CN114751618A - 一种污泥低温干化系统及干化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种污泥低温干化系统及干化方法，干化系统包括：污泥输送装置，与污泥输送装置相连接的造粒机，与造粒机相连接的低温输送装置，低温输送装置的出口处设有锤破机构；低温输送装置的出料口与粉碎机相连接；粉碎机的出料口与螺旋输送设备相连接；螺旋输送设备的出料口与热泥仓相连接；热泥仓的出料口与机械脱水设备相连接；低温输送装置和粉碎机的冷气进口与涡流管设备的冷端出口相连接，螺旋输送设备、热泥仓和机械脱水设备的热空气进口与涡流管设备的热端出口相连接。本发明通过涡流管将常态的压缩空气转换为冷气源和热气源，清洁安全无污染，能量利用率高，设备简单易维护保养，运行过程简单，干化效率高，低成本高收益。
Description
技术领域
本发明属于污泥干化技术领域，具体涉及一种污泥低温干化系统及干化方法。
背景技术
随着人类生产、生活的加剧，污水污泥的体量飞速增长，城镇污水处理厂污泥是污水处理的产物，主要来源于初次沉淀池、二次沉淀池等工艺环节。污泥中含有对环境有害的不易清除的污染物，如果不能妥善的处理或处置，不仅直接影响到工业生产的运行，更重要的是会给环境带来严重的二次污染。随着环保政策的加码，污泥无害化处理处置不断受到重视，如何安全、经济、有效地处理污泥是国内外环境保护部门所共同面临的难题。
污泥干化作为污泥无害化处理处置中的重要一环，其可靠性、经济性直接影响后续处置过程的可靠性和经济性。污泥脱水干化可分为：自然干化、机械脱水和热干化。自然干化受气候、场地等因素制约，基本已经不能适应污泥量日益增多的今天。污泥机械脱水出泥含水率高，无法满足后续污泥处置过程对含水率的要求，只能作为污泥其它干化手段的预处理。热干化效率高、处理量大、自动化程度高，但蒸发大量的水势必需要消耗大量热能，不仅能耗高，过程中还产生大量的有毒有害气体。
近年，污泥低温干化技术逐渐受到青睐，但其干化过程中降低温度的同时也限制了污泥中水分的蒸发量。专利文献CN105461182A公开了一种生物污泥减量化方法，该方法集曝气、超声处理、水解、厌氧发酵、调理、浓缩、制冷处理、解冻、抽真空技术于一体，可以对污泥进行减量化处理，但该技术具有减量周期长、成本过高、操作不方便、需额外添加药剂、减量后污泥PH高的缺点。专利文献CN102815848A和专利文献CN105330111A分别公开了一种剩余污泥高效干化方法，将厌氧发酵、真空预压和冷冻干燥技术相结合，可以有效地真空抽走污泥中的结合水；但该方法的干化周期超长，具有成本过高、需额外添加药剂、操作不方便、干化效果不理想等缺点。专利文献CN110255846A一种污水处理剩余活性污泥低温干化的方法，通过污泥解冻与初步脱水装置、污泥脱水设备、污泥风干装置的配合，使污泥连续脱水风干，不需额外添加药剂，且缩短了污泥干化周期，干化效果明显；但仍存在设备复杂、过程能耗较大等问题。因此如何经济、环保的对污泥进行低温干化处理，是亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提出一种污泥低温干化系统及干化方法，以解决现有污泥干化设备能耗高、设备投资大、运行成本高等问题。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
本发明的一种污泥低温干化系统，其特征在于，包括：污泥输送装置，与所述污泥输送装置相连接的造粒机，与所述造粒机的出料口相连接的低温输送装置，所述低温输送装置的出口处设有锤破机构；所述低温输送装置的出口端与粉碎机的进料口相连接；所述粉碎机的出料口通过管道与螺旋输送设备的进料口相连接；所述螺旋输送设备的出料口与热泥仓的进料口相连接；所述热泥仓的出料口与机械脱水设备的进料口相连接；所述低温输送装置和所述粉碎机的冷气进口分别与涡流管设备的冷端出口相连接，所述螺旋输送设备、热泥仓和机械脱水设备的热空气进口分别与所述涡流管设备的热端出口相连接。
优选地，所述低温输送装置为设置在密闭低温空间内的多级式输送带构成，所述多级输送带由从上至下设置的若干层级金属输送带构成，各层级金属输送带之间首尾交错安装，上一层级输送带的尾端对应下一层级输送带的首端，确保上一层级掉落的粒料全部落入下一层级；所述锤破机构设置在最下一层级金属输送带的尾端，让物料脱离输送带及初步破碎。
优选地，所述热泥仓是由同轴叠套的外箱体和内箱体构成的双层箱式料仓，所述内箱体内设有若干个破拱螺旋机构，顶部进料，底部出料；所述破拱螺旋机构的中空轴与所述涡流管设备的热端出口连接。所述外箱体和内箱体之间的夹层空间与所述涡流管设备的热端出口相连接，为所述热泥仓提供热源。
本发明的一种污泥低温干化方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，污泥通过输送装置运送至造粒机，造粒机将污泥切割成小颗粒或薄片状的污泥粒；
S2，污泥粒进入密闭的低温输送装置，在不低于-20℃的低温空气下完全冷冻，在低温输送装置的出口端被锤破机构进行初步破碎并剥离；涡流管设备的冷端气源为低温输送装置提供低温空气；
S3，冷冻污泥粒进入破碎机被粉碎成为污泥粉末；
S4，污泥粉末进入被持续加热的螺旋输送设备中，在吸热融化过程中被输送入热泥仓中；涡流管设备的热端气源对螺旋输送设备进行加热；
S5，污泥粉末在热泥仓中被搅拌加热至80℃以上，然后输送到机械脱水设备中脱水，得到最终的干污泥。
优选地，所述低温输送装置内设有若干个呈上下结构、首尾交错安装的金属输送带，污泥粒从所述低温输送装置的顶端入口进入，从上往下经过多级输送带，逐级降温直至完全冷冻，污泥粒从最底层的输送带开始依次铺满全部输送带，所述涡流管设备的冷端为所述低温输送装置持续供应-30～-20℃的冷空气，当全部输送带上的污泥粒都完全冷冻后，再逐级开始将污泥转运至下一步骤。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的设备简单易维护保养，运行过程简单，故障率小。本发明以压缩空气为气源，通过涡流管将常态的压缩空气转换为冷气源（低于-20℃）和热气源（不低于100℃），气源取材简便，能源清洁、安全无污染；通过冷端气源先对污泥完全冷冻，再用热端气源对冷冻并破碎的污泥加热并初步脱水后，热污泥进入被热端气源加热过的板框压滤机压滤脱水，能量利用率高，干化效率高，低成本高收益。
附图说明
图1为本发明的污泥低温干化系统的示意图；
图2为低温输送装置的多级输送带示意图；
图3为热泥仓的结构示意图；
图中，1-污泥输送装置、2-造粒机、3-低温输送装置、4-粉碎机、5-螺旋输送设备、6-热泥仓、7-污泥输送泵、8-机械脱水设备、10-涡流管设备，30-金属输送带、31-锤破机构、32-刮泥板；60-外箱体，61-内箱体，62-夹层空间，63-破拱螺旋机构。
所附附图并非按照比例绘制，旨在展示本发明的基本原理和基本结构，附图中的各结构特征和部件均采用了简化的画法。本发明技术方案所覆盖的实施方式也不限于所附附图所举实施方式和实施例。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种污泥低温干化系统，其特征在于，包括：污泥输送装置1，与所述污泥输送装置1相连接的造粒机2，与所述造粒机2的出料口相连接的低温输送装置3，所述低温输送装置3的出口处设有锤破机构31；所述低温输送装置3的出口端与粉碎机4的进料口相连接；所述粉碎机4的出料口通过管道与螺旋输送设备5的进料口相连接；所述螺旋输送设备5的出料口与热泥仓6的进料口相连接；所述热泥仓6的出料口与机械脱水设备8的进料口相连接；所述低温输送装置3和所述粉碎机4的冷气进口分别与涡流管设备10的冷端出口相连接，所述螺旋输送设备5、热泥仓6和机械脱水设备8的热空气进口分别与所述涡流管设备10的热端出口相连接。
优选地，如图2所示，所述低温输送装置3为设置在密闭低温空间内的多级式输送带构成，所述多级输送带由从上至下设置的若干层级金属输送带30构成，各层级金属输送带之间首尾交错安装，上一层级输送带的尾端对应下一层级输送带的首端，确保上一层级掉落的粒料全部落入下一层级；所述锤破机构31设置在最下一层级金属输送带的尾端，让物料脱离输送带及初步破碎。
优选地，为防止粒料冷冻粘结在输送带上，各层级所述输送带的尾端设有刮泥板32。
优选地，所述低温输送装置3的外部设有保温装置和冷气输送装置，冷气为上进下出，输送污泥粒之前应对各级输送带进行预冷，运行过程中持续供冷，保持内部冷冻温度。
优选地，所述螺旋输送设备5、热泥仓6和机械脱水设备8分别设有污水口，与排污水管道相连接。
优选地，所述螺旋输送设备5为空心螺旋式输送机，螺旋叶片为两片螺旋叶片焊接而成；所述螺旋输送设备5以最大高度差不超过200mm倾斜安装，方便冷凝水排出。
优选地，如图3所示，所述热泥仓6是由同轴叠套的外箱体60和内箱体61构成的双层箱式料仓，所述内箱体61内设有若干个破拱螺旋机构63，顶部进料，底部出料；所述破拱螺旋机构63的中空轴与所述涡流管设备10的热端出口连接。污泥在热泥仓中容易拱起来不往下掉，所述破拱螺旋机构63用于破除污泥拱拱起不下落的问题，促使污泥更快更容易掉落。
优选地，为保证破桥的同时能及时排出冷凝水，所述外箱体60和内箱体61之间的夹层空间62设有进出口，其进口位于所述热泥仓6的上部并与所述涡流管设备10的热端出口相连接，为所述热泥仓6提供热源，其出口位于所述热泥仓6的下部。所述热泥仓6初次使用前应预热，使用过程中持续供热。
优选地，所述机械脱水设备8为可被加热和加压的板框式压滤机或高压污泥压榨机，热端气源在持续加热机械脱水设备8的同时，也向其施加压力，共同挤压热污泥达到理想的脱水效果。
优选地，所述热泥仓6与所述机械脱水设备8之间还设有污泥输送泵7。
优选地，所述涡流管设备10由若干个并列的涡流管组成，从涡流管的压缩空气进口与外部空压设备相连接，为其输入通用压力的压缩空气，通过涡流管转换，其冷端产生冷空气（在干燥空气的前提下最低温度可达-46℃），其热端产生热空气（最高温度可达127℃）；可以通过热端的调节阀来调节气体的流量和冷端温度的高低，以及输入的压缩空气和产出的冷气比。
实施例1
位于四川的污泥处理项目，处理量为50t/d。
涡流管作为产生冷热源的元器件，0.7MPa的压缩空气作为动力源；选用40H涡流管6支作为初步冷却和初步解冻的热源，冷端零下20℃用于初步冷冻污泥粒，热端用于螺旋加热初步加热污泥及解冻污泥，单支涡流管耗气量为1.13m³/min；5支制冷涡流管（仅有冷端没有热端），冷端温度零下40℃，用于初步冷冻的污泥粒完全冷冻；8支制热涡流管（仅有热端没有冷端），热端温度110℃，将板框压滤机的物料接触部分及初步冷却后的污泥加热至80℃。上述涡流管总的耗气量为21.47m³/min，压力为0.7MPa，压缩空气从现场压缩空气主管道取气。干化前的污泥含水率在65%，干化后的污泥含水率在35%～40%。
设备占地面积100㎡，无大型设备，运行维护保养简单，干化效率高，无污染。现场噪音略大（涡流管排气声音较大）。项目设备总投资：120万（含涡流管5万）；运行成本：3人次/天（单人三班倒），200*3*30=18000元/月，压缩空气耗量：23m³/h；电耗量：40KW/H。
Claims (10)
1.一种污泥低温干化系统，其特征在于，包括：污泥输送装置（1），与所述污泥输送装置（1）相连接的造粒机（2），与所述造粒机（2）的出料口相连接的低温输送装置（3），所述低温输送装置（3）的出口处设有锤破机构（31）；所述低温输送装置（3）的出口端与粉碎机（4）的进料口相连接；所述粉碎机（4）的出料口通过管道与螺旋输送设备（5）的进料口相连接；所述螺旋输送设备（5）的出料口与热泥仓（6）的进料口相连接；所述热泥仓（6）的出料口与机械脱水设备（8）的进料口相连接；所述低温输送装置（3）和所述粉碎机（4）的冷气进口分别与涡流管设备（10）的冷端出口相连接，所述螺旋输送设备（5）、热泥仓（6）和机械脱水设备（8）的热空气进口分别与所述涡流管设备（10）的热端出口相连接。
2.根据权利要求1所述的污泥低温干化系统，其特征在于，所述低温输送装置（3）为设置在密闭低温空间内的多级式输送带构成，所述多级输送带由从上至下设置的若干层级金属输送带（30）构成，各层级金属输送带之间首尾交错安装；所述锤破机构（31）设置在最下一层级金属输送带的尾端。
3.根据权利要求2所述的污泥低温干化系统，其特征在于，各层级所述金属输送带的尾端设有刮泥板（32）。
4.根据权利要求1所述的污泥低温干化系统，其特征在于，所述低温输送装置（3）的外部设有保温装置和冷气输送装置；所述螺旋输送设备（5）、热泥仓（6）和机械脱水设备（8）分别设有污水口，与排污水管道相连接。
5.根据权利要求1所述的污泥低温干化系统，其特征在于，所述螺旋输送设备（5）为空心螺旋式输送机，螺旋叶片为两片螺旋叶片焊接而成；所述螺旋输送设备（5）以最大高度差不超过200mm倾斜安装。
6.根据权利要求1所述的污泥低温干化系统，其特征在于，所述热泥仓（6）是由同轴叠套的外箱体（60）和内箱体（61）构成的双层箱式料仓，所述内箱体61内设有若干个破拱螺旋机构（63），顶部进料，底部出料；所述破拱螺旋机构（63）的中空轴与所述涡流管设备（10）的热端出口连接；
所述外箱体（60）和内箱体（61）之间的夹层空间（62）设有进出口，其进口位于所述热泥仓（6）的上部并与所述涡流管设备（10）的热端出口相连接，其出口位于所述热泥仓（6）的下部。
7.根据权利要求1所述的污泥低温干化系统，其特征在于，所述机械脱水设备（8）为可被加热和加压的板框式压滤机或高压污泥压榨机；所述热泥仓（6）与所述机械脱水设备（8）之间还设有污泥输送泵（7）。
8.根据权利要求1所述的污泥低温干化系统，其特征在于，所述涡流管设备（10）由若干个并列的涡流管组成，涡流管的压缩空气进口与外部空压设备相连接。
9.一种污泥低温干化方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，污泥通过输送装置运送至造粒机，造粒机将污泥切割成小颗粒或薄片状的污泥粒；
S2，污泥粒进入密闭的低温输送装置，在不低于-20℃的低温空气下完全冷冻，在低温输送装置的出口端被锤破机构进行初步破碎并剥离；涡流管设备的冷端气源为低温输送装置提供低温空气；
S3，冷冻污泥粒进入破碎机被粉碎成为污泥粉末；
S4，污泥粉末进入被持续加热的螺旋输送设备中，在吸热融化过程中被输送入热泥仓中；涡流管设备的热端气源对螺旋输送设备进行加热；
S5，污泥粉末在热泥仓中被搅拌加热至80℃以上，然后输送到机械脱水设备中脱水，得到最终的干污泥。
10.根据权利要求9所述的污泥低温干化方法，其特征在于，所述低温输送装置内设有若干个呈上下结构、首尾交错安装的金属输送带，污泥粒从所述低温输送装置的顶端入口进入，从上往下经过多级输送带，逐级降温直至完全冷冻，污泥粒从最底层的输送带开始依次铺满全部输送带，所述涡流管设备的冷端为所述低温输送装置持续供应-30～-20℃的冷空气，当全部输送带上的污泥粒都完全冷冻后，再逐级开始将污泥转运至下一步骤。
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| CN202210177889.5A CN114751618A (zh) | 2022-02-25 | 2022-02-25 | 一种污泥低温干化系统及干化方法 |
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| CN (1) | CN114751618A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115590222A (zh) * | 2022-10-17 | 2023-01-13 | 广东容大生物股份有限公司（Cn） | 一种饲料添加剂颗粒制备方法及制粒抛丸设备 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104140188A (zh) * | 2014-08-04 | 2014-11-12 | 饶宾期 | 节能型污水污泥无害化处理方法 |
| CN209602347U (zh) * | 2018-12-11 | 2019-11-08 | 上海和惠生态环境科技有限公司 | 一种半干污泥破拱装置 |
| AU2020101994A4 (en) * | 2020-08-26 | 2020-10-01 | Fudan University | A deep dehydration device for low-temperature drying of cyanobacteria and method thereof |
| CN112159075A (zh) * | 2020-09-27 | 2021-01-01 | 苏州市相城环保技术有限公司 | 污泥冷冻脱水装置及污泥脱水方法 |
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2022
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