶部，所述MVR蒸汽压缩机(24)的进口端通过第二汽液分离器(23)与次级干燥机(21)相连接，所述MVR蒸汽压缩机(24)的出口端与初级干燥机(11)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于MVR与真空组合工艺的污泥梯级干化系统，其特征在于：所述初级干燥机(11)的底部依次连接有闪蒸器(25)和第三汽液分离器(26)，所述闪蒸器(25)的出口端与MVR蒸汽压缩机(24)的进口端相连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于MVR与真空组合工艺的污泥梯级干化系统，其特征在于：所述次级干燥机(21)的底部连接有背压疏水器(27)，所述背压疏水器(27)的出口端通过初级干燥机(11)的底部与凝结水箱(28)相连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于MVR与真空组合工艺的污泥梯级干化系统，其特征在于：所述蒸汽冷凝器(13)、第一汽液分离器(14)和第三汽液分离器(26)的出口端与外部污水站相连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于MVR与真空组合工艺的污泥梯级干化系统，其特征在于：所述第一汽液分离器(14)和第三汽液分离器(26)的另一出口端还与外部除臭系统相连接。
6.一种基于MVR与真空组合工艺的污泥梯级干化方法，其特征在于：该方法包括将待处理污泥依次经过初级干化单元(10)和次级干化单元(20)进行两级干化的物料流程和将外部热源依次流经次级干化单元(20)和初级干化单元(10)对待处理污泥进行加热的能量流程，具体为：
(1)物料流程
所述的待处理污泥首先进入到初级干燥机(11)中被加热，在真空泵(15)的作用下，初级干燥机(11)的压力维持在0.07MPa，待处理污泥在此时的温度与压力下进行蒸发，形成初级脱水污泥和一次蒸汽，所述的初级脱水污泥经过锁风出料器(30)进入到次级干燥机(21)中继续受热形成成品干化污泥和二次蒸汽，经过二次脱水后的成品干化污泥进入到成品污泥池中，所述的一次蒸汽经过第一除尘滤网(12)处理后进入蒸汽冷凝器(13)中进行冷却，之后进入第一汽液分离器(14)进行汽液分离，分离出来的污水被送往污水站，汽体被送往除臭系统；
(2)能量流程
所述的外部热源首先进入到次级干燥机(21)中，并在其内冷凝放热，放出的热量对初级脱水污泥进行加热，外部热源冷凝后形成冷却水，所述冷却水通过背压疏水器(27)进入到凝结水箱(28)回用；初级脱水污泥在次级干燥机(21)中继续受热产生的二次蒸汽经第二除尘滤网(22)和第二汽液分离器(23)处理后进入MVR蒸汽压缩机(24)，经过MVR蒸汽压缩机(24)的升温升压作用后进入到初级干燥机(11)中为其提供热量，之后再通过闪蒸器(25)和第三汽液分离器(26)进行汽液分离，分离出来的污水被送往污水站，汽体被送往除臭系统。
7.根据权利要求6所述的一种基于MVR与真空组合工艺的污泥梯级干化方法，其特征在于：所述的待处理污泥的含水率为60％～95％，所述成品干化污泥的含水率为0％～40％。
8.根据权利要求6所述的一种基于MVR与真空组合工艺的污泥梯级干化方法，其特征在于：所述外部热源为蒸汽、导热油、电或天然气。
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