CN203768195U - 生物干化耦合除湿热泵翻板塔式污泥干化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种生物干化耦合除湿热泵机组翻板塔式污泥干化系统，包括立式发酵塔，所述的立式发酵塔的顶部设有进料口，底部设有成品输出机构，在所述的立式发酵塔内部由上至下设有若干层翻板结构形成多层发酵仓，还包括由蒸发器、压缩机、冷凝器和节流装置首尾相连接组成的除湿热泵机组，在所述的发酵仓的一侧设有与蒸发器连通的出风口，以及，在所述的发酵仓的另一侧设有与所述冷凝器连通的进风口以形成一个除湿回路。本实用新型提供污泥干化效果好、能耗低、适于连续化操作的生物干化耦合除湿热泵翻板塔式污泥干化系统。

Description

生物干化耦合除湿热泵翻板塔式污泥干化系统

技术领域

本实用新型涉及有机含水城镇污水处理厂脱水干燥领域，属于固体废弃物处理领域，特别是一种生物干化耦合除湿热泵翻板塔式污泥干化系统。

背景技术

随着污水处理量的急剧增大，污泥产量迅速增加。污泥黏性大，水分难以脱除，经重力浓缩、机械脱水后含水率仍高达85％，其处理处置费用占整个污水厂运行费用逐年增大，污泥的处理处置已成为环境领域的难点。

污泥有机物含量较高，具有较高的经济价值，但含水率较高，限制了其后续处理处置及资源化利用。2008年开始实施的《生活垃圾填埋场污染物控制标准》要求生活污水厂污泥经处理后含水率小于60％可进入垃圾填埋场处置需要进行预处理，污泥堆肥适宜的含水率为50％～60％，污泥焚烧的适宜含水率为50％左右时，因此经机械脱水后的污泥难以直接进行卫生填埋、堆肥、焚烧，需要对其进行干燥，使其含水率降低到50％以下，有利于后续处理处置及资源化利用。

目前污泥干化主要采用物理热干燥的方式，需要消耗化石燃料，对于直接热干燥，干化停留时间长、能耗大且热效率不高，同时产生大量尾气，给后续处理造成了负担，另外各种水分与污泥颗粒结合力差别较大，其干燥特性与晶体不同，导致间壁热干燥，污泥容易结块、粘壁，致使传热效率急剧下降，并且热干化方式耗能太高，在实际工程中运行成本高昂。

此外，近年来还兴起通过生物好氧干化工艺进行污泥干化，该生物好氧干化工艺是比较经济的污泥干化方法，但生物工艺运行条件随污泥的性质、气候条件会发生变化，如果生物好氧干化工艺运行条件不能与污泥的性质及当地的气候条件相适应，就不能得到良好的干化效果，选取适宜的干化工艺得到最佳的工艺组合，对于实现污泥处理系统的优化是十分必要的。

实用新型内容

本实用新型提供一种污泥干化效果好、能耗低、适于连续化操作的生物干化耦合除湿热泵翻板塔式污泥干化系统。

本实用新型提供的技术方案为：一种生物干化耦合除湿热泵机组翻板塔式污泥干化系统，包括立式发酵塔，所述的立式发酵塔的顶部设有进料口，底部设有成品输出机构，在所述的立式发酵塔内部由上至下设有若干层翻板结构形成多层发酵仓，还包括由蒸发器、压缩机、冷凝器和节流装置首尾相连接组成的除湿热泵机组，在所述的每一层发酵仓的一侧设有与蒸发器连通的出风口，以及，在所述的每一层发酵仓的另一侧设有与所述冷凝器连通的进风口以形成一个除湿回路。

上述的生物干化耦合除湿热泵机组翻板塔式污泥干化系统中，还包括机械脱水设备、搅拌混合设备和原料输送机构，所述的机械脱水设备用于将污泥脱水，所述的污泥依次经过机械脱水设备、搅拌混合设备和原料输送机构后分布在发酵仓内。

上述的生物干化耦合除湿热泵机组翻板塔式污泥干化系统中，所述的每一层翻板结构都连接有旋转驱动装置。

上述的生物干化耦合除湿热泵机组翻板塔式污泥干化系统中，所述的每一翻板结构由多块翻板并列组成并且在各翻板结构上均设有通风孔隙；所述的每一旋转驱动装置包括相互连接的旋转驱动轴和电机，并且，所述的电机设置在所述的立式发酵塔的外侧，以及，所述的旋转驱动轴设置在立式发酵塔内并与相应的翻板结构的翻板连接。

上述的生物干化耦合除湿热泵机组翻板塔式污泥干化系统中，所述的立式发酵塔的顶部还设有除臭抽风设备，所述的除臭抽风设备用于将塔顶的气体从塔顶抽出。

上述的生物干化耦合除湿热泵机组翻板塔式污泥干化系统中，所述冷凝器的入口还设有新风补给设备，所述的新风补给设备与冷凝器连接。

上述的生物干化耦合除湿热泵机组翻板塔式污泥干化系统中，还包括布料器，所述的布料器设在所述的进料口。

上述的生物干化耦合除湿热泵机组翻板塔式污泥干化系统中，还包括PLC控制器、温度感应器和湿度感应器，所述的温度感应器、湿度感应器分别与PLC控制器相连，所述的温度感应器和湿度感应器设置在所述的立式发酵塔内。

与传统的污泥干化工艺相比，本实用新型所提出的污泥干化系统将立式发酵塔、污泥生物有氧干化技术与除湿热泵机组进行结合，利用除湿热泵机组吸收生物好氧干化过程中所发出的大量热量，提高能源利用效率。同时本方案采用立式发酵塔而不是传统的卧式发酵装置，每层翻板上都有若干个通风孔隙，可以保证好氧细菌能够在适宜的氧气环境下进行发酵，与此同时，污泥定期的从上一发酵仓落入下一发酵仓，这一过程达到了污泥再次混合松动的目的，并与通风孔隙两者结合，使干化后的污泥更加蓬松，防止结块。

附图说明

图1是本发明的具体实施例的结构示意图；

图2是本发明的具体实施例的工作原理示意图；

图3是本发明的除湿热泵机组部分的方框图；

图4是本发明的PLC控制器部分的方框图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本实用新型的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本实用新型的任何限制。

如图1～4所示，本实用新型提供的技术方案为：一种生物干化耦合除湿热泵机组翻板塔式污泥干化系统，包括立式发酵塔1，所述的立式发酵塔1的顶部设有进料口101，底部设有成品输出机构102，在所述的立式发酵塔1内部由上至下设有若干层翻板结构103形成的多层发酵仓104，所述的翻板结构103的层数为3～10层，优选为4～5层，此外，还包括由蒸发器301、压缩机302、冷凝器303和节流装置304首尾相连接组成的除湿热泵机组3，在所述的发酵仓104的一侧设有与蒸发器301连通的出风口1041，以及，在所述的发酵仓104的另一侧设有与所述冷凝器303连通的进风口1042以形成一个除湿回路。在本实施例中，所述的污泥干化系统还包括机械脱水设备5、搅拌混合设备6和原料输送机构7，所述的机械脱水设备5用于将污泥脱水，所述的污泥依次经过机械脱水设备5、搅拌混合设备6和原料输送机构7后分布在发酵仓104内，所述的每一层翻板结构103都连接有旋转驱动装置105，所述的每一翻板结构103由多块翻板1031并列组成并且在各翻板结构103上均设有通风孔隙106；所述的每一旋转驱动装置105包括相互连接的旋转驱动轴1051和电机1052，并且，所述的电机1052设置在所述的立式发酵塔1的外侧，以及，所述的旋转驱动轴1051设置在立式发酵塔1内并与相应的翻板结构103的翻板1031连接。

在本实施例中，所述的立式发酵塔1的顶部还设有除臭抽风设备107，所述的除臭抽风设备107用于将塔顶的气体从塔顶抽出，除臭抽风设备107可以为与塔顶连通的抽风机，该抽风机的进风口与塔顶连通，出口与除臭装置连通或者直接与大气连通，除臭装置可以为活性炭吸附装置或者分子筛吸收装置，或者化学吸附装置。所述冷凝器303的入口还设有新风补给设备305，所述的新风补给设备305与冷凝器连接303，其中新风补给设备305可以为与冷凝器303入口连接的抽风机，该抽风机的进风口为大气，出风口为冷凝器303的入口。在本污泥干化系统中，还包括布料器4，所述的布料器4设在所述的进料口101处；此外，还包括PLC控制器201、温度感应器203和湿度感应器202，所述的温度感应器203、湿度感应器202分别与PLC控制器201相连，所述的温度感应器203和湿度感应器202设置在所述的立式发酵塔1内。

在实际应用中，污水处理过程中产生的污泥里面含有大量的水分、有机物、重金属离子等物质，首先通过机械脱水设备5将污泥进行初步脱水，使之含水率小于80%；然后在搅拌混合设备6向其中加入辅料和生物干化后的含水率为30%～50%的污泥，使之含水率达到70%以下，然后再加入菌种，继续搅拌直至均匀。搅拌均匀后的污泥通过原料输送机构7将污泥送入布料器4，布料器4将污泥均匀的分布在第一层发酵仓104内。同时，启动立式发酵塔1和除湿热泵机组3，除湿热泵机组3将发酵仓104内的气体加热到45℃～60℃，使污泥内的好氧细菌进行发酵，好氧细菌在发酵的过程中除了产生水和二氧化碳外，还产生大量的热，这部分热量一部分用于使污泥中的液态水变为气态水，另一部分用于对空气进一步加热。

当温度感应器、湿度感应器感应到发酵仓104内的空气温度升高、湿度增加后，出风口1041将发酵仓104内的湿热空气抽至蒸发器301的壳层中，其中，还通过新风补给设备305补充一定量的的新鲜空气进入到蒸发器301的壳层中，具体的新鲜空气的补充量，PLC控制器通过测试发酵仓104中的温度和湿度来进行计算后得到；当除湿热泵机组需要除湿的空气量发生变化时，通过增减制冷剂来控制除湿后的干热空气的温度。通过蒸发器301的管程中为低温低压制冷剂，经过换热，高温高湿的湿热空气变成低温干燥的干冷空气，其中的水蒸气冷凝成为液态水在蒸发器301的壳层的排水口排出；经过换热，低温制冷剂温度升高，再经过压缩机进一步压缩变成高温高压制冷剂，进入冷凝器303的管程中；冷凝器303的壳层中为干冷空气，经过在冷凝器中进一步换热变成高温的干热空气；经过进一步换热，高温高压制冷剂的温度降低，然后通过节流装置304降压，制冷剂变成低温低压的制冷剂，进入蒸发器301的管程中，以此循环。

经过除湿热泵机组3的除湿后，干热空气进入到发酵仓104中。通过通风孔隙106进入到上一层发酵仓104中，在此过程中，污泥和热空气充分接触，好氧细菌充分分解污泥中的有机物，产生湿热空气，一部分由出风口1041进入除湿热泵机组3中除湿，另一部分继续进入上一层发酵仓104中，直至到达立式发酵塔1的顶部，通过除臭抽风设备107从塔顶抽出处理后排放到大气中。当污泥在一层发酵仓104发酵时间达到24～30小时后，旋转驱动装置105使翻板机构103转动，该层发酵仓104中的污泥进入下一层发酵仓104中。

如图1和2所示，立式发酵塔上有多个出风口1041和多个进风口1042，干热空气在立式发酵塔1中呈网状扩散的路径，与传统工艺所述的从下部进入空气的方式并不相同，这样设计的好处在于：1、各发酵层均能得到充足的氧气，2、氧化过程中产生的二氧化碳和废气并不会在底部累积，随着网状路径的扩散，二氧化碳和其他气体会从顶部抽走，保证好氧生物的生长与繁殖，更为重要的是，整个塔内形成上、左、右的空气网，使塔内空气质量稳定，缩短干化时间。

通过上述方案，可以实现热量的重复利用，通过除湿热泵机组3回收热量后，系统耗电量为传统的电加热的耗电量的1/3～1/4，比燃煤锅炉节省1/2的能源；本方案干化后物料孔隙率比较合理，干燥质量稳定，同时能保持干燥成品中的有机成分；不产生二次污染。生物干化耦合除湿热泵在封闭循环系统中进行，在污泥干化过程中产生的及挥发物等有害气体可能做到不外泄，对周围环境活到最低的污染；由于塔顶设有除臭抽风设备107，当各层发酵仓104的出风口1041和进风口1042全部处于开启状态时，借助发酵仓104的作用使发酵仓处于引网式自然通风状态，配合除湿热泵机组3对湿热空气进行干燥处理，以保证仓内微生物繁殖必需的氧气。

此外，本方案发酵周期短，处理效率高，无二次污染；当物料与气流逆向运动，物料经各层翻板1031下落时，有物料接种、供氧与有机物速率，同时中间层热气上升对上层原料兼有预热与接种作用。整个方案设备简单，维修容易。

以上所述的仅为本实用新型的较佳实施例，凡在本实用新型的精神和原则范围内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种生物干化耦合除湿热泵机组翻板塔式污泥干化系统，包括立式发酵塔（1），所述的立式发酵塔（1）的顶部设有进料口（101），底部设有成品输出机构（102），在所述的立式发酵塔（1）内部由上至下设有若干层翻板结构（103）形成的多层发酵仓（104），其特征在于，还包括由蒸发器（301）、压缩机（302）、冷凝器（303）和节流装置（304）首尾相连接组成的除湿热泵机组（3），在所述的发酵仓（104）的一侧设有与蒸发器（301）连通的出风口（1041），以及，在所述的发酵仓（104）的另一侧设有与所述冷凝器（303）连通的进风口（1042）以形成一个除湿回路。

2.根据权利要求1所述的生物干化耦合除湿热泵机组翻板塔式污泥干化系统，其特征在于，还包括机械脱水设备（5）、搅拌混合设备（6）和原料输送机构（7），所述的机械脱水设备（5）用于将污泥脱水，所述的污泥依次经过机械脱水设备（5）、搅拌混合设备（6）和原料输送机构（7）后分布在发酵仓（104）内。

3.根据权利要求1所述的生物干化耦合除湿热泵机组翻板塔式污泥干化系统，其特征在于，所述的每一层翻板结构（103）都连接有旋转驱动装置（105）。

4.根据权利要求3所述的生物干化耦合除湿热泵机组翻板塔式污泥干化系统，其特征在于，所述的每一翻板结构（103）由多块翻板(1031)并列组成并且在各翻板结构（103）上均设有通风孔隙（106）；所述的每一旋转驱动装置（105）包括相互连接的旋转驱动轴（1051）和电机（1052），并且，所述的电机（1052）设置在所述的立式发酵塔（1）的外侧，以及，所述的旋转驱动轴（1051）设置在立式发酵塔（1）内并与相应的翻板结构（103）的翻板(1031)连接。

5.根据权利要求1所述的生物干化耦合除湿热泵机组翻板塔式污泥干化系统，其特征在于，所述的立式发酵塔（1）的顶部还设有除臭抽风设备（107），所述的除臭抽风设备（107）用于将塔顶的气体从塔顶抽出。

6.根据权利要求1所述的生物干化耦合除湿热泵机组翻板塔式污泥干化系统，其特征在于，所述冷凝器（303）的入口还设有新风补给设备（305），所述的新风补给设备（305）与冷凝器连接（303）。

7.根据权利要求1所述的生物干化耦合除湿热泵机组翻板塔式污泥干化系统，其特征在于，还包括布料器（4），所述的布料器（4）设在所述的进料口（101）处。

8.根据权利要求1～7任一项所述的生物干化耦合除湿热泵机组翻板塔式污泥干化系统，其特征在于，还包括PLC控制器（201）、温度感应器（203）和湿度感应器（202），所述的温度感应器（203）、湿度感应器（202）分别与PLC控制器（201）相连，所述的温度感应器（203）和湿度感应器（202）设置在所述的立式发酵塔（1）内。