CN112777910A - 一种折板干化床及基于其的污泥干化器及废水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种折板干化床，包括折板、翻抛机构、热风鼓风机构，折板上布置有通气孔，翻抛机构包括悬臂、刮板、驱动机构，折板呈圆环形，驱动机构包括布置在所述折板中轴线上的传动轴，及驱动传动轴旋转的传动装置，所述悬臂沿折板的径向固定在传动轴上，沿所述传动轴自上向下在干化器壳体内布置多层所述的折板干化床，干化器壳体顶部设有排气窗口、进料管，最底层的折板下方布置出料收集斗，出料收集斗与下方的输送装置通过管道连通，输送装置向干化器壳体外输送干化物料,本发明结构简单、操作方便、成本低、能耗费低、运行稳定、污泥干化程度高、具有恒定污泥处理能力，且占地面积小，可根据实际情况调整不同大小。

Description

一种折板干化床及基于其的污泥干化器及废水处理方法

技术领域

本发明涉及污泥干化环保技术领域，尤其涉及一种折板干化床及基于其的污泥干化器及废水处理方法。

背景技术

目前国内对远离市区的宾馆、别墅、旅游景区，高速服务区等粪便污水，仅只处理了水这一部分，固体污泥不进行处理，只定期清理收集，运送至市内集中处置；

部分野外公厕污水处理后的固体，就地掩埋，固体中含有的病菌易造成环境污染，严重的进入生物链，影响人类健康。

目前现有技术中也有转盘式的污泥干化装置，但该转盘为平板结构，污泥干化速率慢，污泥仅能干化至含固率为35％～45％，物料仍为浆状状态。

目前国内针对公厕排污后的化粪池、官网内的污泥，进行无害化处理的步骤包括，污泥初步降解，采用格栅分离去除石块、纤维、大颗粒渣料，然后再进行絮凝脱水，这种脱水后的固体作为有机肥料，一般因在化粪池或地下管网，这种自然状态下的降解作用不完全，固体中的一些病原菌、粪大肠杆菌群、蛔虫卵等没有被杀死，超过有机肥中使用标准规定；并且脱水后含固率低，物料仍为浆状状态，一方面运输过程中容易跑冒滴漏，运输体积大，运输成本高，另一方直接对浆状污泥进行烘干杀菌耗能高，速度慢。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种折板干化床及基于其的污泥干化器，提高污泥干化速率和干化后的含固率。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：一种折板干化床，包括折板、翻抛机构、热风鼓风机构，所述折板是由若干狭长的薄板以钝角一、钝角二交替相交连成折线形的空间薄壁体，钝角一朝向折板下方，钝角二朝向折板上方；

所述折板上还按以下方式布置有通气孔：该通气孔沿薄板的纵长方向布置，所有通气孔靠近钝角二布置；

所述翻抛机构包括间隔隔开布置在折板上方的悬臂、沿悬臂纵长方向布置的刮板、和能驱动悬臂在折板上方平移交替穿过所有薄板的相交线的驱动机构，所述刮板悬挂在悬臂下方并与悬臂铰接，位于悬臂和折板之间；

所述热风鼓风机构布置在折板下方，并向折板鼓风。

优选地，所述钝角一与钝角二均不小于145°，且小于175°。

根据上述设计方案的结构，含水污泥被翻抛至钝角二上方时，形成干化层较薄的泥层，阻力较小，热风鼓风机鼓出的热风在风压作用下可以直接透过干化床通气孔和泥层，并与污泥颗粒进行换热，泥层的的区域设置有运动的翻抛机构，翻抛过程，阻力减小，热风穿过干化床通气孔，并与翻动中的污泥颗粒进行接触换热，由于在该换热区域的泥层的质量小，因此升温速度快，干化速率快。

进一步地，所述折板呈圆环形，所述薄板呈梯形，所述驱动机构包括布置在所述折板中轴线上的传动轴，及驱动传动轴旋转的传动装置，所述悬臂沿折板的径向固定在传动轴上。

由上地，基于上述折板干化床的污泥干化器，沿所述传动轴自上向下按以下方式在干化器壳体内布置多层所述的折板干化床：相邻层的两个折板干化床中一个折板的内缘与传动轴间隔隔开，并且该折板的外缘与干化器壳体连接，另一个折板的内缘与传动轴连结固定，并且该折板的外缘与干化器壳体隔开；

所述干化器壳体顶部设有排气窗口、进料管，最底层的折板下方布置有位于折板內缘的内周或外缘的外周的出料收集斗，出料收集斗与下方的输送装置通过管道连通，输送装置向干化器壳体外输送干化物料；所述热风鼓风机构通过管道向每层折板下表面鼓送热风。

优选地，最底层的所述折板的内缘与传动轴间隔隔开，所述输送装置为螺旋输送器，所述出料收集斗的上端衔接最底层的所述折板的内缘，而下端连通螺旋输送器。

进一步地，每层所述的折板干化床中相邻的钝角一和钝角二之间在折板周向的跨距按一下方式设置：使折板靠近传动轴一侧的上下表面的间距不大于50mm，使折板靠近干化器壳体一侧的上下表面的间距不大于200mm。

进一步地，与传动轴连接的每层所述的折板靠近传动轴一侧的下表面高于折板靠近干化器壳体一侧的下表面，形成斗笠状的圆环形结构，与干化器壳体连接的每层所述的折板靠近干化器壳体一侧的上表面高于折板靠近传动轴一侧的上表面，形成漏斗状的圆环形结构。

优选地，下一层的所述折板的上下表面的间距比上一层的折板的上下表面的间距大10％～30％。

由于内部的翻抛搅动，以及热量交换，污泥在干燥的过程中形成颗粒散状物料。

本发明另一个要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，基于以上的污泥干化器，提供一种废水处理方法，提高污泥烘干杀菌的速度，并降低污泥作为有机肥料的运输成本。

本发明的解决方案是：一种废水处理方法，包括以下步骤：

S1.将公厕污泥污水混合物搅拌均一化后，通过格栅过滤，去除大块垃圾、纤维、大颗粒渣料；

S2.过滤后的污泥污水混合物经离心分离脱水得到滤液和含固率 35～45％的泥浆；

S3.将所述泥浆送至所述的基于折板干化床的污泥干化器，泥浆自上向下在多层折板上被翻抛摊平，并与穿过折板的热风换热后，干化得到含固率不低于60％的颗粒物料，再被所述输送装置排出,折板干化床颗粒物料厚度控制在50～200mm，所述热风的温度为20～200℃；

S4.所述颗粒物料经炭化脱水杀菌得到有机肥；

S5.步骤S2分离出的滤液经生化处理得到中水。

根据上述设计方案的结构，污泥干化器内折板干化床一般设计为3～7层，进料口在顶部边缘，则内折板干化床的层数为单数；进料口在顶部中间位置，则内折板干化床的层数为双数，内折板干化床的颗粒上物料厚度控制在50～200mm，通过传动轴旋转速度调节刮板的翻抛频次，控制颗粒物料在折板干化床上的停留时间，同等条件下，含固率35％～45％的物料，常温下干化至含固率60％只需要8～16h，在60～200℃条件下干化至含固率60％只需要4～12h，主要是因为本发明在通风孔区域降低了污泥厚度和热风阻力，提高了热风风速，通过热风的梯次热交换，热量利用率至少提高60％以上，干化时间降低。

曾庆洋.等发表的《污泥厚度和风速对污泥常温干燥的影响模型分析》研究了不同风速条件下含水率75～85％的厚度为10mm、20mm、 30mm的污泥干燥到含水率为41.2％，需8h、12h、14h，即污泥厚度为50～200mm时采用现有的干燥方法，干燥时间远长于本发明。

本发明的废水处理方法使污泥污水混合物成干燥颗粒散状，降低运输及使用成本，二次转移也不会造成污染，使用本发明的污泥干化器处理后的颗粒物料含固率高，接近一般的木质生物质的含固率，再进行高温炭化时炭化时间短，炭化快。

附图说明

图1为折板干化床的结构示意图；

图2为基于折板干化床的污泥干化器的结构示意图；

图3为污泥干化器中折板的俯视图；

1、干化器壳体，2、动力电机，3、悬臂，4、轨道，5、折板，6、刮板，7、进气口，8、传动轴，9、进料输送器，10、进料管，11、减速器，12、温湿度传感器，15、挡泥板，16、轴承，17、传动轴支撑，18、出料收集斗，19、插板，20、布气管道，21、螺旋输送器，22、出料口，23、热力装置，24、风机，25、管道，26、排气窗口。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的详细内容及其具体实施方式，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1，一种折板干化床，包括折板5、翻抛机构、热风鼓风机构，折板5是由若干狭长的薄板51以钝角一52、钝角二53交替相交连成折线形的空间薄壁体，钝角一51朝向折板5下方，钝角二53 朝向折板5上方；折板5上还按以下方式布置有通气孔54：该通气孔54沿薄板51的纵长方向布置，所有通气孔54靠近钝角二53布置；翻抛机构包括间隔隔开布置在折板5上方的悬臂3、沿悬臂3纵长方向布置的刮板4、和能驱动悬臂在折板5上方平移交替穿过所有薄板 51的相交线的驱动机构，刮板4悬挂在悬臂3下方并与悬臂3铰接，位于悬臂3和折板5之间；热风鼓风机构布置在折板5下方，并向折板鼓风。钝角一52、钝角二53不小于145，且小于175。如图2，折板5呈圆环形，薄板51呈梯形，驱动机构包括布置在折板5中轴线上的传动轴8，及驱动传动轴8旋转的传动装置，传动装置包括动力电机2、减速器11、轴承16、传动轴支撑17。悬臂3沿折板5的径向固定在传动轴8上。

为干化污泥，本发明的完整装置-基于折板干化床的污泥干化器，包括折板干化床，沿传动轴8自上向下按以下方式在干化器壳体1内布置多层折板干化床：相邻层的两个折板干化床中一个折板5的内缘与传动轴8间隔隔开，并且该折板5的外缘与干化器壳体1连接，另一个折板5的内缘与传动轴8连结固定，并且该折板5的外缘与干化器壳体1隔开；如图3，每层折板干化床中相邻的钝角一52和钝角二53之间在折板周向的跨距L1、L2按一下方式设置：使折板靠近传动轴一侧的跨距L1设置为100mm或166mm，而折板的钝角一和钝角二均设置为145°，因此折板靠近传动轴一侧的上下表面的间距不大于 49.9mm，并使折板靠近干化器壳体一侧的跨距L2设置为400mm，而折板的钝角一和钝角二均设置为145°，因此折板靠近干化器壳体一侧的上下表面的间距为不大于120.28mm，同时使与传动轴连接的每层所述的折板靠近传动轴一侧的下表面高于折板靠近干化器壳体一侧的下表面，形成斗笠状的圆环形结构，与干化器壳体连接的每层所述的折板靠近干化器壳体一侧的上表面高于折板靠近传动轴一侧的上表面，形成漏斗状的圆环形结构,这样设计使污泥层在与传动轴连接的每层折板上时向折板外缘的低处自流，而污泥层在与干化器壳体连接的每层折板上时向折板内缘的低处自流。

干化器壳体1顶部设有排气窗口26、进料管10，最底层的折板 5下方布置有位于折板5內缘的内周或外缘的外周的出料收集斗18，出料收集斗18与下方的输送装置21通过管道连通，输送装置21向干化器壳体1外输送干化物料，即干化污泥；热风鼓风机构通过管道25、进气口7向每层折板5下表面鼓送温度为20～200℃的热风。热风鼓风机构包括布气管道20、热力装置23、风机24，干化器壳体1 内布置有温湿度传感器12，用来检测温度和湿度。最底层的折板5 的内缘与传动轴8间隔隔开，输送装置21为螺旋输送器，出料收集斗18的上端衔接最底层的折板5的内缘，而下端连通螺旋输送器21。如图2，干化器壳体1内布置3～8层折板干化床，若折板干化床的层数为奇数，则进料管10靠近干化器壳体1布置，若折板干化床的层数为偶数，则进料管10靠近传动轴8布置，并且下一层的折板的上下表面的间距比上一层的折板的上下表面的间距大10％～30％，可通过设置恒定的钝角一、钝角二，但改变相邻的钝角一与钝角二之间跨距L1、L2来调节折板的上下表面的间距，这样设计使污泥在折板上逐层干化失水后即使黏度增加，后由于下一层的折板的上下表面的间距逐层增高，同时相邻钝角一与钝角二之间的跨距逐层增大，有效避免了折板的通气孔上方的污泥层由于黏度增加堆积过厚，因此能降低污泥层对热风通过的阻力。

本发明装置利用集成化优势，可以就地对剩余污泥进行，处理后污泥必须满足《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》(GB/T 23486-2009)的指标要求。

公厕废水处理后粪便污泥，通过进料输送器9输送进入本发明装置顶层，在翻抛机构的作用下，污泥被平铺在折板5上，通过与干化器壳体1内热风进行热交换，污泥的含固率提高，在翻抛机构的作用下，污泥成散状颗粒形态，在折板5上移动，从折板5的外缘或內缘进入下一层进行干化，污泥通过在折板5上的热交换，达到出泥目标，由螺旋输送器21输送至下一单元进行处理。

热力装置23作为供热来源，与风机24提供的冷风进行热交换，形成热风，通过管道25输送至底层布气管道20，热风透过特殊设计的通气孔与污泥热交换，换热后的热风继续上升与上一层折板上污泥进行热交换，通过多层热风利用，提供能量的利用效率。并且在每一层上设置补充热量的进气口7，根据温湿度传感器12的信号反馈，控制整个系统的热量输入，装置顶部设置的排气窗口26可以根据干化器壳体1内温湿度变化，自动打开、关闭，进而为污泥干化提供有利条件。

实施例2

使用实施例1的干化器进行废水处理的方法，包括以下步骤：

S1.将公厕污泥污水混合物搅拌均一化后，通过格栅过滤，去除大块垃圾、纤维、大颗粒渣料；

S2.过滤后的污泥污水混合物经离心分离脱水得到滤液和含固率 35～45％的泥浆；

S3.将所述泥浆送至所述的基于折板干化床的污泥干化器，泥浆自上向下在多层折板上被翻抛摊平，并与穿过折板的热风换热后，干化得到含固率不低于60％的颗粒物料，满足《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》(GB/T 23486-2009)的指标要求，再被所述输送装置排出，折板干化床颗粒物料厚度控制在50～200mm，热风温度为20～200℃；

S4.所述颗粒物料经炭化脱水杀菌得到有机肥，炭化装置内部温度可以控制在150～200℃；

S5.步骤S2分离出的滤液经生化处理得到中水，包括以下步骤：脱水分离出来的污水，进入污水调节槽进行调节处理，调节槽内污水由污水泵输送至一体化生物处理设备内进行生化处理，从而降解污水中的COD、BOD、氨氮等污染物，因前端进行固液分离处理，生物降解池池底固体累计量少，累计的污泥进行二次固液分离，固体再进行炭化处理，生物降解池处理的污水可以作为中水回用，多余污水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)三级标准的指标要求，可以直接进行排放。

本实施例中若折板干化床中折板层数设置7层，颗粒物料厚度控制为50～200mm，在30～40℃热风环境下进污泥干燥，污泥进料时含固率35～45％，干化至含固率为60％的颗粒物料，需8h～16h，若提高热风温度为60℃，需耗时6h～14h，若热风温度提高至100℃，干化时间缩短至4h～12h。

各污染点产生的臭气收集后，由活性炭进行脱臭处理，处理后排放气体达到厂界臭气浓度执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB18918-2002)中二级标准。

本发明的废水处理方法使污泥污水混合物成干燥颗粒散状，降低运输及使用成本，二次转移也不会造成污染，使用本发明的污泥干化器处理后的颗粒物料含固率高，接近一般的木质生物质的含固率，再进行高温炭化时炭化时间短，炭化快。

Claims (9)

1.一种折板干化床，其特征在于，包括折板、翻抛机构、热风鼓风机构，所述折板是由若干狭长的薄板以钝角一、钝角二交替相交连成折线形的空间薄壁体，钝角一朝向折板下方，钝角二朝向折板上方；

所述折板上还按以下方式布置有通气孔：该通气孔沿薄板的纵长方向布置，所有通气孔靠近钝角二布置；

所述翻抛机构包括间隔隔开布置在折板上方的悬臂、沿悬臂纵长方向布置的刮板、和能驱动悬臂在折板上方平移交替穿过所有薄板的相交线的驱动机构，所述刮板悬挂在悬臂下方并与悬臂铰接，位于悬臂和折板之间；

所述热风鼓风机构布置在折板下方，并向折板鼓风。

2.根据权利要求1所述的折板干化床，其特征在于，所述钝角一与钝角二均不小于145°，且小于175°。

3.根据权利要求2所述的折板干化床，其特征在于，所述折板呈圆环形，所述薄板呈梯形，所述驱动机构包括布置在所述折板中轴线上的传动轴，及驱动传动轴旋转的传动装置，所述悬臂沿折板的径向固定在传动轴上。

4.基于权利要求3所述的折板干化床的污泥干化器，其特征在于，沿所述传动轴自上向下按以下方式在干化器壳体内布置多层所述的折板干化床：相邻层的两个折板干化床中一个折板的内缘与传动轴间隔隔开，并且该折板的外缘与干化器壳体连接，另一个折板的内缘与传动轴连结固定，并且该折板的外缘与干化器壳体隔开；

所述干化器壳体顶部设有排气窗口、进料管，最底层的折板下方布置有位于折板內缘的内周或外缘的外周的出料收集斗，出料收集斗与下方的输送装置通过管道连通，输送装置向干化器壳体外输送干化物料；所述热风鼓风机构通过管道向每层折板下表面鼓送热风。

5.根据权利要求4所述的污泥干化器，其特征在于，最底层的所述折板的内缘与传动轴间隔隔开，所述输送装置为螺旋输送器，所述出料收集斗的上端衔接最底层的所述折板的内缘，而下端连通螺旋输送器。

6.根据权利要求4所述的污泥干化器，其特征在于，每层所述的折板干化床中相邻的钝角一和钝角二之间在折板周向的跨距按一下方式设置：使折板靠近传动轴一侧的上下表面的间距不大于50mm，使折板靠近干化器壳体一侧的上下表面的间距不大于200mm。

7.根据权利要求6所述的污泥干化器，其特征在于，与传动轴连接的每层所述的折板靠近传动轴一侧的下表面高于折板靠近干化器壳体一侧的下表面，形成斗笠状的圆环形结构，与干化器壳体连接的每层所述的折板靠近干化器壳体一侧的上表面高于折板靠近传动轴一侧的上表面，形成漏斗状的圆环形结构。

8.根据权利要求7所述的污泥干化器，其特征在于，下一层的所述折板的上下表面的间距比上一层的折板的上下表面的间距大10％～30％。

9.基于权利要求4～8所述的污泥干化器的废水处理方法，包括以下步骤：

S1.将公厕污泥污水混合物搅拌均一化后，通过格栅过滤，去除大块垃圾、纤维、大颗粒渣料；

S2.过滤后的污泥污水混合物经离心分离脱水得到滤液和含固率35～45％的泥浆；

S3.将所述泥浆送至所述的基于折板干化床的污泥干化器，泥浆自上向下在多层折板上被翻抛摊平，并与穿过折板的热风换热后，干化得到含固率不低于60％的颗粒物料，再被所述输送装置排出，折板干化床颗粒物料厚度控制在50～200mm，所述热风的温度为20～200℃；

S4.所述颗粒物料经炭化脱水杀菌得到有机肥；

S5.步骤S2分离出的滤液经生化处理得到中水。

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