CN204588970U - 一种真空加热脱水干化设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种真空加热脱水干化设备，包括真空干化罐、抽真空系统、加热循环系统、密封过滤系统，真空干化罐的罐体为夹层结构，罐体的夹层外部设有导热介质进口和导热介质出口，导热介质进口和导热介质出口分别连接于加热循环系统的两端。真空干化罐内安装有搅拌系统，搅拌系统包括位于中心的转动轴和连接于转动轴上的搅拌桨叶，真空干化罐的罐体上还设有进料口、出料口及滤液出口，密封过滤系统与滤液出口连接，抽真空系统包括真空泵及冷凝系统，真空泵与冷凝系统连接，冷凝系统与密封过滤系统连接。本实用新型能够实现在同一台设备上对污泥进行入料过滤、隔膜压滤脱水和真空低温干化处理，有效降低污泥的含水率，结构简单、操作方便。
Description
技术领域
本实用新型属于固液分离技术领域，具体涉及一种真空加热脱水干化设备。
背景技术
污泥作为污水处理过程中的副产物，是严重的污染源。污泥中除含有大量有机污染物，同时还含有病原菌、重金属、致癌化学物质等潜在的有毒有害成分，若不处理，将对大气、水体、土壤产生严重的污染，而且还会加快某些人类疾病的传播。随着我国城镇污水产生量和处理量的迅速增加，污水处理所产生的污泥量越来越大，随之污泥对环境污染的威胁亦愈来愈大，国家对污泥处理的要求及标准也会愈来愈高。据测算，从污水里转入污泥中的COD比例大概是30％～50％，转入污泥中的氮约为20％～30％，磷约为90％。由于污泥的含水量较高，具有体积大、性质不稳定、不易运输等特点，处理不当会对环境造成严重的二次污染。
在众多的污泥处理技术中，干化、焚烧工艺是一项重要的技术，其基本过程是，对污泥进行浓缩、干化，最后焚烧，并对焚烧产生的热能加以回收；干化过程是该工艺的关键步骤，是主要的耗能所在，目前该过程存在能耗大、运行成本高、干化以及后续传输过程产生的粉尘易造成环境污染等问题，已难以适应新的形势，不能满足日益增加的污泥量以及越来越严格的环保要求。传统污泥处理工艺流程繁多复杂，如污泥的处置需要多道独立的工艺流程，而且传统的干化设备和脱水设备分离，占地面积大，同时脱水与干化之间转换需要时间和劳动力，增加了环保、安全上的压力，无法实现物料的减量化。
总的来说，现有的污泥干化技术能耗高、工艺繁杂、处理不彻底，亟需开发一种成本低廉、工艺简便、资源化利用程度高的新的污泥处理设备。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种降低污泥的含水率，结构简单、操作方便，兼具加热、压滤及干化功能于一体的真空加热脱水干化设备。
为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：
一种真空加热脱水干化设备，包括：真空干化罐、抽真空系统、加热循环系统、密封过滤系统，所述真空干化罐的罐体为夹层结构，所述罐体的夹层外部设有导热介质进口和导热介质出口，所述导热介质进口和导热介质出口分别连接于所述加热循环系统的两端，所述真空干化罐内安装有搅拌系统，所述搅拌系统包括位于中心的转动轴和连接于所述转动轴上的搅拌桨叶，所述真空干化罐的罐体上还设有进料口、出料口及滤液出口，所述密封过滤系统与所述滤液出口连接，所述抽真空系统包括真空泵及冷凝系统，所述真空泵与冷凝系统连接，所述冷凝系统与所述密封过滤系统连接。
进一步地，所述密封过滤系统包括至少一块隔膜滤板、过滤罐及过滤罐出口，所述过滤罐与所述真空干化罐罐体的夹层内壁密封连接，并在所述密封连接处内部安装所述隔膜滤板，所述过滤罐与所述冷凝系统连接，所述过滤罐底部铺设有过滤介质，所述过滤罐出口位于所述过滤罐底部。
优选地，所述隔膜滤板为玻璃纤维材料的网状结构。
优选地，所述过滤介质为多层结构，包括上部的活性炭层和下部的级配砂卵石层。
进一步地，所述真空干化的罐体外侧裹有隔热材料。
进一步地，所述搅拌桨叶不少于两片。
进一步地，所述搅拌桨叶为三节，包括靠近所述转动轴轴心的第一节，与所述第一节通过活动关节连接且保持角度范围为100°～130°的第二节，与所述第二节通过活动关节连接的勾爪，所述勾爪在靠近所述第一节的方向上与所述第二节保持角度范围为90°～110°。
进一步地，所述冷凝系统包括冷凝器、冷凝液泵及热井。
进一步地，所述加热循环系统包括加热器、加热泵。
进一步地，所述转动轴与间歇式兼具正转和反转的驱动装置连接。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
热利用效率高，脱水效果好。通过真空泵的作用，在真空干化罐和过滤罐内形成高真空，使处于密封的真空干化罐内的污泥混合物中的水，在常温下和略高于常温的温度下，也能蒸发为水蒸气。通过加热循环系统使得真空干化罐罐体内的污泥中的水蒸发。随着真空泵不断的抽真空，以及真空干化罐内的水分不断蒸发为水蒸气，造成真空干化罐和过滤罐内气压不一致，真空干化罐内的气体压力大于过滤罐，这样产生的压差就可以推动蒸发的水蒸气以及污泥混合物中的液体透过隔膜滤板进入过滤罐中，而蒸发的水蒸气在冷凝系统中被冷却液化为水，达到脱水的目的，同时脱离的水为冷却水，不存在二次污染，污泥混合物中的液体经过过滤罐罐底铺设的过滤介质的过滤后排除，确保不产生二次污染。
本实用新型改变了传统的将过滤脱水与干化分离的工艺流程，在同一台设备上连续完成入料过滤、隔膜压滤脱水和真空低温干化，开创了“过滤”与“干化”同机完成的先河。可一次将物料脱水干化达到用户需要的程度。本实用新型采取真空蒸发系统，有效控制了火灾隐患。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型所采用的装置结构示意图。
图例说明：
1.阀门，2.进料口，3.导热介质进口，4.夹层，5.隔热材料，6.真空干化罐，7.导热介质出口，8.出料口，9.隔膜滤板，10.过滤罐出口，11.过滤介质，12.冷凝系统，13.真空泵，14.加热器，15.加热泵，17.过滤罐，18.转动轴，19.搅拌桨叶，20.第一节，21.第二节，22.勾爪。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本实用新型作更全面、细致地描述，但本实用新型的保护范围并不限于以下具体的实施例。
需要特别说明的是，当某一元件被描述为“固定于、固接于、连接于或连通于”另一元件上时，它可以是直接固定、固接、连接或连通在另一元件上，也可以是通过其他中间连接件间接固定、固接、连接或连通在另一元件上。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本实用新型的保护范围。
除非另有特别说明，本实用新型中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
见图1，本实用新型提供一种真空加热脱水干化设备，包括真空干化罐6、密封过滤系统、加热循环系统、抽真空系统。真空干化罐6的罐体为夹层结构，夹层4外部有导热介质进口3和导热介质出口7，导热介质进口3和导热介质出口7分别与加热循环系统的两端相连接，导热介质在夹层4中流动，对罐体内的污泥混合物进行加热。罐体上还设有进料口2，用于加入污泥混合物，出料口8用于脱水污泥混合物的排除。真空干化罐6的罐体外侧裹有隔热材料5。本实施例的导热介质为导热油。真空干化罐6内安装有搅拌系统，搅拌系统包括位于中心的转动轴18和连接于转动轴18上的搅拌桨叶19，转动轴18与间歇式兼具正转反转的驱动装置连接，该驱动装置位于真空干化罐6的外部。搅拌桨叶19不少于两片，每片搅拌桨叶均有两个活动关节，将叶片分为为三节，靠近转动轴18的轴心的第一节20，与第一节活动连接且保持角度范围为100°～130°的第二节21，与第二节21通过活动关节连接的勾爪22，勾爪22在靠近第一节20的方向上与第二节21保持角度范围为90°～110°。搅拌桨叶19围绕转动轴18转动，搅拌桨叶19末端的勾爪22可以翻动污泥混合物，使得污泥混合物充分翻转、搅拌，不断更换加热接触面，与被加热的真空干化罐6内表面充分接触。通过驱动装置使得搅拌系统兼具正转及反转的功能，间歇转动搅拌系统，正转与反转循环，可以有效防止污泥板结。密封过滤系统包括至少一块隔膜滤板9、过滤罐17及过滤罐出口10，过滤罐17与真空干化罐6的罐体的夹层4内壁密封连接，并在该密封连接处内部安装隔膜滤板9，过滤罐17底铺设有过滤介质11，过滤罐出口10位于过滤罐17底部。隔膜滤板9由若干膜片组成，其结构为网状结构，且材质采用玻璃纤维材料，用以实现固体、液体、气体三相分离，使得污泥混合物留在真空干化罐6中，而气体和液体进入到过滤罐17中。过滤介质11为活性炭和/或级配砂卵石等物质，并分层铺设于过滤罐17罐底，其上层为活性炭，下层为级配型砂卵石。其主要用于过滤过滤罐17中液体中含有的有机物及通过隔膜滤板9的小杂质。抽真空系统包括真空泵13及冷凝系统12，真空泵13与冷凝系统12连接，冷凝系统12与过滤罐17连接。冷凝系统12包括冷凝器、热井及冷凝液泵，而冷凝器、热井及冷凝液泵通过管路依次相连，冷却水流经管路在冷凝器、热井及冷凝液泵中循环。热循环系统包括加热器14、加热泵15。所有的活动盖板均用石墨垫片进行密封，保证整套设备处于真空状态。
该实施例的运行方式如下，将竹粉加入污泥中并进行混合，添加竹粉的目的是消除污泥中的臭味。将混合后的污泥混合物从进料口2加入到真空干化罐6中，开启真空泵13，对过滤罐17抽真空，而由于设置于真空干化罐6与过滤罐17之间的隔膜滤板9为网状结构，因此也会同时实现对真空干化罐6抽真空。开启加热器14加热导热油，通过加热泵15使得导热油在真空干化罐6的夹层4中流动，从而对真空干化罐6内的污泥混合物进行加热。真空状态下，水等物质沸点会降低，因此只需保持真空干化罐6内的温度恒定在100～120℃的相对低温条件下，即可对污泥混合物充分脱水。通过阀门1控制导热油的流量从而实现温度的恒定。在加热过程中，驱动装置驱动搅拌系统间歇转动，正转与反转循环，使得污泥混合物充分翻转、搅拌，不断更换加热接触面，充分与加热的真空干化罐6内表面接触，热能更为充分有效地传导至污泥混合物内部，使水分不断蒸发出来。此时，随着真空泵13不断的抽真空，以及真空干化罐6内的水分不断蒸发为水蒸气，真空干化罐6内的气体压力大于过滤罐17，这样产生的压差就可以推动蒸发的水蒸气、污泥混合物中的液体透过隔膜滤板9进入过滤罐17中。同时，污泥混合物内部溶解的气体和部分汽化了的自由水在真空状态下也会冲破污泥毛细管组织，迅速移出污泥体混合物外，也进入过滤罐17中。直接透过隔膜滤板9的液体流入过滤罐17底部，再次透过其底部铺设的活性炭层和级配砂卵石等颗粒状物质层后，经由过滤罐出口10排放出去，确保不产生二次污染。而被蒸发的水蒸气和其他气体经过冷凝系统时，其中，其他气体在冷凝器中进行热交换后温度降低，通过真空泵13后，送至气体处理系统进行净化处理；水蒸气在冷凝器中进行热交换后，遇冷而形成冷凝水并流入热井中，与热井中的冷却水汇合，经过冷凝液泵的作用，再次进入冷凝器中，从而进行循环冷凝。通过控制冷凝水的量来实现冷凝器温度保持在-10℃～5℃。
也可在污泥中加入飞灰，飞灰可使污泥显示出毛细结构，使污泥粒子的密度和水的密度差异变大，有利于脱水。另外，污泥可作为飞灰的粘结固定介质，协同用于飞灰的处理。若要处理飞灰与污泥的混合物，需要提高真空干化罐6内的温度到300～450℃，在此情况下，飞灰污泥混合物的重金属物质将会从飞灰与污泥的混合物中挥发出来。因低沸点重金属在一定真空环境下其沸点也会大幅度降低。该含有重金属等物质的水蒸气会在真空泵的作用下进入到过滤罐17通过冷凝系统被捕获。此时为防止飞灰污泥混合物板结，搅拌系统正转与反转的循环频率需加快。
Claims (10)
1.一种真空加热脱水干化设备，其特征在于，包括：真空干化罐(6)、抽真空系统、加热循环系统、密封过滤系统，所述真空干化罐(6)的罐体为夹层结构，所述罐体的夹层(4)外部设有导热介质进口(3)和导热介质出口(7)，所述导热介质进口(3)和导热介质出口(7)分别连接于所述加热循环系统的两端，所述真空干化罐(6)内安装有搅拌系统，所述搅拌系统包括位于中心的转动轴(18)和连接于所述转动轴(18)上的搅拌桨叶(19)，所述真空干化罐(6)的罐体上还设有进料口(2)、出料口(8)及滤液出口，所述密封过滤系统与所述滤液出口连接，所述抽真空系统包括真空泵(13)和冷凝系统(12)，所述真空泵(13)与所述冷凝系统(12)连接，所述冷凝系统(12)与所述密封过滤系统连接。
2.根据权利要求1所述的真空加热脱水干化设备，其特征在于：所述密封过滤系统包括至少一块隔膜滤板(9)、过滤罐(17)及过滤罐出口(10)，所述过滤罐(17)与所述真空干化罐(6)罐体的夹层(4)内壁密封连接，并在所述密封连接处内部安装所述隔膜滤板(9)，所述过滤罐(17)与所述冷凝系统(12)连接，所述过滤罐(17)底部铺设有过滤介质(11)，所述过滤罐出口(10)位于所述过滤罐(17)底部。
3.根据权利要求2所述的真空加热脱水干化设备，其特征在于：所述隔膜滤板(9)为玻璃纤维材料的网状结构。
4.根据权利要求2所述的真空加热脱水干化设备，其特征在于：所述过滤介质(11)为多层结构，包括上部的活性炭层和下部的级配砂卵石层。
5.根据权利要求1所述的真空加热脱水干化设备，其特征在于：所述真空干化罐(6)的罐体外侧裹有隔热材料(5)。
6.根据权利要求1所述的真空加热脱水干化设备，其特征在于：所述搅拌桨叶(19)不少于两片。
7.根据权利要求1所述的真空加热脱水干化设备，其特征在于：所述搅拌桨叶(19)为三节，包括靠近所述转动轴(18)轴心的第一节(20)，与所述第一节(20)通过活动关节连接且保持角度范围为100°～130°的第二节(21)，与所述第二节(21)通过活动关节连接的勾爪(22)，所述勾爪(22)在靠近所述第一节(20)的方向上与所述第二节(21)保持角度范围为90°～110°。
8.根据权利要求1所述的真空加热脱水干化设备，其特征在于：所述冷凝系统(12)包括冷凝器、冷凝液泵及热井。
9.根据权利要求1所述的真空加热脱水干化设备，其特征在于：所述加热循环系统包括加热器(14)、加热泵(15)。
10.根据权利要求1所述的真空加热脱水干化设备，其特征在于：所述转动轴(18)与间歇式兼具正转和反转的驱动装置连接。
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