CN116553802B - 一种高效续批式污泥干化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效续批式污泥干化装置，包括外壳、驱动电机、两根间隔设置的搅拌轴以及设于每根搅拌轴上的多个桨叶，搅拌轴和设于搅拌轴上的桨叶均具有空心内腔且相互连通；搅拌轴的尾端连接排水装置，使得通入搅拌轴内的蒸汽冷凝成水后流入排水装置内，并将排水装置内的水输送到加热壳内，加热壳覆盖外壳。本发明将蒸汽输入搅拌轴内，对污泥进行间接加热，且蒸汽冷凝后的水温度高并输送至加热壳内，对外壳加热，实现了对蒸汽冷凝后的水利用，不仅节省了能耗，而且还提高了污泥的干化效率。

Description

一种高效续批式污泥干化装置

技术领域

本发明涉及污泥处理技术领域，具体涉及一种高效续批式污泥干化装置。

背景技术

随着我国污水产生量的增加和处理率的提高，城市污水处理厂的数量不断增长。截至2014年，全国城镇累计建成污水处理厂3622座，污水处理能力约1.53亿m3/d。活性污泥法及其衍生的改良工艺是目前最广泛应用于污水处理厂的技术，具有较高的有机物去除效果。在传统活性污泥法中，污水中50％至60％的有机碳会转化成二氧化碳，剩下的40％至50％会最终转化成生物污泥。据预测，我国2020年城市污水排放量将达到536亿m3/d，这将不可避免的导致副产物——污泥的产量达到6000-9000万吨(含水率为80％)。现行活性污泥法工艺的运行费用相对较高，其中剩余污泥处理和处置(包括污泥消解稳定化、脱水和焚烧等过程)占了30％至60％的比例，同时也伴随着二次污染的问题。剩余污泥处置已经成为了污水处理厂中的一个必须考虑的重要环节，如何做到污泥处置稳定化、减量化和无害化已经成为深受社会关注的重大课题，直接关系到我国环保事业以及污水处理的发展。

针对以上问题本发明公开了一种高效污泥干化装置，用于干化由市政污水处理厂、餐厨垃圾处理厂以及厨余垃圾处理厂由其厌氧系统产生的污泥，污泥粒径小于5mm，含水率高于80%，污泥PH不低于7，经过干化后污泥含水率低于30%。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种高效续批式污泥干化装置。

本发明公开了一种高效续批式污泥干化装置，包括外壳、驱动电机、两根间隔设置的搅拌轴以及设于每根所述搅拌轴上的多个桨叶，所述搅拌轴和设于所述搅拌轴上的所述桨叶均具有空心内腔且相互连通；

其中，所述搅拌轴的尾端连接排水装置，使得通入所述搅拌轴内的蒸汽冷凝成水后流入所述排水装置内，并将所述排水装置内的水输送到加热壳内，所述加热壳覆盖所述外壳。

优选的是，所述桨叶包括第一钢板、第二钢板、第三钢板、第四钢板和第五钢板，所述第一钢板和所述第五钢板均呈半扇形且间隔设置于所述搅拌轴上；

其中，所述第一钢板和所述第五钢板的短弧边与所述搅拌轴贴合连接，所述第一钢板和所述第五钢板的长弧边之间设有第二钢板，所述第三钢板和所述第四钢板分别设于所述第一钢板和所述第五钢板的两侧。

优选的是，所述桨叶焊接而成，且所述第一钢板和所述第五钢板的边缘侧高出焊缝30mm。

优选的是，还包括一控制所述驱动电机的控制器。

优选的是，所述外壳上设置有进料口和出料口且所述进料口和所述出料口处均设有电动阀，所述外壳内部顶端设有用于检测污泥状态的激光传感器和用于检测污泥干度的含水率测试传感器列阵，且所述控制器分别控制连接所述电动阀、所述激光传感器和所述含水率测试传感器列阵。

优选的是，所述含水率测试传感器列阵通过伸缩杆与所述外壳内壁连接，且所述含水率测试传感器列阵之间的传感器间隔200mm。

优选的是，所述外壳内设置有刮平装置，所述控制器控制连接所述刮平装置，所述刮平装置包括一刮板，所述外壳内壁上开设有滑道，所述刮板滑动设于所述滑道内。

优选的是，所述排水装置内设有一与所述控制器控制连接的液位传感器，且所述排水装置的出水管处设有与所述控制器控制连接的控制阀。

优选的是，所述驱动电机的输出轴上设有与所述控制器连接的角度传感器。

优选的是，所述搅拌轴倾斜设置，其靠近进料口的一端高于靠近所述出料口的一端。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明将蒸汽输入搅拌轴内，对污泥进行间接加热，且蒸汽冷凝后的水温度高并输送至加热壳内，对外壳加热，实现了对蒸汽冷凝后的水利用，不仅节省了能耗，而且还提高了污泥的干化效率。

附图说明

图1为本发明高效续批式污泥干化装置的结构图；

图2为本发明高效续批式污泥干化装置另一视角的结构图；

图3为本发明高效续批式污泥干化装置中桨叶的结构图；

图4为本发明高效续批式污泥干化装置中桨叶焊接缝局部图；

图5为本发明高效续批式污泥干化装置中排水装置的结构图；

图6为本发明高效续批式污泥干化装置中加热壳内部管道结构图；

图7为本发明高效续批式污泥干化装置中刮平装置的结构图；

图8为本发明高效续批式污泥干化装置中含水率测试传感器列阵的局部图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：

参照图1和2，本发明公开了一种高效续批式污泥干化装置，包括外壳5、驱动电机、两根间隔设置的搅拌轴4以及设于每根搅拌轴4上的多个桨叶3，搅拌轴4和设于搅拌轴4上的桨叶3均具有空心内腔且相互连通；外壳5上设置有进料口1和出料口2且进料口1和出料口2处均设有电动阀，外壳5内部顶端设有用于检测污泥状态的激光传感器6和用于检测污泥干度的含水率测试传感器列阵8；

其中，搅拌轴3的尾端连接排水装置9，使得通入搅拌轴3内的蒸汽冷凝成水后流入排水装置9内，并将排水装置9内的水输送到加热壳内，加热壳覆盖外壳5。

在本实施例中，还包括一控制器，控制器分别控制连接驱动电机、电动阀、激光传感器6和含水率测试传感器列阵8。

参照图3，桨叶3由五块钢板焊接而成为一带有倾斜角度的扇形板，其包括第一钢板31、第二钢板32、第三钢板33、第四钢板34和第五钢板35，第一钢板31和第五钢板35均呈半扇形且间隔设置在搅拌轴4上；

其中，第一钢板31和第五钢板35的短弧边与搅拌轴4贴合连接，第一钢板31和第五钢板35的长弧边之间设有第二钢板32，第三钢板33和第四钢板34分别设于第一钢板31和第五钢板35的两侧。第一钢板31和第五钢板35的边缘侧高出焊缝30mm，焊缝采用三角形焊缝，焊缝高度20mm，在装置运行过程中由于污泥由一定的粘度粘连在钢板上，以保护焊缝磨损，如图4所示。

参照图2，本申请将蒸汽通入搅拌轴4和桨叶3内对污泥进行间接加热，加热后冷却的冷凝水排入排水装置9，排水装置9与搅拌轴4的内腔连通。

进一步地，搅拌轴4倾斜设置，其靠近进料口1的一端高于靠近出料口2的一端，而排水装置9与搅拌轴4的低的一端连通，冷凝水自动流入排水装置9中。

参照图5，排水装置9内设有一与控制器控制连接的液位传感器，且排水装置9的出水管处设于与控制器控制连接的控制阀。

具体地，排水装置9为一水箱，在水箱内设置高液位计、低液位，当冷凝水与高液位计接触时，高液位计输出信号，开启控制阀91，进行排水，当液位低于低液位计时，低液位计输出信号关闭控制阀91，低液位计位置高于出水管，确保无蒸汽排出。由于所选蒸汽为饱和水蒸气并有一定的压力，因此冷凝水的温度较高，冷凝水出口与外壳5的加热管道相连接，利用余热对污泥进一步加热；外壳5外设有加热壳，该加热壳内设有有矩形管道，采用逆流式的换热方式布置在外壳5外侧，如图6所示。

参照图7，外壳5内设置有用于整平进料污泥的刮平装置10，刮平装置10包括一刮板13，外壳5内壁上开设有滑道12，刮板13滑动设于滑道12内，其还包括驱动刮板13运动的驱动器，其也可以直接采用直线滑轨，在该直线滑轨的滑块上设置刮板13。

具体地，激光传感器6采用笛卡尔坐标对设备内物料的堆积进行三维建模，采用图形比对的方式控制搅拌轴4转动和刮平装置10的移动来实现污泥的均匀布置且不能超过滑道的高度，其选用外壳5内部一角作为坐标定位点11。

建模理论如下：

x=rsinθcosφ；

y=rsinθsinφ；

z=rcosθ；

X=x+Lx；

Y=y+Ly；

Z=z+Lz；

其中：r为激光照射到物料与xoy坐标系原点的距离；θ为激光束与z轴的夹角；φ为激光束在xoy平面的投影与x轴的夹角；Lx，Ly，Lz为XOY坐标系各个轴到污泥间的距离来约束污泥的边界。

参照图8，含水率测试传感器列阵8通过传感器阵列架82与外壳5内壁连接，而传感器位于与传感器阵列架82连接的伸缩杆81上，且含水率测试传感器列阵8之间的传感器间隔200mm。伸缩杆81上设置有防撞探头。即传感器位于伸缩杆81上，插入污泥后每隔200mm对污泥进行一次干度检测，传感器伸缩杆81设置有防撞探头，用于避开内部的桨叶3，传感器所测定的干度值为TS值，形成TS值数据分布并计算平均值；并与所输入的干度平均值进行比对，差值小于2%为合格，并输出相关信号。

进一步地，驱动电机的输出轴上设有与控制器连接的角度传感器7。当搅拌轴4转到一定角度时，保证伸缩杆81与桨叶3和搅拌轴4没有干涉的时候，对污泥进行多层、多点测试，检测值若低于设定值，继续对污泥进行加热；若测试区域前段低于设定值，则进行正转后再次进行倒转，加热到设定时间后需进行测试，同时激光传感器6对污泥分布进行检测，根据激光传感器6检测状态进行正反装调整。

本装置干化的工序包括预热热工序、进料加热工序、干度测试工序、排水工序、出料工序，5道工序对污泥进行续批式加热，具体步骤如下：

预热工序，首先向搅拌轴4和桨叶3通入蒸汽，进行整体预热，预热到一定温度后开启进料加热工序；

进料加热工序在预热工序之后进行过，设备预热到一定温度，控制器开启进料口1处电动阀将市政污泥输送如入外壳5中，在进料过程中激光传感器6实时对进料污泥状态进行建模并更新，更新频率为1次/分钟，进料的同时开启驱动电机进行转动，当进料量达到额定进料量时，关闭进料口1处电动阀，刮平装置10根据比对模型对污泥进行滑动均布，当污泥达到均布状态时，搅拌轴4进行正反转运动以均匀的对物料进行加热，转动频率2r/min，正转1分钟，间歇10分钟，倒转2分钟间歇10分钟，时间及转速可调，交替1次为1周期。排水可利用间歇时间进行排水，由于轴设置有一定的坡度，因此采用自流的方式将水排入排水装置9的水箱，同时利用间歇时间进入下一个工序；

进入干度测试工序，每隔一定时间，含水率测试传感器列阵8需要对污泥干化机中的物料进行干度测试，含水率测试采用多个测试仪器做成列阵平均分配在外壳5内部顶部，测试仪器带有可伸缩的监测探杆，当桨叶3、搅拌轴4转到一定角度时，保证测试仪的可伸缩探测杆与桨叶3和搅拌轴4没有干涉的时候，对外壳5内的污泥进行多层、多点测试，检测值若低于设定值，继续对污泥进行加热；若测试区域前段低于设定值，进行正转后再次进行倒转，加热到设定时间后进行测试，同时激光传感器6对污泥分布进行检测，根据激光传感器6检测状态搅拌轴4进行正反装调整；当测试数据均高于设定值时，进入下一个工序；

经过干度测试工序后，进入出料工序，开启出料口2处电动阀，激光传感器6进行实时监测，经过桨叶3的推动作用，进行出料；出料完成后激光传感器6输出空仓信号；然后进入进料工序，如此循环往复。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高效续批式污泥干化装置，其特征在于，包括外壳、驱动电机、控制所述驱动电机的控制器、两根间隔设置的搅拌轴以及设于每根所述搅拌轴上的多个桨叶，所述搅拌轴和设于所述搅拌轴上的所述桨叶均具有空心内腔且相互连通；

其中，所述搅拌轴的尾端连接排水装置，使得通入所述搅拌轴内的蒸汽冷凝成水后流入所述排水装置内，并将所述排水装置内的水输送到加热壳内，所述加热壳覆盖所述外壳；所述排水装置内设有一与所述控制器控制连接的液位传感器，且所述排水装置的出水管处设有与所述控制器控制连接的控制阀；

所述外壳上设置有进料口和出料口且所述进料口和所述出料口处均设有电动阀，所述外壳内部顶端设有用于检测污泥状态的激光传感器和用于检测污泥干度的含水率测试传感器列阵，且所述控制器分别控制连接所述电动阀、所述激光传感器和所述含水率测试传感器列阵；

所述含水率测试传感器列阵通过伸缩杆与所述外壳内壁连接，且所述含水率测试传感器列阵之间的传感器间隔200mm；

所述外壳内设置有刮平装置，所述控制器控制连接所述刮平装置，所述刮平装置包括一刮板，所述外壳内壁上开设有滑道，所述刮板滑动设于所述滑道内；

所述搅拌轴倾斜设置，其靠近所述进料口的一端高于靠近所述出料口的一端。

2.根据权利要求1所述的高效续批式污泥干化装置，其特征在于，所述桨叶包括第一钢板、第二钢板、第三钢板、第四钢板和第五钢板，所述第一钢板和所述第五钢板均呈半扇形且间隔设置于所述搅拌轴上；

其中，所述第一钢板和所述第五钢板的短弧边与所述搅拌轴贴合连接，所述第一钢板和所述第五钢板的长弧边之间设有第二钢板，所述第三钢板和所述第四钢板分别设于所述第一钢板和所述第五钢板的两侧。

3.根据权利要求2所述的高效续批式污泥干化装置，其特征在于，所述桨叶焊接而成，且所述第一钢板和所述第五钢板的边缘侧高出焊缝30mm。

4.根据权利要求1所述的高效续批式污泥干化装置，其特征在于，所述驱动电机的输出轴上设有与所述控制器连接的角度传感器。