CN112047603A - 一种污泥处理方法及其污泥处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污泥处理方法及其污泥处理装置，所述方法包括以下步骤：将湿污泥脱水至含水率60‑80％形成脱水污泥，输送所述脱水污泥进入加热室；所述脱水污泥从第一方向朝向第二方向通过加热室，热风从第二方向朝向第一方向流动以加热所述脱水污泥，同时微波从不同于第一和第二方向的第三方向微波辐射脱水污泥以形成干燥污泥；排出加热室的干燥污泥输送进入冷却室，冷风从相反于输送方向的方向流动以冷却所述干燥污泥，然后冷风经由加热形成热风循环进入加热室。

Description

一种污泥处理方法及其污泥处理装置

技术领域

本发明属于污泥处理技术领域，特别是一种污泥处理方法及其污泥处理装置。

背景技术

污水处理厂产生的污泥通常含有大量的水分，增加后续污泥处理的难度和成本。因此，在污泥后续处理前需要进行污泥的脱水步骤，进而降低污泥的含水率。污泥中所含水分大致分为4类：颗粒间的孔隙水，约占总水分的70％；毛细水，即颗粒间毛细管内的水，约占20％；污泥颗粒吸附水和颗粒内部水，约占10％，见图2。降低污泥含水率的主要方法有：浓缩法，用于降低污泥中的孔隙水；自然干化法和机械脱水法，主要脱除毛细水；干燥与焚烧法，主要脱除吸附水和颗粒内部水。

现有技术存在以下些许问题，目前，脱水处理后的污泥仍然具有较高的含水率，通常处于40-80％之间，因此不利于污泥的后续处理。此外，现有的污泥干燥技术，普遍具有能耗高的缺点，增加后续处理成本。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种污泥处理方法及其污泥处理装置，其通过同时微波加热和热风加热，显著提高了干燥效率，降低了含水率以及节约能耗，微波加热通过污泥内部极性分子极化，与微波的交变电磁场极性相互作用，频繁摩擦损耗，使电磁能转化为热能加热污泥，通过与热风加热耦合，同时去除污泥颗粒间的毛细水以及去除热风难以干燥的颗粒吸附水和内部水分，进一步，本发明通过莫来石作为微波加热污泥的保温材料，透波性好且导热率低、耐高温、低膨胀系数，本发明加热均匀、速度快，选择性加热，控制操作方便，穿透能力强，清洁无污染。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现，一种污泥处理万法包括以下步骤：

第一步骤中，将湿污泥脱水至含水率60-80％形成脱水污泥，输送所述脱水污泥进入加热室；

第二步骤中，所述脱水污泥从第一方向朝向第二方向通过加热室，热风从第二方向朝向第一方向流动以加热所述脱水污泥，同时微波从不同于第一和第二方向的第三方向微波辐射脱水污泥以形成干燥污泥；

第三步骤中，排出加热室的干燥污泥输送进入冷却室，冷风从相反于输送方向的方向流动以冷却所述干燥污泥，然后冷风经由加热形成热风循环进入加热室。

所述的方法中，第二步骤，热风压强为常压，温度在150-200℃，其在加热室持续时间为10-30分钟，微波经由莫来石微波辐射脱水污泥，微波频率为915MHz-2450MHz，加热功率在3000-4000W，干燥温度在100-200℃，持续时间为10-30分钟。

所述的方法中，第二步骤，所述脱水污泥在加热室中螺旋输送以在螺旋转动过程中同时经由热风和微波加热，所述干燥污泥含水率为0％-40％。

所述的方法中，第三步骤中，冷却室为长条状封闭结构，下部为连续污泥传送带，上部吹有冷风机制造的冷风，冷风压强为常压，温度室温，风向与传送带方向相反。

所述的方法中，第一步骤中，湿污泥经由板框压滤机机械脱水形成脱水污泥，所述脱水污泥经由滚筒塑形后进入加热室。

所述的方法中，第四步骤中，粉碎从冷却室输出的干燥污泥以得到直径小于50毫米的污泥颗粒。

根据本发明的另一方面，一种实施所述方法的污泥处理装置包括，

脱水室，其配置成将湿污泥脱水至含水率60-80％以形成脱水污泥；

加热室，连接所述脱水室的加热室为螺旋状封闭结构，其包括，

污泥入口，其连通所述脱水室以输入脱水污泥，污泥入口设在加热室的第一侧，

螺旋输送机，其配置成从第一方向朝向第二方向螺旋输送脱水污泥，所述螺旋输送机一端连接污泥入口，另一端连接污泥出口，

热风入口，其配置成在螺旋输送机中从第二方向朝向第一方向输入热风，所述热风入口设在与第一侧相对的第二侧，

微波加热装置，其配置在不同于第一和第二方向的第三方向微波辐射脱水污泥，其包括，

微波腔体，其包围所述螺旋输送机，所述微波腔体由莫来石构成，

微波发生器，其配置成发射微波以经由微波腔体辐射加热螺旋输送机内的脱水污泥，其中，所述微波与热风同时加热所述脱水污泥以形成干燥污泥；

冷却室，连接所述加热室的冷却室为封闭结构，其包括，

输送机构，其朝输送方向输送所述干燥污泥，

循环通道，其配置成将与输送方向相反方向吹过干燥污泥的冷风加热后循环进入加热室。

所述的污泥处理装置中，所述脱水室包括用于机械脱水的板框压滤机和塑形脱水污泥的滚筒，所述板框压滤机包括用于收集滤液的集液管和设在板框压滤机底部的收集脱水污泥的物料槽。

所述的污泥处理装置中，污泥处理装置包括连接所述冷却室的粉碎机。

所述的污泥处理装置中，微波加热装置还包括用于冷却微波发生器的冷凝水系统和显示控制器。

和现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明将热风加热与微波加热相结合，除去污泥颗粒间的毛细水，又同时高性能莫来石除去热风难于干燥的颗粒吸附水和内部水分，并将干燥热污泥部分热能转化到热风中提高能量利用率。

附图说明

通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。

在附图中：

图1是根据本发明一个实施例的污泥处理方法的步骤示意图；

图2是根据本发明一个实施例的实施污泥处理方法的流程示意图；

图3是根据本发明一个实施例的实施污泥处理方法的污泥水分示意图；

图4是根据本发明一个实施例的实施污泥处理方法的污泥处理装置的结构示意图；

图5是根据本发明一个实施例的实施污泥处理方法的污泥处理装置的加热室的结构示意图。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。

为了更好地理解，图1是根据本发明一个实施例的污泥处理方法的步骤示意图，如图1所示，一种污泥处理方法包括以下步骤：

第一步骤S1中，将湿污泥脱水至含水率60-80％形成脱水污泥，输送所述脱水污泥进入加热室2；

第二步骤S2中，所述脱水污泥从第一方向朝向第二方向通过加热室2，热风从第二方向朝向第一方向流动以加热所述脱水污泥，同时微波从不同于第一和第二方向的第三方向微波辐射脱水污泥以形成干燥污泥；

第三步骤S3中，排出加热室2的干燥污泥输送进入冷却室10，冷风从相反于输送方向的方向流动以冷却所述干燥污泥，然后冷风经由加热形成热风循环进入加热室2。

为了进一步理解本发明，在一个实施例中，图2是根据本发明一个实施例的污泥处理方法的流程示意图，如图2所示，污泥处理方法包括以下步骤：

步骤1，利用板框压滤机对湿污泥进行机械脱水及将污泥含水率降到60-80％左右。集液管收集滤液，底部物料槽收集干滤饼。利用传送带将干滤饼送入步骤2。

步骤2，利用滚筒控制污泥形状成长方形，厚度为5厘米，将脱水污泥平铺于传送带中，传送至步骤3中的加热室2污泥进料口。

步骤3，送污泥至加热室2中利用热风脱去颗粒间的毛细水，热风压强为常压，温度在150-200℃。停留时间为10-30分钟。加热室2为螺旋状封闭结构，外部材料为透波耐高温石英玻璃，螺旋传送污泥，连续送入热风，风向与传送方向相反。装置倾斜30至45度，利于收集滤液。

步骤4，传统加热的同时，进行对污泥连续微波加热。微波加热装置7由微波腔体8，波导，冷凝水系统，显示控制器，以及微波发生器9构成。微波加热腔体置于加热室2石英玻璃管外围，中间空隙由莫来石填充。微波源频率为2450MHz或915MHz。加热功率在0-4000W。干燥温度在100-200oC。停留时间为10-30分钟。

微波的同时加热直接影响后续污泥的干燥效率。经过多次试验反复研究发现，当微波加热与传统加热相结合，干燥效率变高，最终污泥含水率下降明显。进而采用莫来石作为微波干燥污泥的保温材料，能够更加显著提高污泥干燥效率，缩短污泥干燥时间，减少污泥干燥的能耗。可参考后续试验例1，已证实本发明所提出的传统、微波同时加热并采用莫来石为保温材料的优点。

步骤5，将干燥后的污泥传送至风冷式冷却器中，冷风压强为常压，温度室温。冷却室10为长条状封闭结构，下部为连续污泥传送带，上部吹有冷风，风向与传送带方向相反，从而冷却污泥。预热冷却用风，再通过热风机加热成热风，循环回步骤3。将冷却用风预加热成热风，循环回加热室2，可有效降低能耗，减少供热。可参考后续试验例2，已证实本发明所提出的循环利用冷风的优越性。

步骤6，将冷却的干污泥通过粉碎机，粉碎至直径小于50毫米。保证污泥干燥。

试验例

实施例1：

步骤1，利用板框压滤机对湿污泥进行机械脱水及将污泥含水率降到70％左右。集液管收集滤液，底部物料槽收集干滤饼。利用传送带将干滤饼送入步骤2。

步骤2，利用滚筒控制污泥形状成长方形，厚度为5厘米，将脱水污泥平铺于传送带中，传送至步骤3中的加热室2污泥进料口。

步骤3，送污泥至加热室2中利用热风脱去颗粒间的毛细水，热风压强为常压，温度在180oC。停留时间为30分钟。加热室2为螺旋状封闭结构，外部材料为透波耐高温石英玻璃，螺旋传送污泥，连续送入热风，风向与传送方向相反。装置倾斜30度，利于收集滤液。

步骤4，传统加热的同时，进行对污泥连续微波加热。微波加热装置7由微波腔体8，波导，冷凝水系统，显示控制器，以及微波发生器9构成。微波加热腔体置于加热室2石英玻璃管外围，中间空隙由莫来石填充。微波源频率为2450MHz。加热功率在3000W。干燥温度在180oC。停留时间为30分钟。

步骤5，将干燥后的污泥传送至风冷式冷却器中，冷风压强为常压，温度室温。冷却室10为长条状封闭结构，下部为连续污泥传送带，上部吹有冷风，风向与传送带方向相反，从而冷却污泥。预热冷却用风，再通过热风机加热成热风，循环回步骤3。

步骤6，将冷却的干污泥通过粉碎机，粉碎至直径30毫米。保证污泥干燥。

对照例1：采用实施例1的方法，其他条件均相同，仅将步骤4中的莫来石改为石膏。

对照例2：采用实施例1的方法，其他条件均相同，仅将步骤4中的莫来石去掉。

实验结果为：实施例1得到的干燥污泥含税率为8％；对照例1得到的干燥污泥含水率为20％；而对照例2得到的干燥污泥含水率为25％。

由此验证了采用本发明提出的莫来石为保温材料，在相同的工艺下，可以兼顾微波透波性和保温效果，降低污泥含水率，提高干燥效率。可能原理为：莫来石具有更好的透波性，增加加热室2中污泥的吸波效率，并且增强加热室2的保温效果，更适宜进行后续的污泥干燥。

试验例2

对于试验例1所提供的实施例1，其他条件均相同，仅去掉步骤5中的将冷却后的冷风用于制备步骤3的热风，最终得到的干燥污泥含水率为15％。由此验证了采用本发明循环加热冷却后的冷风，送入步骤3中的加热室2，可以高效利用热能，减少供热。

试验例3

对于试验例1所提供的实施例1，将经过步骤1和2的污泥取出，放入石英玻璃管内，利用南京杰全微波设备有限公司的实验室微波热解高温设备NJR3-1对其只进行微波加热干燥。微波源频率为2450MHz，通过温控模式将干燥温度控制在180℃，微波功率设定在3000W，停留时间为30分钟。保温材料为莫来石砖，置于石英玻璃管外侧。微波干燥结束后，取出污泥，自然风干。用粉碎机将污泥粉碎至30毫米。污泥取样后，通过德国耐驰的热重分析仪STA449F3检测含水率为18％。

试验例4

对于试验例1所提供的实施例1，将经过步骤1和2的污泥取出，单层平铺在长方形坩埚内，放入上海大恒光学精密机械有限公司的管式炉SG-GL1200K进行传统加热干燥。升温速率设定成额定最大50℃/min，从室温达到目标温度180℃，升温时间为3分钟，温度保持在180℃，加热时间为27分钟，干燥时间一共为30分钟。传统干燥结束后，取出坩埚，自然风干。用粉碎机将污泥粉碎至30毫米。污泥取样后，通过德国耐驰的热重分析仪STA449F3检测含水率为27％。

由此可见，如图3所示，本发明提供的利用传统加热和微波加热结合的污泥干燥处理技术具有以下优点：本发明将加热与微波加热相结合，既用热解除去污泥颗粒间的毛细水，又同时用微波热解，透过高性能保温透波材料莫来石，除去热风难于干燥的颗粒吸附水和内部水分。并将干燥热污泥部分热能转化到热风中提高能量利用率。

所述的方法优选实施方式中，第二步骤S2，热风压强为常压，温度在150-200℃，其在加热室2持续时间为10-30分钟，微波经由莫来石微波辐射脱水污泥，微波频率为915MHz-2450MHz，加热功率在3000-4000W，干燥温度在100-200℃，持续时间为10-30分钟。

所述的方法优选实施方式中，第二步骤S2，所述脱水污泥在加热室2中螺旋输送以在螺旋转动过程中同时经由热风和微波加热，所述干燥污泥含水率为0％-40％。

所述的方法优选实施方式中，第三步骤S3中，冷却室10为长条状封闭结构，下部为连续污泥传送带，上部吹有冷风机制造的冷风，冷风压强为常压，温度室温，风向与传送带方向相反。

所述的方法优选实施方式中，第一步骤S1中，湿污泥经由板框压滤机机械脱水形成脱水污泥，所述脱水污泥经由滚筒塑形后进入加热室2。

所述的方法优选实施方式中，第四步骤S4中，粉碎从冷却室10输出的干燥污泥以得到直径小于50毫米的污泥颗粒。

在一个实施例中，处理方法以下步骤：

步骤1，对湿污泥进行机械脱水及将污泥含水率降到60-80％；

步骤2，利用滚筒，将脱水污泥平铺于传送带中；

步骤3，传送污泥至传统加热室2中利用热风脱去颗粒间的毛细水；

步骤4，外围微波，穿透高性能保温透波材料莫来石同时直接快速加热半干污泥，脱去其颗粒吸附水和内部水分，获得含水率0％-40％半干污泥；

步骤5，将干燥后的污泥传送至冷却器中，在冷却器中通入冷风冷却污泥。

步骤6，将冷却的干污泥粉碎，保证污泥干燥。

所述的方法优选实施方式中，步骤1中，利用板框压滤机将污泥机械脱水。集液管收集滤液，底部物料槽收集干滤饼。

所述的方法优选实施方式中，步骤1之后，利用传送带将干滤饼送入步骤2。

所述的方法优选实施方式中，步骤2中，利用滚筒控制污泥形状，长方形，厚度为5厘米，传送至步骤3中的传统加热室2污泥进料口。

所述的方法优选实施方式中，步骤3中，热风压强为常压，温度在150-200oC。停留时间为10-30分钟。传统加热室2为螺旋状封闭结构，外部材料为透波耐高温石英玻璃，螺旋传送污泥，连续送入热风，风向与传送方向相反。装置倾斜30至45度，利于收集滤液。

所述的方法优选实施方式中，步骤4中，传统加热的同时，进行对污泥连续微波加热。微波加热装置7由微波腔体8，波导，冷凝水系统，显示控制器，以及微波发生器9构成。微波加热腔体置于传统加热室2石英玻璃管外围，中间空隙由莫来石填充。微波源频率为2450MHz或915MHz。加热功率在0-4000W。干燥温度在100-200℃。停留时间为10-30分钟。

所述的方法优选实施方式中，步骤5中，风冷式冷却器的冷却室10为长条状封闭结构，下部为连续污泥传送带，上部吹有冷风机制造的冷风，冷风压强为常压，温度室温，风向与传送带方向相反。

所述的方法优选实施方式中，步骤5预热冷却用风，再通过热风机加热成热风，循环回步骤3。

所述的方法优选实施方式中，步骤6中，将干污泥通过粉碎机，粉碎至直径小于50毫米。

如图4和图5所示，一种实施所述方法的污泥处理装置包括，

脱水室1，其配置成将湿污泥脱水至含水率60-80％以形成脱水污泥；

加热室2，连接所述脱水室1的加热室2为螺旋状封闭结构，其包括，

污泥入口3，其连通所述脱水室1以输入脱水污泥，污泥入口3设在加热室2的第一侧，

螺旋输送机4，其配置成从第一方向朝向第二方向螺旋输送脱水污泥，所述螺旋输送机4一端连接污泥入口3，另一端连接污泥出口5，

热风入口6，其配置成在螺旋输送机4中从第二方向朝向第一方向输入热风，所述热风入口6设在与第一侧相对的第二侧，

微波加热装置7，其配置在不同于第一和第二方向的第三方向微波辐射脱水污泥，其包括，

微波腔体8，其包围所述螺旋输送机4，所述微波腔体8由莫来石构成，

微波发生器9，其配置成发射微波以经由微波腔体8辐射加热螺旋输送机4内的脱水污泥，其中，所述微波与热风同时加热所述脱水污泥以形成干燥污泥；

冷却室10，连接所述加热室2的冷却室10为封闭结构，其包括，

输送结构11，其朝输送方向输送所述干燥污泥，

循环通道12，其配置成将与输送方向相反方向吹过干燥污泥的冷风加热后循环进入加热室2。

所述的污泥处理装置中，所述脱水室1包括用于机械脱水的板框压滤机和塑形脱水污泥的滚筒，所述板框压滤机包括用于收集滤液的集液管和设在板框压滤机底部的收集脱水污泥的物料槽。

所述的污泥处理装置中，污泥处理装置包括连接所述冷却室10的粉碎机。

所述的污泥处理装置中，微波加热装置7还包括用于冷却微波发生器9的冷凝水系统和显示控制器。

本发明可有效除去污泥表面以及内部缝隙的水分，降低污泥含水率，还可提高能量利用率。

尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (10)

1.一种污泥处理方法，所述方法包括以下步骤：

第一步骤(S1)中，将湿污泥脱水至含水率60-80％形成脱水污泥，输送所述脱水污泥进入加热室；

第二步骤(S2)中，所述脱水污泥从第一方向朝向第二方向通过加热室，热风从第二方向朝向第一方向流动以加热所述脱水污泥，同时微波从不同于第一和第二方向的第三方向微波辐射脱水污泥以形成干燥污泥；

第三步骤(S3)中，排出加热室的干燥污泥输送进入冷却室，冷风从相反于输送方向的方向流动以冷却所述干燥污泥，然后冷风经由加热形成热风循环进入加热室。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，优选的，第二步骤(S2)，热风压强为常压，温度在150-200℃，其在加热室持续时间为10-30分钟，微波经由莫来石微波辐射脱水污泥，微波频率为915MHz-2450MHz，加热功率在3000-4000W，干燥温度在100-200℃，持续时间为10-30分钟。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，第二步骤(S2)，所述脱水污泥在加热室中螺旋输送以在螺旋转动过程中同时经由热风和微波加热，所述干燥污泥含水率为0％-40％。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，第三步骤(S3)中，冷却室为长条状封闭结构，下部为连续污泥传送带，上部吹有冷风机制造的冷风，冷风压强为常压，温度室温，风向与传送带方向相反。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，第一步骤(S1)中，湿污泥经由板框压滤机机械脱水形成脱水污泥，所述脱水污泥经由滚筒塑形后进入加热室。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，第四步骤(S4)中，粉碎从冷却室输出的干燥污泥以得到直径小于50毫米的污泥颗粒。

7.一种实施权利要求1-6中任一项所述方法的污泥处理装置，所述污泥处理装置包括，

脱水室，其配置成将湿污泥脱水至含水率60-80％以形成脱水污泥；

加热室，连接所述脱水室的加热室为螺旋状封闭结构，其包括，

污泥入口，其连通所述脱水室以输入脱水污泥，污泥入口设在加热室的第一侧，

螺旋输送机，其配置成从第一方向朝向第二方向螺旋输送脱水污泥，所述螺旋输送机一端连接污泥入口，另一端连接污泥出口，

热风入口，其配置成在螺旋输送机中从第二方向朝向第一方向输入热风，所述热风入口设在与第一侧相对的第二侧，

微波加热装置，其配置在不同于第一和第二方向的第三方向微波辐射脱水污泥，其包括，

微波腔体，其包围所述螺旋输送机，所述微波腔体由莫来石构成，

微波发生器，其配置成发射微波以经由微波腔体辐射加热螺旋输送机内的脱水污泥，其中，所述微波与热风同时加热所述脱水污泥以形成干燥污泥；

冷却室，连接所述加热室的冷却室为封闭结构，其包括，

输送机构，其朝输送方向输送所述干燥污泥，

循环通道，其配置成将与输送方向相反方向吹过干燥污泥的冷风加热后循环进入加热室。

8.根据权利要求7所述的污泥处理装置，其中，所述脱水室包括用于机械脱水的板框压滤机和塑形脱水污泥的滚筒，所述板框压滤机包括用于收集滤液的集液管和设在板框压滤机底部的收集脱水污泥的物料槽。

9.根据权利要求7所述的污泥处理装置，其中，污泥处理装置包括连接所述冷却室的粉碎机。

10.根据权利要求7所述的污泥处理装置，其中，微波加热装置还包括用于冷却微波发生器的冷凝水系统和显示控制器。

Images