CN111039535A - 污泥深度脱水及干化处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种污泥深度脱水及干化处理系统，包括：真空加热单元、焚烧单元及真空冷却单元，真空冷却单元包括：冷却罐体、设于冷却罐体顶壁的高温气体入口、设于冷却罐体底壁的冷凝水出口、设于冷却罐体一侧的低温气体出口及液体入口、设于冷却罐体另一侧的液体出口、蛇形盘设于冷却罐体内且两端分别连接于液体入口与液体出口之间的冷却管、以及与低温气体出口相连通的真空泵，真空冷却单元的高温气体入口与真空加热单元的混合气体出口相连通，液体入口与冷水源相连通；焚烧单元包括：焚烧炉、开设于焚烧炉的炉壁处的焚烧气体入口、冷凝水入口、以及烟气排放口，焚烧气体入口与真空冷却单元的真空泵的排气口相连通。
Description
技术领域
本发明涉及一种污泥处理系统，特别涉及一种污泥干化处理系统。
背景技术
污泥是由水和污水处理过程所产生的固体沉淀物质也可以认为是用物理法、化学法、物理化学法和生物法等处理废水时产生的沉淀物、颗粒物和漂浮物，是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。污泥的主要特性是含水率高(可高达99％以上)，有机物含量高，容易腐化发臭，并且颗粒较细，比重较小，呈胶状液态。
现有的污泥干化过程中，内部的污泥与热气直接接触面积小，导致污泥烘干速度较慢，其次当污泥中的水分被蒸发时，蒸发的水汽直接排向外界，污泥中携带的异味会对空气造成一定的污染，并且浪费了大量的热能源，同时对环境也造成了极大的热负担和危害。
如中国专利申请CN105645733A公开的一种污泥干化焚烧系统及其焚烧工艺，污泥干化焚烧系统包括泥灰混合器、污泥造粒机、预热器、污泥干化床、多段焚烧炉、汽水分离器和废气净化装置；泥灰混合器通过第一污泥给料装置与污泥造粒机连接，污泥造粒机通过输料机与预热器连接，预热器依次通过第二污泥给料装置、污泥摊铺机与污泥干化床连接，污泥干化床通过螺旋输送式喂料机与多段焚烧炉连接；多段焚烧炉的出气口与预热器的进气口和污泥干化床的进气口均通过管道连接，预热器的出气口和污泥干化床的出气口均通过管道与汽水分离器的进气口连接，汽水分离器的出气口与多段焚烧炉的进气口和废气净化装置的进气口均通过管道连接。然而，该污泥干化焚烧系统及其焚烧工艺存在以下缺点或不足：(1)预热器及污泥干化床需要大量的外界提供的热能；(2)废气的余热能量利用不够充分。
又如中国专利申请CN107162379A公开的一种基于能量梯级利用的圆盘污泥干化系统，包括圆盘干化系统及压滤干化系统，圆盘干化系统包括壳体，壳体中安装有搅拌轴，搅拌轴上隔开安装有圆盘片，壳体的顶部设有污泥进口、蒸汽出口，底部设有干污泥出口，搅拌轴由一端的搅拌电机驱动，搅拌轴为空心结构，其一端为热蒸汽入口并插置有冷凝水导出管；压滤干化系统包括压滤系统、与压滤系统连接的进泥系统、抽真空系统、热水循环系统及污泥输出系统，进泥系统与压滤系统的进泥端连接，污泥输出系统与压滤系统的出泥端连接，抽真空系统用于保持压滤系统压滤污泥时为负压状态，热水循环系统与圆盘干化系统的蒸汽出口连接。然而，该基于能量梯级利用的圆盘污泥干化系统存在以下缺点或不足：(1)、圆盘干化系统需要温度极高的热蒸汽进行污泥干化，污泥干化时耗费能量大；(2)、没有有效的分离污泥中废气中的有毒有害气体。
因此，提供一种能够有效提高污泥干化程度、耗能低、污染低的污泥深度脱水及干化处理系统成为业内急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种污泥深度脱水及干化处理系统，其能够充分分离污泥干化挥发蒸汽中的有机废气，通过燃烧分解消除其对环境污染的同时，利用废气燃烧产生的热量对污泥中分离出的冷凝水进行热交换，形成的热水便可利用较低温度真空烘干污泥。
为了实现上述目的，本发明提供了一种污泥深度脱水及干化处理系统，包括：真空加热单元、焚烧单元及真空冷却单元，真空冷却单元包括：冷却罐体、设于冷却罐体顶壁的高温气体入口、设于冷却罐体底壁的冷凝水出口、设于冷却罐体一侧的低温气体出口及液体入口、设于冷却罐体另一侧的液体出口、蛇形盘设于冷却罐体内且两端分别连接于液体入口与液体出口之间的冷却管、以及与低温气体出口相连通的真空泵，真空冷却单元的高温气体入口与真空加热单元的混合气体出口相连通，液体入口与冷水源相连通；焚烧单元包括：焚烧炉、开设于焚烧炉的炉壁处的焚烧气体入口、冷凝水入口、以及烟气排放口，焚烧气体入口与真空冷却单元的真空泵的排气口相连通。
其中，真空加热单元的混合气体出口排出的气体是包括有水蒸汽、VOC有机废气等混合气体，经真空冷却单元处理后，利用真空泵控制气流大小，将VOC气体导入焚烧炉进行燃烧分解。
可选择地，真空加热单元为桶状间壁式加热，真空加热单元包括：加热罐体、设于加热罐体的顶壁的混合气体出口，设于加热罐体的一侧壁的污泥入口、设于加热罐体的另一侧壁的污泥出口、穿设于加热罐体的内腔且两端分别对应于污泥入口及污泥出口之间的螺旋挤压装置、设于加热罐体内腔呈蛇形盘布的加热管体、以及设于加热管体与加热罐体顶壁之间的气液分离装置，加热管体的入水口及出水口分别设于加热罐体的外壁。加热管体形成为筒状围绕着螺旋挤压装置布置。
其中，在真空加热单元中，污泥被螺旋挤压。加热管体内设为2～10个大气压，管内热水温度设为100～180摄氏度，比如150摄氏度左右。加热罐体内设为真空，使得污泥中的水在40～60摄氏度的条件下即可沸腾成蒸汽，脱离污泥，排出真空加热单元。由此，可利用150摄氏度左右的低温热水将污泥烘干，节能减排。
可选择地，污泥入口及污泥出口分别设置密闭封盖，以便于系统启动时，加热罐体内能够形成真空；当系统正常运行时，密闭封盖打开，污泥入口及污泥出口始终被连续的污泥填满，使得加热罐体内能够始终保持真空。
可选择地，焚烧单元还包括烟气冷却装置，烟气冷却装置包括：冷却主体、设于冷却主体周壁处的热烟气入口、冷烟气出口、冷导热油入口、以及热导热油出口，其中，冷烟气出口与烟囱相连通，热烟气入口与焚烧炉的烟气排放口相连通，使得烟气进入烟气冷却装置将来自冷导热油入口的冷导热油加热成热导热油。
可选择地，还包括余热利用单元，余热利用单元包括第一换热装置，第一换热装置设有热导热油入口、冷导热油出口、中温水入口、以及高温水出口，其中，热导热油入口与烟气冷却装置的热导热油出口相连通，冷导热油出口与烟气冷却装置的冷导热油入口相连通，中温水入口与真空冷却单元的液体出口相连通，高温水出口与真空加热单元的加热管体的入水口相连通。
可选择地，余热利用单元还包括第二换热装置，第二换热装置包括低温水入口、中温水出口、热风入口、以及冷风出口，低温水入口与真空冷却单元的液体出口相连通，中温水出口与第一换热装置的中温水入口相连通，热风入口与空压机相连通，冷风出口与压缩空气储罐相连通以供给用户使用。
可选择地，真空加热单元的加热管体的出水口设有第一排水管及第二排水管，第一排水管与第二换热装置的低温水入口相连通，第二排水管与热水用户相连通。
由此，污泥中的有机气体在焚烧分解后，排出的高温烟气在烟气冷却装置处将其热量转换给导热油，导热油温度可达300摄氏度左右，热导热油于第一换热装置处再将热量转换给自真空冷却单元排出的冷凝水，将其加热成为100～180摄氏度的热水，输送至真空加热单元的加热管体中，用于烘干污泥，实现了能量的循环利用。同时，在烘干污泥后，加热管体内的水降温至50摄氏度左右，自加热管体的出水口排出真空加热单元，一部分通过第一排水管补给至第二换热装置的低温水入口，另一部分通过第二排水管供给至需要热水的用户，诸如锅炉。
可选择地，真空加热单元的加热管体的出水口可只设有第二排水管，将全部热水提供给用户使用；或者，真空加热单元的加热管体的出水口可只设有第一排水管，将全部热水输送至第二换热装置的低温水入口，形成水循环。
可选择地，真空冷却单元的冷凝水出口与焚烧单元的冷凝水入口相连通，且焚烧单元的冷凝水入口处设有雾化喷嘴，以将真空冷却单元排出的冷凝水雾化燃烧以去除其中有害成分。
可选择地，烟气冷却装置与烟囱之间还设有烟气净化装置。
可选择地，真空冷却单元的液体入口及液体出口分别设有阀门。
可选择地，于第一换热装置的中温水入口与第二换热装置的中温水出口之间的管线上设有用于向第一换热装置引入中温水的控制水泵。
可选择地，本发明中使用的第一和/或第二换热装置可为间壁式换热设备，比如盘管换热器或管壳换热器；或热管式换热设备。
本发明的有益效果是：(1)、污泥在真空加热单元中的真空状态下实现低温度的污泥烘干，有效降低热能的使用和排放量；(2)、真空冷却单元可将污泥干燥过程中排放出的蒸汽进行分离，形成冷凝水和有机废气，将有机废气输送至焚烧单元进行燃烧，实现污泥中的废气的完全分解净化，从而保证了排出的气体符合环境排放标准；(3)、利用有机废气燃烧产生的烟气的热量，对真空冷却单元排出的冷却水进行热交换，形成水蒸气，输送至真空加热单元进行污泥烘干，实现能量的自给自足，提高了能量利用率；(4)、可充分利用周围的其他热源作为第二换热装置进行热量交换，同时也可以将烘干污泥后降温的水进行循环使用或供给至需要热水的用户处，充分地利用了能量，使得整个系统更加节能环保。
附图说明
图1示出了本发明的污泥深度脱水及干化处理系统的构造示意图。
图2示出了本发明的真空加热单元的加热管体的排布构造示意图。
图3示出了本发明的真空加热单元的加热管体的截面构造示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
请参照图1，根据本发明的一种非限制性实施方式，污泥深度脱水及干化处理系统包括：真空加热单元10、真空冷却单元20、焚烧单元30以及余热利用单元40。
其中，真空加热单元10包括：加热罐体110、混合气体出口120、污泥入口130、污泥出口140、螺旋输送装置150、加热管体160、以及气液分离装置170。
真空冷却单元20包括：冷却罐体210、高温气体入口220、冷凝水出口230、低温气体出口240、液体入口250、液体出口260、冷却管270、以及真空泵280。真空冷却单元20的高温气体入口220与真空加热单元10的混合气体出口120相连通，液体入口250与冷水源L1相连通，液体入口250及液体出口260上分别设有阀门V。
焚烧单元30包括：焚烧炉310、设于焚烧炉310上的焚烧气体入口3101、冷凝水入口3102、烟气排放口3103以及燃烧器3105，焚烧气体入口3101与真空冷却单元20的真空泵280的排气口相连通。
如图1所示，真空加热单元10为桶状间壁式加热，螺旋输送装置150穿设于加热罐体110的内腔且两端分别对应于污泥入口130及污泥出口140，气液分离装置170设于加热管体160与加热罐体110顶壁之间，加热管体160的入水口1601及出水口1602分别设于加热罐体110的外壁处。
如图2所示，加热管体160沿加热罐体110的纵向蛇形曲折盘布，形成为筒状围绕着螺旋挤压装置布置，如图3所示，相邻两段管体160L及160R(即管体内水流方向相反的两段)之间设有间隙S，从而便于污泥中的湿气从间隙空间中排出。在该非限制性实施方式中，间隙S设定为10～100毫米，比如20毫米。
在该非限制性实施方式中，如图1所示，焚烧单元30还包括烟气冷却装置320，烟气冷却装置320包括：冷却主体3201、设于冷却主体3201周壁处的热烟气入口3202、冷烟气出口3203、冷导热油入口3204、以及热导热油出口3205，其中，冷烟气出口3203与烟囱50相连通，热烟气入口3202与焚烧炉310的烟气排放口3103相连通，使得烟气进入烟气冷却装置320将来自冷导热油入口3204的冷导热油加热成热导热油。
如图1所示，余热利用单元40包括第一换热装置410，第一换热装置410设有热导热油入口4101、冷导热油出口4102、中温水入口4103、以及高温水出口4104，其中，热导热油入口4101与烟气冷却装置320的热导热油出口3205相连通，通过油泵O将烟气冷却装置320中的热导热油引入第一换热装置410，冷导热油出口4102与烟气冷却装置320的冷导热油入口3204相连通，高温水出口4104与真空加热单元10的加热管体160的入水口1601相连通。
作为另一种非限制性实施方式，余热利用单元40还包括第二换热装置420，第二换热装置420包括：低温水入口4201、中温水出口4202、热风入口4203、以及冷风出口4204，低温水入口4201与真空冷却单元20的液体出口260相连通，中温水出口4202与第一换热装置410的中温水入口4103相连通，热风入口4203与空压机4206相连通，冷风出口4204与压缩空气储罐4205相连通，从而将压缩空气供给用户使用。其中，来自空压机4206的热风将热量在第二换热装置420中释放后变为冷风输送至用户。
在该非限制性实施方式中，如图1所示，真空加热单元10的加热管体160的出水口1602设有第一排水管W1及第二排水管W2，第一排水管W1可以与第二换热装置420的低温水入口4201相连通(图未示)，第二排水管W2与热水用户相连通(图未示)。
作为又一种非限制性实施方式，真空冷却单元20的冷凝水出口230与焚烧单元30的冷凝水入口3102相连通，且焚烧单元30的冷凝水入口3102处设有雾化喷嘴N，以将真空冷却单元20排出的冷凝水雾化燃烧，去除其中有害成分。
为了保护环境，防止烟气中存在污染大气的物质，如图1所示，烟气冷却装置320与烟囱50之间还设有烟气净化装置60，由此利用烟气净化装置60对排放的烟气进行相应的过滤净化，使得烟气达到排放标准，排放的烟气温度约200摄氏度。
此外，如图1所示，于第一换热装置410的中温水入口4103与第二换热装置420的中温水出口4202之间的管线上设置的用于向第一换热装置410引入中温水的控制水泵P。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种污泥深度脱水及干化处理系统，包括：真空加热单元及焚烧单元，其特征在于：所述污泥深度脱水及干化处理系统还包括真空冷却单元，
所述真空加热单元为桶状间壁式加热，所述真空加热单元包括：加热罐体、设于所述加热罐体的顶壁的混合气体出口、设于所述加热罐体的一侧壁的污泥入口、设于所述加热罐体的另一侧壁的污泥出口、穿设于所述加热罐体的内腔且两端分别对应于所述污泥入口及所述污泥出口之间的螺旋挤压装置、设于所述加热罐体内腔呈蛇形盘布的加热管体、以及设于所述加热管体与所述加热罐体顶壁之间的气液分离装置，所述加热管体的入水口及出水口分别设于所述加热罐体的外壁，所述加热管体形成为筒状围绕着所述螺旋挤压装置布置；
所述真空冷却单元包括：冷却罐体、设于所述冷却罐体顶壁的高温气体入口、设于所述冷却罐体底壁的冷凝水出口、设于所述冷却罐体一侧的低温气体出口及液体入口、设于所述冷却罐体另一侧的液体出口、蛇形盘设于所述冷却罐体内且两端分别连接于所述液体入口与所述液体出口之间的冷却管、以及与所述低温气体出口相连通的真空泵，所述真空冷却单元的高温气体入口与所述真空加热单元的混合气体出口相连通，所述液体入口与冷水源相连通；
所述焚烧单元包括：焚烧炉、开设于所述焚烧炉的炉壁处的焚烧气体入口、冷凝水入口、以及烟气排放口，所述焚烧气体入口与所述真空冷却单元的真空泵的排气口相连通。
2.如权利要求1所述的污泥深度脱水及干化处理系统，其特征在于，所述加热管体内设为2～10个大气压，管内热水温度设为100～180摄氏度，所述加热罐体内设为真空。
3.如权利要求1所述的污泥深度脱水及干化处理系统，其特征在于，所述焚烧单元还包括烟气冷却装置，所述烟气冷却装置包括：冷却主体、设于所述冷却主体周壁处的热烟气入口、冷烟气出口、冷导热油入口、以及热导热油出口，其中，所述冷烟气出口与烟囱相连通，所述热烟气入口与所述焚烧炉的烟气排放口相连通，使得烟气进入所述烟气冷却装置将来自所述冷导热油入口的冷导热油加热成热导热油。
4.如权利要求3所述的污泥深度脱水及干化处理系统，其特征在于，还包括余热利用单元，所述余热利用单元包括第一换热装置，所述第一换热装置设有热导热油入口、冷导热油出口、中温水入口、以及高温水出口，其中，所述热导热油入口与所述烟气冷却装置的热导热油出口相连通，所述冷导热油出口与所述烟气冷却装置的冷导热油入口相连通，所述中温水入口与所述真空冷却单元的液体出口相连通，所述高温水出口与所述真空加热单元的加热管体的入水口相连通。
5.如权利要求4所述的污泥深度脱水及干化处理系统，其特征在于，所述余热利用单元还包括第二换热装置，所述第二换热装置包括低温水入口、中温水出口、热风入口、以及冷风出口，所述低温水入口与所述真空冷却单元的液体出口相连通，所述中温水出口与所述第一换热装置的中温水入口相连通，所述热风入口与空压机相连通，所述冷风出口与压缩空气储罐相连通以供给用户使用。
6.如权利要求5所述的污泥深度脱水及干化处理系统，其特征在于，所述真空加热单元的加热管体的出水口设有第一排水管及第二排水管，所述第一排水管与所述第二换热装置的低温水入口相连通，所述第二排水管与热水用户相连通。
7.如权利要求1所述的污泥深度脱水及干化处理系统，其特征在于，所述真空冷却单元的冷凝水出口与所述焚烧单元的冷凝水入口相连通，且所述焚烧单元的冷凝水入口处设有雾化喷嘴，以将所述真空冷却单元排出的冷凝水雾化燃烧以去除其中有害成分。
8.如权利要求1所述的污泥深度脱水及干化处理系统，其特征在于，所述烟气冷却装置与所述烟囱之间还设有烟气净化装置。
9.如权利要求1所述的污泥深度脱水及干化处理系统，其特征在于，所述真空冷却单元的液体入口及液体出口分别设有阀门。
10.如权利要求5所述的污泥深度脱水及干化处理系统，其特征在于，于所述第一换热装置的中温水入口与所述第二换热装置的中温水出口之间的管线上设有用于向所述第一换热装置引入中温水的控制水泵。
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