CN112390506A - 一种微波辅助跨越粘滞区污泥干燥方法 - Google Patents

Abstract

一种微波辅助跨越粘滞区污泥干燥方法，步骤为：将待干化的湿污泥从污泥进料箱经第一污泥干化机的污泥入口输送至第一污泥干化机内；第一螺旋输送桨叶将加热蒸发后的污泥输送至第一污泥干化机尾部，经污泥出口落至皮带输送机前端；皮带输送机将载污泥进入微波干燥室，微波发生器对其微波辐照，皮带输送机将微波干化后的污泥输送至第二污泥干化机内；第二螺旋输送桨叶搅动污泥将其向第二污泥干化机的尾部输送的同时，电加热片对其加热，蒸发污泥内的水分；第二螺旋输送桨叶将加热蒸发后的污泥输送至第二污泥干化机尾部，经污泥出口排出，完成干化。该方法易于操作，实现污泥粘滞区的跨越，减小污泥干化机的搅动扭矩，降低干化能耗和设备运行风险。

Description

一种微波辅助跨越粘滞区污泥干燥方法

技术领域

本发明涉及一种微波辅助跨越粘滞区污泥干燥方法，属于污泥处理技术领域。

背景技术

随着经济的不断发展，我国市政污泥年总产量逐年增大。污泥是污水处理过程中无法避免的副产物，通常含有病源微生物、寄生虫卵、有害重金属和大量难降解物质，需要及时进行处理处置。

目前，对污泥的处理处置方法主要有填埋，农用，堆肥，焚烧，热解，其中焚烧处理方法能够最大程度地实现污泥的无害化、减容减量和资源化，但由于污水处理厂脱水后产生的污泥含水量高达80％，直接入炉会造成焚烧炉燃烧不稳定，因此一般需要先对脱水污泥进行干化。污泥干化常用设备有桨叶干化机、圆盘干化机和薄层干化机，其中，使用圆盘干化机和桨叶干化机时，在污泥干化过程中，随着水分的降低，污泥粘性会经历一个污泥粘滞区，在此范围内，污泥含水率从60％左右降到40％左右，污泥粘性迅速升高，大大增加了污泥干化机的搅动扭矩，这不仅增加了干化能耗，而且增加了设备运行的风险，降低了设备使用寿命。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种微波辅助跨越粘滞区污泥干燥方法，该方法易于操作，能避免污泥搅动产生的粘滞力上升，实现污泥粘滞区的跨越，减小污泥干化机的搅动扭矩，降低干化能耗和设备运行风险，提高污泥干化系统的运行效率。

为了实现上述目的，本发明提供一种微波辅助跨越粘滞区污泥干燥方法，该方法使用的装置包括第一干化机构和第二干化机构，所述的第一干化机构包括污泥进料箱、第一污泥干化机、第一螺旋输送桨叶、第一含水率测量仪、微波干燥室、微波发生器和皮带输送机，污泥进料箱的底部与位于其下方的第一污泥干化机一端的污泥入口连通；第一螺旋输送桨叶沿第一污泥干化机长度方向水平的设置于其内部，第一螺旋输送桨叶上设置电加热片；第一污泥干化机另一端设置污泥出口，污泥出口下方为皮带输送机，所述的皮带输送机主体部分位于微波干燥室内，位于皮带输送机上方的微波干燥室内部顶壁上设置多个微波发生器；第一含水率测量仪设置于第一螺旋输送桨叶尾部；

所述的第二干化机构包括第二污泥干化机、第二螺旋输送桨叶和第二含水率测量仪，第二污泥干化机的污泥入口位于皮带输送机尾部下方，第二螺旋输送桨叶沿第二污泥干化机长度方向水平设置于其内部，第二螺旋输送桨叶上设置电加热片；第二含水率测量仪设置于第二污泥干化机的污泥入口处；第二污泥干化机的另一端设有污泥出口；

在第一污泥干化机上方、第二污泥干化机下方、第一污泥干化机和第二污泥干化机之间均设有保温层；

第一污泥干化机上设有气体出口，第二污泥干化机上设有气体入口，在第一污泥干化机和第二污泥干化机之间还设有冷凝器和风机，其中，气体出口与冷凝器气体入口连通，冷凝器气体出口与风机入口连通，风机出口与气体入口连通；

该方法包括如下步骤：

1)启动第一污泥干化机、第二污泥干化机、皮带输送机、微波发生器、电加热片、冷凝器和风机，将待干化的湿污泥从污泥进料箱经第一污泥干化机的污泥入口输送至第一污泥干化机内；

2)第一螺旋输送桨叶搅动污泥将其向第一污泥干化机的尾部输送的同时，电加热片对湿污泥进行加热，加速水分蒸发；第一螺旋输送桨叶将加热蒸发后的污泥输送至第一污泥干化机尾部，经污泥出口落至皮带输送机前端；第一含水率测量仪实时测量并显示此时的污泥含水率；干化产生的水蒸气经气体出口经冷凝器和风机从第二污泥干化机入口进入第二污泥干化机内；

3)皮带输送机将载污泥进入微波干燥室，微波发生器对污泥进行微波辐照干化，再次蒸发污泥内的水分；皮带输送机将微波干化后的污泥载至机尾后，污泥经第二污泥干化机的污泥入口进入第二污泥干化机内；第二含水率测量仪实时测量并显示此时的污泥含水率；

4)第二螺旋输送桨叶搅动污泥将其向第二污泥干化机的尾部输送的同时，电加热片对湿污泥进行加热，进一步蒸发污泥内的水分；第二螺旋输送桨叶将加热蒸发后的污泥输送至第二污泥干化机尾部，经污泥出口排出，完成污泥干化。

进一步地，步骤2)中的第一含水率测量仪测得的含水率若大于60％，则需调整驱动第一污泥干化机工作的电机转速，直到第一含水率测量仪测得的含水率不大于60％。

进一步地，步骤3)中的第二含水率测量仪测得的含水率若大于40％，则需调整驱动第二污泥干化机工作的电机转速，直到第二含水率测量仪测得的含水率不大于40％。

进一步地，所述的第一干化机构还包括氮气发生器，微波干燥室上端开设有与氮气发生器连通的氮气入口。

进一步地，所述的第一含水率测量仪和第二含水率测量仪的含水率测量范围为20-80％。

进一步地，所述的微波干燥室内沿皮带输送机长度方向等间距设置5个微波发生器，各微波发生器的微波辐射功率为1kW。

进一步地，所述的第一污泥干化机污泥出口处距离皮带输送机承接面的高度为10cm。

进一步地，所述的第一污泥干化机由第一污泥干化机电机驱动，第二污泥干化机由第二污泥干化机电机驱动，风机由风机电机驱动；第一污泥干化机电机和第二污泥干化机电机的功率均为20kW，风机电机的功率为5kW。

进一步地，所述的冷凝器为板式冷凝器。

进一步地，所述的第一污泥干化机电机、第二污泥干化机电机、风机电机、皮带输送机电机、微波源、电加热片均与光伏发电系统连接。

本发明通过第一螺旋输送桨叶对污泥输送的同时通过其桨叶上设置的电加热片进行加热，使污泥在到达第一污泥干化机末端时含水率降低至60％，随后经皮带输送机输送至微波干燥室，微波干燥室内设置的微波发生器继续对污泥进行辐照干化，使其含水率降低至40％，有效地将污泥粘滞区在微波干燥室内完成，经历过该粘性范围的污泥通过第二螺旋输送桨叶输送的同时利用桨叶上设置的电加热片对其加热，使污泥的含水率在到达第二污泥干化机机尾污泥出口时低至10％。该污泥干燥方法在第一干化机构和第二干化机构之间利用微波干化污泥，实现了污泥粘滞区的跨越，避免了污泥粘滞力急剧升高带来的污泥干化机搅动扭矩的急剧增大，降低了设备运行风险，提高了污泥干化系统的运行效率；第一污泥干化机产生的蒸汽经过冷凝器除水后循环利用，提高了系统的热利用率，降低了干化能耗；氮气经过微波发生器进入微波干燥室，实现了对微波发生器的冷却，防止设备超温，一定程度上延长了微波发生器的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：1、污泥进料箱，2、第一污泥干化机，3、第一螺旋输送桨叶，4、第一含水率测量仪，5、微波干燥室，6、微波发生器，7、皮带输送机，8、污泥入口，9、第二污泥干化机，10、第二螺旋输送桨叶，11、第二含水率测量仪，12、保温层，13、气体出口，14、气体入口，15、冷凝器，16、风机，17、氮气发生器，18、氮气入口，19、第一污泥干化机电机，20、第二污泥干化机电机，21、风机电机，22、光伏发电系统，23、皮带输送机电机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种微波辅助跨越粘滞区污泥干燥方法，该方法使用的装置包括第一干化机构和第二干化机构，所述的第一干化机构包括污泥进料箱1、第一污泥干化机2、第一螺旋输送桨叶3、第一含水率测量仪4、微波干燥室5、微波发生器6和皮带输送机7，污泥进料箱1的底部与位于其下方的第一污泥干化机2一端的污泥入口8连通；第一螺旋输送桨叶3沿第一污泥干化机2长度方向水平的设置于其内部，第一螺旋输送桨叶3上设置电加热片；第一污泥干化机2另一端设置污泥出口，污泥出口下方为皮带输送机7，所述的皮带输送机7主体部分位于微波干燥室5内，位于皮带输送机7上方的微波干燥室5内部顶壁上设置多个微波发生器6；第一含水率测量仪4设置于第一螺旋输送桨叶3尾部；

所述的第二干化机构包括第二污泥干化机9、第二螺旋输送桨叶10和第二含水率测量仪11，第二污泥干化机9的污泥入口位于皮带输送机7尾部下方，第二螺旋输送桨叶10沿第二污泥干化机9长度方向水平设置于其内部，第二螺旋输送桨叶10上设置电加热片；第二含水率测量仪11设置于第二污泥干化机9的污泥入口处；第二污泥干化机9的另一端设有污泥出口；

在第一污泥干化机2上方、第二污泥干化机9下方、第一污泥干化机2和第二污泥干化机9之间均设有保温层12；

第一污泥干化机2上设有气体出口13，第二污泥干化机9上设有气体入口14，在第一污泥干化机2和第二污泥干化机9之间还设有冷凝器15和风机16，其中，气体出口13与冷凝器气体入口连通，冷凝器气体出口与风机入口连通，风机出口与气体入口14连通；

该方法包括如下步骤：

1)启动第一污泥干化机2、第二污泥干化机9、皮带输送机7、微波发生器6、电加热片、冷凝器和风机，将待干化的湿污泥从污泥进料箱1经第一污泥干化机2的污泥入口输送至第一污泥干化机2内；

2)第一螺旋输送桨叶3搅动污泥将其向第一污泥干化机2的尾部输送的同时，电加热片对湿污泥进行加热，加速水分蒸发；第一螺旋输送桨叶3将加热蒸发后的污泥输送至第一污泥干化机2尾部，经污泥出口落至皮带输送机7前端；第一含水率测量仪4实时测量并显示此时的污泥含水率；干化产生的水蒸气经气体出口13经冷凝器(15)和风机16从第二污泥干化机9入口进入第二污泥干化机9内；

3)皮带输送机7将载污泥进入微波干燥室5，微波发生器6对污泥进行微波辐照干化，再次蒸发污泥内的水分；皮带输送机7将微波干化后的污泥载至机尾后，污泥经第二污泥干化机9的污泥入口进入第二污泥干化机9内；第二含水率测量仪11实时测量并显示此时的污泥含水率；

4)第二螺旋输送桨叶10搅动污泥将其向第二污泥干化机9的尾部输送的同时，电加热片对湿污泥进行加热，进一步蒸发污泥内的水分；第二螺旋输送桨叶10将加热蒸发后的污泥输送至第二污泥干化机9尾部，经污泥出口排出，完成污泥干化。

为保证对湿污泥的干化效果，步骤2)中的第一含水率测量仪4测得的含水率若大于60％，则需调整驱动第一污泥干化机2工作的电机转速，直到第一含水率测量仪4测得的含水率不大于60％。

为保证对湿污泥的干化效果，步骤3)中的第二含水率测量仪11测得的含水率若大于40％，则需调整驱动第二污泥干化机9工作的电机转速，直到第二含水率测量仪11测得的含水率不大于40％。

为了防止微波发生器6在工作过程中持续升温而受损，第一干化机构还包括氮气发生器17，微波干燥室5上端开设有与氮气发生器17连通的氮气入口18，以便于氮气流经微波发生器6，对其降温。

具体地，第一含水率测量仪4和第二含水率测量仪11的含水率测量范围为20-80％。

具体地，微波干燥室5内沿皮带输送机7长度方向等间距设置5个微波发生器6，各微波发生器6的微波辐射功率为1kW。

为利于微波穿透，需将污泥厚度控制在10cm以内，第一污泥干化机2污泥出口处距离皮带输送机7承接面的高度为10cm。

具体地，所述的第一污泥干化机2由第一污泥干化机电机19驱动，第二污泥干化机9由第二污泥干化机电机20驱动，风机16由风机电机21驱动；第一污泥干化机电机19和第二污泥干化机电机20的功率均为20kW，风机电机21的功率为5kW。作为一种优选，皮带输送机电机23的功率为10kW。

具体地，优选冷凝器15为板式冷凝器。

为更为合理的利用太阳能资源，所述的第一污泥干化机电机19、第二污泥干化机电机20、风机电机21、皮带输送机电机23、微波源、电加热片均与光伏发电系统22连接。

工作过程：将待干化的湿污泥从污泥进料箱1经第一污泥干化机2污泥入口处输送至第一污泥干化机2内，经第一螺旋输送桨叶3搅动湿污泥向第一污泥干化机2的尾部运动的同时，第一螺旋输送桨叶3桨叶上设置的电加热片对污泥进行加热，污泥内的水分蒸发，到达第一污泥干化机2的尾部时，第一含水率测量仪4对污泥的含水率进行实时测量，若含水率达不到预先设定的数值范围，如60％，则调整第一污泥干化机电机19转速，使其达到设定要求；到达第一污泥干化机2的尾部的污泥经污泥出口落至设置于下方的皮带输送机7输送皮带上，皮带载污泥进入微波干燥室5，微波干燥室5内设置的微波发生器6对污泥进行微波辐照干化，经微波干化后的污泥含水率由60％左右下降至40％左右，该含水率可由设置于皮带输送机尾部下方的第二污泥干化机9污泥入口处的第二含水率测量仪11测得，若含水率达不到设定的数值范围，则调整皮带输送机电机23的转速，以使其达到干化要求；进入第二污泥干化机9的污泥经第二螺旋输送桨叶10搅动向第二污泥干化机9的尾部运动的同时，第二螺旋输送桨叶10桨叶上设置的电加热片对污泥再次进行加热，蒸发污泥水分，在第二污泥干化机污泥出口排出时，污泥含水率可降至10％。

系统工作时，干化产生的水蒸气从第一污泥干化机气体出口13经冷凝器15、风机16和第二污泥干化机气体入口14进入第二污泥干化机9，使第一污泥干化机2产生的蒸汽经过冷凝器15除水后循环利用，提高了系统的热利用率。

Claims (10)

1.一种微波辅助跨越粘滞区污泥干燥方法，其特征在于，该方法使用的装置包括第一干化机构和第二干化机构，所述的第一干化机构包括污泥进料箱(1)、第一污泥干化机(2)、第一螺旋输送桨叶(3)、第一含水率测量仪(4)、微波干燥室(5)、微波发生器(6)和皮带输送机(7)，污泥进料箱(1)的底部与位于其下方的第一污泥干化机(2)一端的污泥入口(8)连通；第一螺旋输送桨叶(3)沿第一污泥干化机(2)长度方向水平的设置于其内部，第一螺旋输送桨叶(3)上设置电加热片；第一污泥干化机(2)另一端设置污泥出口，污泥出口下方为皮带输送机(7)，所述的皮带输送机(7)主体部分位于微波干燥室(5)内，位于皮带输送机(7)上方的微波干燥室(5)内部顶壁上设置多个微波发生器(6)；第一含水率测量仪(4)设置于第一螺旋输送桨叶(3)尾部；

所述的第二干化机构包括第二污泥干化机(9)、第二螺旋输送桨叶(10)和第二含水率测量仪(11)，第二污泥干化机(9)的污泥入口位于皮带输送机(7)尾部下方，第二螺旋输送桨叶(10)沿第二污泥干化机(9)长度方向水平设置于其内部，第二螺旋输送桨叶(10)上设置电加热片；第二含水率测量仪(11)设置于第二污泥干化机(9)的污泥入口处；第二污泥干化机(9)的另一端设有污泥出口；

在第一污泥干化机(2)上方、第二污泥干化机(9)下方、第一污泥干化机(2)和第二污泥干化机(9)之间均设有保温层(12)；

第一污泥干化机(2)上设有气体出口(13)，第二污泥干化机(9)上设有气体入口(14)，在第一污泥干化机(2)和第二污泥干化机(9)之间还设有冷凝器(15)和风机(16)，其中，气体出口(13)与冷凝器气体入口连通，冷凝器气体出口与风机入口连通，风机出口与气体入口(14)连通；

该方法包括如下步骤：

1)启动第一污泥干化机(2)、第二污泥干化机(9)、皮带输送机(7)、微波发生器(6)、电加热片、冷凝器(15)和风机(16)，将待干化的湿污泥从污泥进料箱(1)经第一污泥干化机(2)的污泥入口(8)输送至第一污泥干化机(2)内；

2)第一螺旋输送桨叶(3)搅动污泥将其向第一污泥干化机(2)的尾部输送的同时，电加热片对湿污泥进行加热，加速水分蒸发；第一螺旋输送桨叶(3)将加热蒸发后的污泥输送至第一污泥干化机(2)尾部，经污泥出口落至皮带输送机(7)前端；第一含水率测量仪(4)实时测量并显示此时的污泥含水率；干化产生的水蒸气经气体出口(13)经冷凝器(15)和风机(16)从气体入口(14)进入第二污泥干化机(9)内；

3)皮带输送机(7)将污泥输送至微波干燥室(5)内，微波发生器(6)对污泥进行微波辐照干化，再次蒸发污泥内的水分；皮带输送机(7)将微波干化后的污泥载至机尾后，污泥经第二污泥干化机(9)的污泥入口进入第二污泥干化机(9)内；第二含水率测量仪(11)实时测量并显示此时的污泥含水率；

4)第二螺旋输送桨叶(10)搅动污泥将其向第二污泥干化机(9)尾部输送的同时，电加热片对湿污泥进行加热，进一步蒸发污泥内的水分；第二螺旋输送桨叶(10)将加热蒸发后的污泥输送至第二污泥干化机(9)尾部，经污泥出口排出，完成污泥干化。

2.根据权利要求1所述的一种微波辅助跨越粘滞区污泥干燥方法，其特征在于，步骤2)中的第一含水率测量仪(4)测得的含水率若大于60％，则调整驱动第一污泥干化机(2)工作的电机转速，直到第一含水率测量仪(4)测得的含水率不大于60％。

3.根据权利要求1或2所述的一种微波辅助跨越粘滞区污泥干燥方法，其特征在于，步骤3)中的第二含水率测量仪(11)测得的含水率若大于40％，则调整驱动第二污泥干化机(9)工作的电机转速，直到第二含水率测量仪(11)测得的含水率不大于40％。

4.根据权利要求3所述的一种微波辅助跨越粘滞区污泥干燥方法，其特征在于，所述的第一干化机构还包括氮气发生器(17)，微波干燥室(5)上端开设有与氮气发生器(17)连通的氮气入口(18)。

5.根据权利要求4所述的一种微波辅助跨越粘滞区污泥干燥方法，其特征在于，所述的第一含水率测量仪(4)和第二含水率测量仪(11)的含水率测量范围为20-80％。

6.根据权利要求5所述的一种微波辅助跨越粘滞区污泥干燥方法，其特征在于，所述的微波干燥室(5)内沿皮带输送机(7)长度方向等间距设置5个微波发生器(6)，各微波发生器(6)的微波辐射功率为1kW。

7.根据权利要求6所述的一种微波辅助跨越粘滞区污泥干燥方法，其特征在于，所述的第一污泥干化机(2)污泥出口处距离皮带输送机(7)承接面的高度为10cm。

8.根据权利要求7所述的一种微波辅助跨越粘滞区污泥干燥方法，其特征在于，所述的第一污泥干化机(2)由第一污泥干化机电机(19)驱动，第二污泥干化机(9)由第二污泥干化机电机(20)驱动，风机(16)由风机电机(21)驱动；第一污泥干化机电机(19)和第二污泥干化机电机(20)的功率均为20kW，风机电机(21)的功率为5kW。

9.根据权利要求8所述的一种微波辅助跨越粘滞区污泥干燥方法，其特征在于，所述的冷凝器(15)为板式冷凝器。

10.根据权利要求9所述的一种微波辅助跨越粘滞区污泥干燥方法，其特征在于，所述的第一污泥干化机电机(19)、第二污泥干化机电机(20)、风机电机(21)、皮带输送机电机(23)、微波源、电加热片均与光伏发电系统(22)连接。

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