CN113501648A - 电磁热解污泥焚烧小型分布式处理系统 - Google Patents

Abstract

本方案属于污泥处理技术领域，具体涉及电磁热解污泥焚烧小型分布式处理系统。包括电磁干化机，所述电磁干化机用于污泥脱水，所述电磁干化机上设有原料进口和出料口；所述出料口上设有用于打开出料口的第一电阀门，所述第一挡板在不转动时与第一压力传感器接触；本方案通过设置PLC控制器、压力传感器、挡板和电阀门，使得污泥在进行脱水和热解的过程中，能够通过压力传感器与挡板的接触状态来进行判断污泥脱水及热解过程是否已完成，进而可以在污泥脱水完成后进入污泥热解过程，在污泥热解完成后进入污泥焚烧状态，流水化的操作和系统智能控制，使得污泥被热解处理的整个过程能够更加自动化，减少人工的参与，加快了处理过程，提升了工作效率。

Description

电磁热解污泥焚烧小型分布式处理系统

技术领域

本方案属于污泥处理技术领域，具体涉及电磁热解污泥焚烧小型分布式处理系统。

背景技术

目前各城市中由于污泥处理处置与污水处理严重不均衡，大多数城市都配备了污水处理设施，但污水处理厂排出的污泥得不到及时处理，导致污水处理厂内的污泥大量堆积，散发出恶臭难闻的气味。机械脱水后填埋是国内普遍采用的处理方式，但填埋占用大量土地，且造成严重的环境污染和资源浪费。

申请号为CN201520544703.0的专利公开了一种用于污泥脱水处理的小型污泥干化器，包括箱体，所述箱体设有进水口和排水口，所述箱体的进水口和排水口之间依次设有进水管、沉降区和过滤区，所述进水管内设有搅拌装置的搅拌部件，所述沉降区内设有挡泥板将沉降区分割为左区和右区，所述进水管的底部与沉降区的左区底部连通，所述沉降区的右区底部设有污泥泵，所述过滤区内填充有滤料层，所述污泥泵的出料口设置在过滤区滤料层的上方，所述沉降区的上侧设有溢流口与外界连通。

该方案通过投加絮凝剂，在搅拌装置的搅拌下将污泥水和药剂充分混合，使得水中细小的颗粒物凝聚到大的颗粒物，最终将水中颗粒物都变成了大的颗粒物，使水中颗粒物的沉降速度大大提高，因此该方案在进行污泥脱水时使得水中的颗粒实现了粗大化，污泥脱水效率更好。但是经过脱水的污泥并没有进行进一步处理，而且污泥营养成分较丰富，含有大量的油，直接排放会造成浪费，同时污泥中的重金属直接排放会对环境造成危害，而污泥中的病原微生物和寄生虫，可通过各种途径传播，威胁人类健康。

发明内容

本方案提供一种电磁热解污泥焚烧小型分布式处理系统，以解决污泥脱水后没有进行无害化处理的问题。

为了达到上述目的，本方案提供一种电磁热解污泥焚烧小型分布式处理系统，包括电磁干化机，所述电磁干化机用于污泥脱水，所述电磁干化机上设有原料进口和出料口；所述出料口上设有用于打开出料口的第一电阀门，所述电磁干化器上连通有第一热气管道，所述第一热气管道上铰接设有第一挡板，所述第一挡板可沿着气流方向转动，所述第一热气管道上设有第一压力传感器，所述第一挡板在不转动时与第一压力传感器接触；

还包括电磁热解机，所述电磁热解机用于热解脱水后的污泥，所述电磁热解系统上设有脱水污泥进口和渣料出口；渣料出口上设有用于打开和关闭渣料出口的第二电阀门，所述电磁热解机上连通有第二热气管道，所述第一热气管道上铰接设有第二挡板，所述第二挡板可沿着气流方向转动，所述第二热气管道上设有第二压力传感器，所述第二挡板在不转动时与第二压力传感器接触；所述电磁热解机通过第一螺旋输送机与电磁干化机连通；

原料桶，所述原料桶与电磁干化机的进料口连通，所述原料桶上设有用于打开和关闭进料口的第三电阀门；

冷凝罐，所述冷凝管上设有热气进口、油液出口和不凝气出口，所述热气进口和热气出口通过管道连通；

燃烧室，所述燃烧室上设有渣料进口、不凝气进口和灰烬出口，所述渣料进口通过第二螺旋输送机与渣料出口连通；

PLC控制器，用于打开和关闭第一电阀门、第二电阀门、第二电阀门和螺旋输送机；同时用于接收第一压力传感器和第二压力传感器反馈的信号；所述PLC控制器与第一压力传感器、第二压力传感器、第一电阀门、第二电阀门、第三电阀门、第一螺旋输送机和第二螺旋输送机电性连接。

本方案的原理为:首先将原料桶内的污泥送入电磁干化机中，然后开启电磁干化机和电磁热解机，使得电磁干化机内的温度达到100-300摄氏度，使得电磁热解机内的温度达到350-600摄氏度，进而使得电磁干化机对污泥进行脱水，然后污泥内部的水分或者油气蒸发进入第一热气管道，然后第一热气管道内的气流将第一挡板朝着气流出气的方向顶起，进而第一挡板与第一压力传感器脱离接触，然后水气或者油气从第一热气管道进入冷凝罐中；

然后当电磁干化机内的水分或者油气蒸发完成，或者只剩极少时，第一挡板恢复至初始位置，再次与第一压力传感器接触，此时压力传感器将信号反馈给PLC控制器，PLC控制器开启第二电阀门和第一螺旋输送机，将电磁干化机内的脱去水分的污泥通过第一螺旋输送机送入电磁热解机内。然后PLC控制器开启第一电阀门，将原料桶内的原料送入电磁干化机中，继续进行新一批污泥的脱水处理。

然后随着温度的升高，电磁热解机内的污泥发复杂的化学反应，污泥被碳化，污泥中的油气受热蒸发从第二热气管道进入冷凝罐中，然后第二热气管道内的气流将第二挡板朝着气流出气的方向顶起，进而第二挡板与第二压力传感器脱离接触，然后油气从第二热气管道进入冷凝罐中；然后当电磁干化机内的污泥被热解完成后，第二挡板再次与第二压力传感器接触，并将信息反馈给PLC控制器，PLC控制器将第二电阀门和第二螺旋输送机开启，进而使得被热解后的渣料进入燃烧室被燃烧，而冷凝管中的水分或者油气被冷凝后回收，不凝气体则通入燃烧室进行燃烧。

本方案的有益效果为：

1、本方案通过设置PLC控制器、压力传感器、挡板和电阀门，使得污泥在进行脱水和热解的过程中，能够通过压力传感器与挡板的接触状态来进行判断污泥脱水及热解过程是否已完成，进而可以在污泥脱水完成后进入污泥热解过程，在污泥热解完成后进入污泥焚烧状态，流水化的操作和系统智能控制，使得污泥被热解处理的整个过程能够更加自动化，减少人工的参与，加快了处理过程，提升了工作效率。

2、先对污泥脱水、热解再焚烧，使得污泥中的水或者油有效得到回收利用，同时污泥中的病原微生物、寄生虫和不凝气在燃烧室内被高温燃烧成灰烬，避免了传播对人体健康造成伤害，避免了不凝气体直接排放对环境造成污染，非常环保。而污泥中的重金属也被燃烧成灰烬，避免对环境造成污染。

3、电磁加热属于单向传热，热量高度集中向裂解反应内部传热，热效率92—98%，更加节能。

4、采用螺旋输送机对污水污泥和热解污泥进行输送，有效避免污泥堵住电磁干化机和电磁热解机，提升了工作效率。

进一步，所述电磁干化机设有计重称。当电磁干化机内的污泥达到预设的重量时，即可停止污泥进入干化机内。

进一步，所述电磁干化机和电磁热解机内设有搅拌器。搅拌器用于搅拌污泥和脱水后的污泥，使得污泥在干化机内的脱水速度更快，使得脱水污泥在电磁热解机内被热解的速率更快更透彻。

进一步，所述第一挡板和第二挡板均为耐高温不锈钢合金，能耐600℃以上。避免挡板在污泥干化或者热解过程中被高温气流损坏。

进一步，所述燃烧室内设有烟道，所述烟道与工厂或者锅炉房连通。燃烧室燃烧产生的热气可用于工厂加工或者锅炉房烧水，节约能源。

进一步，所述燃烧室内通有氧气。在有氧的条件下，污泥渣料燃烧更为彻底。

进一步，还包括渣料处理装置，所述渣料处理装置与渣料出口连通，所述渣料处理装置中设有络合剂、惰性剂。将灰烬用络合剂、惰性剂处理，可解决重金属二次污染，使得渣料无污染排放。

进一步，所述电磁干化机和电磁热解机的材质为耐高温不锈钢合金，能耐1000℃以上。避免热解过程中电磁热解机被烧坏。

进一步，还包括油水分离装置，所述油水分离装置上设有冷凝液进口、油液出口和废水出口。从冷凝器中出来的冷凝液进入油水分离装置，进而油品被分离回收，废水被处理达标后排放。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2为本发明实施例1的第一挡板和第一压力传感器接触的结构示意图。

图3为本发明实施例1的第一挡板和第一压力传感器分离的结构示意图。

图4为本发明实施例1的逻辑框架图。

图5为本发明实施例2的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的标记包括：电磁干化机100、第一电阀门101、第一热气管道102、第一挡板103、第一压力传感器104、第一螺旋输送机105、搅拌器106、电磁热解机200、第二电阀门201、第二热气管道202、第二挡板203、第二压力传感器204、第二螺旋输送机205、原料桶300、第三电阀门301、冷凝罐400、热气进口401、油液出口402、不凝气出口403、燃烧室500、渣料进口501、不凝气进口502、灰烬出口503、烟道506、渣料处理装置600、油水分离装置700、高温碳室800。

实施例1基本如附图1-3所示：

一种电磁热解污泥焚烧小型分布式处理系统，包括：

电磁干化机100，电用于污泥脱水，电磁干化机100上设有原料进口和出料口；出料口上设有用于打开出料口的第一电阀门101，电磁干化器上连通有第一热气管道102，第一热气管道102上铰接设有第一挡板103，第一挡板103可沿着气流方向转动，第一热气管道102上设有第一压力传感器104，第一挡板103在不转动时与第一压力传感器104接触。电磁感化机启动后的温度为100-300摄氏度，然后电磁干化机100内污泥的水分在100-300摄氏度的环境下进行脱水干化，然后污泥内部的水分或者油气蒸发进入第一热气管道102，然后第一热气管道102内的气流将第一挡板103朝着气流出气的方向顶起，进而第一挡板103与第一压力传感器104脱离接触，水分或者油气蒸发完成或者只剩少量时，第一挡板103恢复至初始位置，再次与第一压力传感器104接触。

电磁热解机200，用于热解脱水后的污泥，电磁热解系统上设有脱水污泥进口和渣料出口；渣料出口上设有用于打开和关闭渣料出口的第二电阀门201，电磁热解机200上连通有第二热气管道202，第一热气管道102上铰接设有第二挡板203，第二挡板203可沿着气流方向转动，第一热气管道102上设有第二压力传感器204，第二挡板203在不转动时与第二压力传感器204接触；电磁热解机200通过第一螺旋输送机105与电磁干化机100连通；电磁热解机200内温度为350-600摄氏度，污泥在电磁热解机200内发复杂的化学反应，进而污泥被碳化，然后污泥中的油气受热蒸发从第二热气管道202进入冷凝罐400中，然后第二热气管道202内的气流将第二挡板203朝着气流出气的方向顶起，进而第二挡板203与第二压力传感器204脱离接触，然后油气从第二热气管道202进入冷凝罐400中；然后当电磁干化机100内的污泥被热解完成后，第二挡板203再次与第二压力传感器204接触。

电磁干化机100和电磁热解机200的材质为耐高温不锈钢合金，能耐1000℃以上。避免热解过程中，电磁热解机200被烧坏。搅拌器106用于搅拌污泥和脱水后的污泥，使得污泥在干化机内的脱水速度更快，使得脱水污泥在电磁热解机200内被热解的速率更快更透彻。

原料桶300，原料桶300与电磁干化机100的进料口连通，原料桶300上设有用于打开和关闭进料口的第三电阀门301；将第三电阀门301打开，原料桶300向电磁干化机100进料，将第三电阀门301关闭，原料桶300停止向电磁干化机100进料。

冷凝罐400，用于冷凝水分和油气，冷凝管上设有热气进口401、油液出口402和不凝气出口403，热气进口401和热气出口通过管道连通；

油水分离装置700，用于对冷凝管排出的冷凝液进行油水分离处置，油水分离装置700上设有冷凝液进口、油液出口402和废水出口。

电磁干化机100内的水分和少量油气及电磁热解机200内的油气进入冷凝管中进行冷凝，然后不凝气体通过不凝气出口403排出， 从冷凝器中出来的冷凝液进入油水分离装置700，进而油品被分离回收，废水被处理达标后排放。

燃烧室500，用于燃烧电磁热解机200排出的渣料，燃烧室500上设有渣料进口501、不凝气进口502和灰烬出口503，渣料进口501通过第二螺旋输送机205与渣料出口连通；

渣料处理装置600，渣料处理装置600与渣料出口连通，所述渣料处理装置600中设有络合剂、惰性剂。

被热解后的渣料进入燃烧室500被燃烧，然后灰烬被通入渣料处理装置600中，将灰烬用络合剂、惰性剂处理，可解决重金属二次污染，使得渣料无污染排放。燃烧室500内通有氧气。在有氧的条件下，污泥渣料燃烧更为彻底。燃烧室500内设有烟道506，烟道506与工厂或者锅炉房连通。燃烧室500燃烧产生的热气可用于工厂加工或者锅炉房烧水，节约能源。

如附图4所示：

PLC控制器，用于打开和关闭第一电阀门101、第二电阀门201、第二电阀门201和螺旋输送机；同时用于接收第一压力传感器104和第二压力传感器204反馈的信号；PLC控制器与第一压力传感器104、第二压力传感器204、第一电阀门101、第二电阀门201、第三电阀门301、第一螺旋输送机105和第二螺旋输送机205电性连接。

具体操作：

首先PLC控制器开启第三电阀门301，将原料桶300内的污泥送入电磁干化机100中，当电磁干化机100内的污泥达到预设的重量时，即可停止污泥进入干化机内。

然后开启电磁干化机100、电磁热解机200和搅拌器106，使得电磁干化机100内的温度达到100-300摄氏度，使得电磁热解机200内的温度达到350-600摄氏度，进而使得电磁干化机100对污泥进行脱水，

搅拌器106持续搅拌污泥，进而使得污泥在干化机内的脱水速度更快。

然后污泥内部的水分或者油气蒸发进入第一热气管道102，然后第一热气管道102内的气流将第一挡板103朝着气流出气的方向顶起，进而第一挡板103与第一压力传感器104脱离接触，然后水气或者油气从第一热气管道102进入冷凝罐400中。然后当电磁干化机100内的水分或者油气蒸发完成，或者只剩极少不足以将第一挡板103顶起时，第一挡板103恢复至初始位置，再次与第一压力传感器104接触，此时压力传感器将信号反馈给PLC控制器，此时表示电磁干化机100内的污泥脱水完成。

PLC控制器开启第二电阀门201和第一螺旋输送机105，将电磁干化机100内的脱去水分的污泥通过第一螺旋输送机105送入电磁热解机200内。然后PLC控制器开启第一电阀门101，将原料桶300内的原料送入电磁干化机100中，继续进行下一批污泥的脱水处理。

然后随着温度的升高，电磁热解机200内的污泥发复杂的化学反应，污泥被碳化，污泥中的油气受热蒸发从第二热气管道202进入冷凝罐400中，然后第二热气管道202内的气流将第二挡板203朝着气流出气的方向顶起，进而第二挡板203与第二压力传感器204脱离接触，然后油气从第二热气管道202进入冷凝罐400中；然后当电磁干化机100内的污泥被热解完成后，没有油气排出，第二挡板203不再被顶起，而是恢复至初始位置。然后第二挡板203再次与第二压力传感器204接触，并将信息反馈给PLC控制器，PLC控制器将第二电阀门201和第二螺旋输送机205开启，进而使得被热解后的渣料进入燃烧室500被燃烧，，从冷凝器中出来的冷凝液进入油水分离装置700，进而油品被分离回收，废水被处理达标后排放。

不凝气体则通入燃烧室500和渣料一起被燃烧，同时朝燃烧室500内通入氧气，使得渣料燃烧更彻底，渣料被燃烧成灰烬后在渣料处理装置600中用络合剂、惰性剂处理，可解决污泥的重金属二次污染，使得渣料无污染排放。燃烧室500燃烧产生的热气可用于工厂加工或者锅炉房烧水，节约能源。

实施例2

与实施例1相比，如图5所示，本实施例不同之处在于：

还包括高温碳室800，高温碳室800上设有电阀门，电阀门与PLC控制器电性连接。高温碳室800的温度为350-400摄氏度，高温碳室800内的碳为大块碳，单块碳的重量为5kg左右。

污泥因含水率高、热值低，自身热解得到的能量不足以满足其热解所需要的能量，因此在污泥热解过程中增加高温碳，当污泥脱水后进入电磁热解机200内，PLC控制器使得高温碳室800内温度为350-400摄氏度的高温碳进入电磁热解机200内，同时搅拌器106开始搅拌，将大块碳破碎，进而使得高温碳与脱水后的污泥混合均匀并在电磁热解机200内进行热解。

可充分利用高碱煤热解产生的粗煤气中Na、K等碱金属对污泥热解的催化作用提高焦油的产率和品质，同时污泥的飞灰不会进入高碱煤热解所得的焦炭中，不会影响焦炭的资源化利用，达到既有利于污泥热解、又使高碱煤的利用价值不受损失的目的。

而且，高温碳进入电磁热解机200内会将里面的氧气消耗更多，使得污泥的炭化效果更好，而且高温的碳在破碎后和污泥混合，使得污泥能够快速升温，完成热解。当污泥热解完成从电磁热解机200内进入燃烧室500时，高温碳可提高污泥的热值，提高燃烧效果。

此外，污泥中的重金属在燃烧室500内燃烧过程中的迁移转化行为是十分复杂的过程，污泥在燃烧室500内燃烧时，重金属一方面会因为污泥本身含有的共存矿物质而被稳定固定在灰渣中，另一方面在高温下转化为重金属蒸汽或易挥发化合物随烟气散发到大气环境中。

而高温碳中含有矿物成分，如钙基、铁基、铝基等矿物，在燃烧室500内燃烧时能够和污泥中的重金属发生集合反应，生成稳定的重金属无机盐，使得重金属残留于灰烬中，有效减少因高温燃烧导致的重金属挥发进入大气环境中引起大气生态污染。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (9)

1.电磁热解污泥焚烧小型分布式处理系统，包括电磁干化机（100），其特征在于：

所述电磁干化机（100）用于污泥脱水，所述电磁干化机（100）上设有原料进口和出料口；所述出料口上设有用于打开出料口的第一电阀门（101），所述电磁干化器上连通有第一热气管道（102），所述第一热气管道（102）上铰接设有第一挡板（103），所述第一挡板（103）可沿着气流方向转动，所述第一热气管道（102）上设有第一压力传感器（104），所述第一挡板（103）在不转动时与第一压力传感器（104）接触；

还包括电磁热解机（200），所述电磁热解机（200）用于热解脱水后的污泥，所述电磁热解系统上设有脱水污泥进口和渣料出口；所述渣料出口上设有用于打开和关闭渣料出口的第二电阀门（201），所述电磁热解机（200）上连通有第二热气管道（202），所述第二热气管道（202）上铰接设有第二挡板（203），所述第二挡板（203）可沿着气流方向转动，所述第二热气管道（202）上设有第二压力传感器（204），所述第二挡板（203）在不转动时与第二压力传感器（204）接触；所述电磁热解机（200）通过第一螺旋输送机（105）与电磁干化机（100）连通；

原料桶（300），所述原料桶（300）与电磁干化机（100）的进料口连通，所述原料桶（300）上设有用于打开和关闭进料口的第三电阀门（301）；

冷凝罐（400），所述冷凝管上设有热气进口（401）、油液出口（402）和不凝气出口（403），所述热气进口（401）和热气出口通过管道连通；

燃烧室（500），所述燃烧室（500）上设有渣料进口（501）、不凝气进口（502）和灰烬出口（503），所述渣料进口（501）通过第二螺旋输送机（205）与渣料出口连通；

PLC控制器，用于打开和关闭第一电阀门（101）、第二电阀门（201）、第二电阀门（201）和螺旋输送机；同时用于接收第一压力传感器（104）和第二压力传感器（204）反馈的信号；所述PLC控制器与第一压力传感器（104）、第二压力传感器（204）、第一电阀门（101）、第二电阀门（201）、第三电阀门（301）、第一螺旋输送机（105）和第二螺旋输送机电性连接。

2.根据权利要求1所述的电磁热解污泥焚烧小型分布式处理系统，其特征在于：所述电磁干化机（100）上设有计重称。

3.根据权利要求1所述的电磁热解污泥焚烧小型分布式处理系统，其特征在于：所述电磁干化机（100）和电磁热解机（200）内设有搅拌器（106）。

4.根据权利要求1所述的电磁热解污泥焚烧小型分布式处理系统，其特征在于：所述第一挡板（103）和第二挡板（203）均为耐高温不锈钢合金，能耐600℃以上。

5.根据权利要求1所述的电磁热解污泥焚烧小型分布式处理系统，其特征在于：所述燃烧室（500）内设有烟道（506），所述烟道（506）与工厂或者锅炉房连通。

6.根据权利要求1所述的电磁热解污泥焚烧小型分布式处理系统，其特征在于：所述燃烧室（500）内通有氧气。

7.根据权利要求1所述的电磁热解污泥焚烧小型分布式处理系统，其特征在于：还包括渣料处理装置（600），所述渣料处理装置（600）与渣料出口连通，所述渣料处理装置（600）中设有络合剂、惰性剂。

8.根据权利要求1所述的电磁热解污泥焚烧小型分布式处理系统，其特征在于：所述电磁干化机（100）和电磁热解机（200）的材质为耐高温不锈钢合金，能耐1000℃以上。

9.根据权利要求1所述的电磁热解污泥焚烧小型分布式处理系统，其特征在于：还包括油水分离装置（700），所述油水分离装置（700）上设有冷凝液进口、油液出口（402）和废水出口。

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