CN115403241A - 污泥干化系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污泥干化技术领域，公开了一种污泥干化系统，包括集热单元以及干化单元，所述集热单元具有气体通道，并能够使所述气体通道内的空气吸收热量并升高温度，所述气体通道包括设置于所述集热棚的外沿处的进风口，所述气体通道还设置有出风口，所述干化单元包括具有干化空间的外壳以及设置于所述干化空间内搬运组件，所述干化空间连通于所述气体通道的出风口，以使得气体能够经所述进风口流入所述气体通道，并驱动所述气体通道内的气体进入所述干化空间。通过上述技术方案，进而克服现有技术存在的对电力或热源依赖度较高，难以在边远地区建设的问题。

Description

污泥干化系统

技术领域

本发明涉及污泥干化技术领域，具体地涉及一种污泥干化系统。

背景技术

当前，随着社会的不断发展，全国的污水处理量和污泥产量逐年增加，随着环保政策的逐步收紧，生活废水和工业废水处理后产生的污泥均需要妥善处理，污泥干化是实现污泥减量化、无害化和资源化利用的关键手段。

目前，国内污泥干化工程所应用的干化工艺类型主要有：低温带式、卧式圆(转)盘式、高温带式、流化床式、薄层式、桨叶式等。但是上述干化设备均需要大量的能源供应，即使采用能量回收技术，其干化过程仍对能源供应有较高的依赖度。但是污泥干化过程中难以避免产生一定的粉尘、尾气，将对环境造成一定的污染，因此，污泥干化通常需远离城市中心等人员密集地区进行建设，但是这样的建设位置又导致能源供应变得更加困难，特别是电价昂贵、缺少热源的边远地区难以在经济性上取得平衡。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的对电力或热源依赖度较高，难以在边远地区建设的问题，提供一种污泥干化系统。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种污泥干化系统，包括集热单元以及干化单元，所述集热单元包括集热棚，所述集热棚的顶部设置有透光层，所述集热棚的底部设置有太阳能吸收层，所述透光层与所述太阳能吸收层之间设置有气体通道，以使得所述气体通道内的空气能够吸收热量并升高温度，所述气体通道包括设置于所述集热棚的外沿处的进风口，所述气体通道还设置有出风口，所述干化单元包括具有干化空间的外壳以及设置于所述干化空间内搬运组件，所述搬运组件能够沿所述干化空间的延伸方向搬运污泥，所述干化空间连通于所述气体通道的出风口，以使得气体能够经所述进风口流入所述气体通道，并驱动所述气体通道内的气体进入所述干化空间。

可选地，所述出风口的高度高于所述进风口。

可选地，所述太阳能吸收层底部还设置有蓄热层。

可选地，所述集热棚设置于房屋的顶部，所述房屋与所述集热棚之间设置有隔热层。

可选地，所述污泥干化系统还包括延伸通道，所述延伸通道的出口端与所述进风口相连通，所述延伸通道的入口端设置于所述房屋的底部。

可选地，所述延伸通道还包括设置于所述入口端的空气过滤件。

可选地，外壳从所述出风口向上倾斜延伸，与水平面形成角度为65°-90°。

可选地，所述外壳是狭长结构，并且能够设置于山体的斜坡上，所述集热棚能够设置于所述山体的山脚向阳面处。

可选地，所述干化单元还包括设置于所述搬运组件的起始端的污泥成型组件，所述污泥成型组件包括物料仓以及与所述物料仓相连通的成型机，所述成型机能够将物料仓输送的物料成型为设定的形状并输出。

可选地，所述物料仓与污泥输送组件相连通。

可选地，所述搬运组件包括传送带以及驱动所述传送带运动的驱动组件，所述搬运组件还包括多个间隔设置于所述传送带上的承托挡板。

可选地，所述污泥干化系统还包括与所述搬运组件的末端相连的收集组件，所述收集组件包括与所述搬运组件末端相连的物料滑道以及设置于所述物料滑道末端的收集料仓。

可选地，所述干化空间末端还设置有沿竖直方向延伸的通风塔。

可选地，所述通风塔内设置有引风机。

可选地，所述干化空间内设置有冷凝水排放组件。

通过上述技术方案，所述集热棚能够利用太阳能对其内部气体通道内的空气进行加热，使其中的空气密度降低，发生膨胀，由于集热棚的内部空气密度降低，因此，外部的空气可经气体通道的进风口流入集热棚内，推动空气向设置于出风口处的干化空间流动，加热后的空气进入所述干化空间后，将在烟囱效应的作用下，沿着干化空间向上快速运动，形成热气流，从而对干化空间内的污泥进行加热并带走蒸发出的水蒸气等物质，达到使污泥脱水干化的目的。

附图说明

图1是本发明所述的污泥干化系统的一种实施方式的结构示意图；

图2是本发明所述的污泥干化系统的一种实施方式的俯视布置图。

附图标记说明

10-集热棚，11-集热空间，12-透光层，13-太阳能吸收层，20-房屋，21-隔热层，30-延伸通道，31-空气过滤件，40-污泥成型组件，41-物料仓，42-成型机，50-污泥输送组件，60-搬运组件，71-外壳，72-冷凝水收集组件，81-物料滑道，82-收集料仓，90-通风塔，91-引风机，92-机房。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”通常是指装置或设备处于使用状态下的方位。需要说明的是，这仅是为了便于描述本发明，不应理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不应理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

在本发明中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本发明一方面提供一种污泥干化系统，包括集热单元以及干化单元，所述集热单元包括集热棚10，所述集热棚10的顶部设置有透光层12，所述集热棚10的底部设置有太阳能吸收层13，所述透光层12与所述太阳能吸收层13之间设置有气体通道11，以使得所述气体通道11内的空气能够吸收热量并升高温度，所述气体通道11包括设置于所述集热棚10的外沿处的进风口，所述气体通道11还设置有出风口，所述干化单元包括具有干化空间的外壳71以及设置于所述干化空间内搬运组件60，所述搬运组件60能够沿所述干化空间的延伸方向搬运污泥，所述干化空间连通于所述气体通道11的出风口，以使得气体能够经所述进风口流入所述气体通道11，并驱动所述气体通道11内的气体进入所述干化空间。

通过上述技术方案，如图1、2所示，所述集热棚10能够利用太阳能对其内部气体通道11内的空气进行加热，加热过程中，不仅仅使空气直接被太阳辐射加热，还通过底部的太阳能吸收层13在吸热的同时，对气体通道11内的空气进行加热，两者共同作用，进而达到较高的加热效率，并使空气温度能够提升至较高温度。空气在被加热后，其空气密度降低，体积发生膨胀，由于集热棚10的内部空气密度低于外部的空气密度，因此，外部的空气可经气体通道11的进风口流入集热棚11内，推动空气向设置于出风口处的干化空间流动，加热后的空气进入所述干化空间后，将在烟囱效应的作用下，沿着干化空间向上快速运动，形成热气流，气流的温度可达到60摄氏度以上，甚至在气候合适的时候能够达到更高的温度，空气流速能够达到4-15m/s，搬运组件的搬运速度，可随着空气流速的增加而适当提高，或随着空气流速的降低，适当降低运行速度。从而对干化空间内的污泥进行加热并带走蒸发出的水蒸气等物质，这一过程持续地打破待干化的污泥周围的蒸汽环境，使污泥中的水分不断地被蒸发出来，达到使污泥脱水干化的目的。在污泥干化的过程中，较高的空气流速起到了较为关键的作用。干化过程中，主要利用太阳能作为干化能源，在最大限度上减少了对电能或化石能源的依赖，更加清洁环保。在干化空间内，在不影响搬运组件以及干化流程的情况下，如干化空间的出口处等位置，也可加装涡轮机，从而通过气流推动涡轮机转动，从而产生电能，利用这一部分电能作为搬运组件60等部件的能源供给，从而进一步地减少装置对能源的依赖程度。但是在气温极低的情况下，本系统装置可能由于无法吸收到足够的热量而停止工作，即当干化空间内气体流速低于4m/s，和/或，干化空间内温度低于50摄氏度时，将由于干化效率过低而不适用于继续生产。

集热棚10可设置为水平或具有略微倾斜的角度，倾斜方向设置为从外沿处向出风口出逐渐升高。为了使得进入干化空间内的气体能够具有较高的气体流速，干化空间可设置为沿竖直方向延伸，也可设置为与水平方向具有较大的夹角，即干化空间设置为向上延伸即可。具体地，外壳71的高度可设置为200-300m。

需要说明的是，为了尽可能高效地加热气体通道11内的气体，集热棚10可设置为具有较大投影面积的布置形式，以尽可能地增大太阳能的吸收效率，同时降低气体通道11的高度，在吸热面积相同的情况下，减少需要加热的空气总量，从而使气体通道11内的单位体积的空气能够吸收更多的热量，从而达到更高的温度。以集热棚10为圆盘状作为实施方式为例，集热棚的半径可设置为气体通道11的高度的比值可设置为25:1。气体通道11内的空气温度更高则可进一步地加热待干化的污泥，对污泥干化更为有利。透光层12可采用如塑料薄膜、玻璃等材质进行制作。太阳能吸收层13可以为普通地面、水泥地面、沥青地面等常规形式，也可采用如黑色橡胶等具有较好吸热能力的材质制作。搬运组件60可为机械臂、传送带、搬运小车等实施方式，只要能够运输污泥并使其通过干化空间即可。

为了进一步地使气体通道11内的空气流向出风口，所述出风口的高度高于所述进风口，更具体地，斜率可设置为大于0.5％，优选地，设置为1％-5％。在条件允许的情况下，集热棚10可设置为中心高边缘低的形式，整体呈对称布置，出风口设置于集热棚10的中心位置，但是如受地形限制，集热棚10可能无法对称布置，甚至，出风口只能设置于集热棚的边缘的某个位置，此时，出风口只需设置于整个集热棚10的最高点即可。

另外，为了延长装置的运行时间，所述太阳能吸收层13底部还设置有蓄热层。蓄热层能够在白天太阳充足的时候，吸收热能，而当晚上阳光不足的时候，蓄热层能够将白天吸收的热能释放出来，对空气持续进行加热，从而延长装置的运行时间。

作为一种可选的实施方式，如图1、图2所示，所述集热棚10设置于房屋20的顶部，所述房屋20与所述集热棚10之间设置有隔热层21。集热棚10设置于房屋的顶部，一方面可以利用房屋闲置的顶面，节省建设费用，另一方面，房屋内可作为其他功能，如作为装设有的部分部件的设置空间。如图1所示，将搬运组件60的起始端设置在了房屋20内部。隔热层21的设置能够防止集热棚10内吸收的热量传入房屋内，不仅防止造成气体通道11内的热量散失，还能够防止房间内温度过高。为减少热空气进入干化空间后经外壳71发生热量散失，外壳71中也可设置有隔热层。另外，所述集热棚10可扩展至周围地面，所述地面设置吸热层及隔热层，以扩展集热棚10的吸热面积。

在具体的实施方式中，集热棚10中隔热层和蓄热层可根据情况同时设置或只设置两者中的一个。

为了尽可能地吸取温度较低的空气进入气体通道11，如图1所示，所述污泥干化系统还包括延伸通道30，所述延伸通道30的出口端与所述进风口相连通，所述延伸通道30的入口端设置于所述房屋20的底部。为了防止流入气体通道11内的空气带入飞灰、植物种子等杂质，如图2所示，所述延伸通道30还包括设置于所述入口端的空气过滤件31。空气过滤件31可为格栅板、空气滤网等形式，既能够过滤空气中的杂质，也能够避免小动物等误入空气通道11内。

作为一种可选的实施方式，如图1所示，完全竖直的外壳71，导致搬运组件60在搬运污泥通过干化空间时较为困难，污泥在搬运过程中可能发生脱落，为解决这一问题，外壳71可设置为从所述出风口向上倾斜延伸，具体地，与水平面形成角度为65°-90°。在这一角度范围内，相比完全竖直设置的干化空间，空气的流速并没有产生较为明显的下降，但是能够极大地方便搬运组件60的设置，并防止污泥从搬运组件60上滑落。

更进一步地，所述外壳71是狭长结构，并且能够设置于山体的斜坡上，所述集热棚10能够设置于所述山体的山脚向阳面处。通常的设置方案中，为了使外壳71能够稳定设置，通常需要对外壳71增设大量加固结构以及承重结构，防止其在自身重量的作用下发生倒塌，但无疑这样的设置方式将显著增加本系统装置的建造难度和费用，为了能够降低建造费用，所述外壳71是狭长结构，并且能够设置于山体的斜坡上，所述集热棚10能够设置于所述山体的山脚向阳面处。上述设置方式中，能够利用山体给外壳71提供支撑力避免其发生倒塌，因此能够极大地减少外壳71所需的支撑结构或加固结构，设置外壳71时，可根据选择合适的山体，直接使外壳71沿山体的斜坡建设。相应地，为避免山体的遮挡使得集热棚10减少太阳能的吸收，集热棚10可选择设置在山体的向阳面处。

作为一种具体的实施方式，如图1、图2所示，所述干化单元还包括设置于所述搬运组件60的起始端的污泥成型组件40，所述污泥成型组件40包括物料仓41以及与所述物料仓相连通的成型机42，所述成型机42能够将物料仓41输送的物料成型为设定的形状并输出。成型机42可将污泥加工成较小的条状、板状、颗粒状或网状等形状，优选加工成条状，使其在相同体积下能够具有较大的表面积，以能够充分的与热气流进行接触，加快污泥的干化进程。工作人员可通过设备或人工向物料仓41内持续地添加待处理的污泥。

具体地，如图1所示，所述物料仓41与污泥输送组件50相连通。污泥输送组件50可包括与物料仓41相连通的传送带、管线等能够连续输送物料的设备类型。

作为一种具体的实施方式，如图1所示，所述搬运组件60包括传送带以及驱动所述传送带运动的驱动组件，所述搬运组件60还包括多个间隔设置于所述传送带上的承托挡板。传送带可为网链式传送带，其上设置有能够使热空气通过的小孔，小孔直径需小于成型机42输出的物料尺寸，防止污泥从小孔处落出，传送带连续地通过成型机42的输出端，从而能够使成型后的污泥彼此间隔或连续地放置在传送带上。进一步地，由于干化空间的倾斜角度可能较大，此时，为防止污泥从传送带上滚落，可在传送带上间隔设置多个承托挡板，承托挡板可设置为垂直于传送带的传送方向延伸，即使污泥发生滚落也能够被承托挡板接住，并在承托挡板的带动下，继续沿干化空间移动。传送带的输送速度可设置为1-10cm/s。

更进一步地，所述干化空间内可设置有能够测量气体流速的气体流速传感器，搬运组件60还包括控制组件，气体流速传感器与控制组件电性连接，以能够将测量的气体流速传递给控制组件，控制组件与驱动传送带运动的驱动组件电性相连，控制组件能够控制驱动组件的输出功率从而控制传送带的传送速度。控制组件可根据气体流速传感器测量到的干化空间内的气体流速控制传送带的传送速度，例如，当气体流速减慢时，降低传送带的速度，当气体流速低于工作设定的界限值时，则可控制传送带停止传送。

为了方便物料的收集，如图1所示，所述污泥干化系统还包括与所述搬运组件60的末端相连的收集组件，收集组件可为简单的收集筐或者货车的车斗等形式，但由于外壳71的末端可位于较高的位置，在此处直接设置收集筐等结构并不利于干化后的污泥的转运，因此，所述收集组件还可包括与所述搬运组件60末端相连的物料滑道81以及设置于所述物料滑道81末端的收集料仓82。物料滑道81可设置于外壳71的底部，从而使物料从传送带的末端落下后，能够直接落入物料滑道81内，为避免污染物料滑道81，物料滑道81与物料的接触面上可设置有特氟龙等防粘材料涂层。通过物料滑道81使干化后的污泥重新落回较低位置的收集料仓82中。滑道可采用开放式或密闭管形式，根据具体情况确定。

更进一步地，所述干化空间末端还设置有沿竖直方向延伸的通风塔90。通风塔90内可设置有尾气处理装置等，以对尾气进行处理。但本系统装置中，干化温度一般在50～70℃，相对传统干化方式温度(110～190℃)较低，因此，这一温度远低于污泥中的有机质、有机挥发物等的挥发温度，也没有大量的对污泥进行搅拌等作业，因此，挥发相对于传统的高温干化处理方式，尾气较少，因此，尾气处理装置可根据实际情况设置。

另外，如图1所示，所述通风塔90内设置有引风机91。当干化空间内空气流速过低时，可启动引风机91从而加快空气流速，保证干化效果，通风塔90还可附属设置有机房92，其中可设置用于驱动引风机91的附属设备等。

由于对污泥的干化作用，主要是将水分从污泥中分离出来，因此，干化空间中可能存在大量水蒸气，为防止水蒸气再次冷凝并滴入污泥中，导致干化效果变差，可在干化空间中设置有冷凝水排放组件72，冷凝水排放组件72可包括设置于干化空间顶部的冷凝杆，水蒸气可冷凝在冷凝杆上，并沿冷凝杆流动，冷凝杆上可沿其延伸方向间隔设置有多个接水槽，接水槽与冷凝水的回收装置相连以将冷凝水排出干化空间。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型。包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种污泥干化系统，其特征在于，包括集热单元以及干化单元，所述集热单元包括集热棚(10)，所述集热棚(10)的顶部设置有透光层(12)，所述集热棚(10)的底部设置有太阳能吸收层(13)，所述透光层(12)与所述太阳能吸收层(13)之间设置有气体通道(11)，以使得所述气体通道(11)内的空气能够吸收热量并升高温度，所述气体通道(11)包括设置于所述集热棚(10)的外沿处的进风口，所述气体通道(11)还设置有出风口，

所述干化单元包括具有干化空间的外壳(71)以及设置于所述干化空间内搬运组件(60)，所述搬运组件(60)能够沿所述干化空间的延伸方向搬运污泥，所述干化空间连通于所述气体通道(11)的出风口，以使得气体能够经所述进风口流入所述气体通道(11)，并驱动所述气体通道(11)内的气体进入所述干化空间。

2.根据权利要求1所述的污泥干化系统，其特征在于，所述出风口的高度高于所述进风口。

3.根据权利要求1所述的污泥干化系统，其特征在于，所述太阳能吸收层(13)底部还设置有蓄热层。

4.根据权利要求1所述的污泥干化系统，其特征在于，所述集热棚(10)设置于房屋(20)的顶部，所述房屋(20)与所述集热棚(10)之间设置有隔热层(21)。

5.根据权利要求4所述的污泥干化系统，其特征在于，所述污泥干化系统还包括延伸通道(30)，所述延伸通道(30)的出口端与所述进风口相连通，所述延伸通道(30)的入口端设置于所述房屋(20)的底部。

6.根据权利要求5所述的污泥干化系统，其特征在于，所述延伸通道(30)还包括设置于所述入口端的空气过滤件(31)。

7.根据权利要求1所述的污泥干化系统，其特征在于，所述外壳(71)从所述出风口向上倾斜延伸，并且与水平面形成65°-90°的角度。

8.根据权利要求1所述的污泥干化系统，其特征在于，所述外壳(71)是狭长结构，并且能够设置于山体的斜坡上，所述集热棚(10)能够设置于所述山体的山脚向阳面处。

9.根据权利要求1所述的污泥干化系统，其特征在于，所述干化单元还包括设置于所述搬运组件(60)的起始端的污泥成型组件(40)，所述污泥成型组件(40)包括物料仓(41)以及与所述物料仓相连通的成型机(42)，所述成型机(42)能够将物料仓(41)输送的物料成型为设定的形状并输出。

10.根据权利要求8所述的污泥干化系统，其特征在于，所述物料仓(41)与污泥输送组件(50)相连通。

11.根据权利要求1所述的污泥干化系统，其特征在于，所述搬运组件(60)包括传送带以及驱动所述传送带运动的驱动组件，所述搬运组件(60)还包括多个间隔设置于所述传送带上的承托挡板。

12.根据权利要求1所述的污泥干化系统，其特征在于，所述污泥干化系统还包括与所述搬运组件(60)的末端相连的收集组件，所述收集组件包括与所述搬运组件(60)末端相连的物料滑道(81)以及设置于所述物料滑道(81)末端的收集料仓(82)。

13.根据权利要求1所述的污泥干化系统，其特征在于，所述干化空间末端还设置有沿竖直方向延伸的通风塔(90)。

14.根据权利要求1所述的污泥干化系统，其特征在于，所述通风塔(90)内设置有引风机(91)。

15.根据权利要求1所述的污泥干化系统，其特征在于，所述干化空间内设置有冷凝水排放组件(72)。

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