TWI602787B - Sludge drying equipment - Google Patents

Description

污泥乾燥處理設備

本發明係關於一種污泥乾燥處理設備，特別是一種包括雙螺旋輸送裝置的預熱乾燥單元，及旋窯內部設置多數攪拌葉片的終端乾燥單元，具有節省能源及提升乾燥效率等優點。

在進行污水處理或者淨水處理所產生的沉澱物係為一種廢料，一般被稱為污泥，由於污泥所含水氣量至少占整體重量的百分之八十，因此在處理上具有很高的難度。

中華民國專利公告第I458926號，揭露一種密閉空氣循環污泥乾燥機，包含污泥乾燥箱、冷凝器、熱交換設備、封閉式空氣循環迴路、廢熱熱源與冰水機；封閉式空氣循環迴路連通污泥乾燥箱、冷凝器與熱交換設備；廢熱熱源用以供應熱能至熱交換設備；冰水機用以移除冷凝器產生之熱能；其中污泥乾燥箱產生含水分之空氣，經由冷凝器降溫除濕與熱交換設備加熱後，進入污泥乾燥箱帶走污泥乾燥箱中之水分後，再產生含水分之空氣而循環使用。

中華民國專利公告第I511936號，揭露一種處理污泥之器具；包含一乾燥單元，用以乾燥含高溼度內容物之污泥；一燃燒單元，用以燃燒於乾燥單元中乾燥的污泥；以及一運送單元，用以由乾燥單元運送污泥至燃燒單元內。其中，乾燥單元包括一空心乾燥槽，污泥係被排放至 槽內，藉由乾燥空氣來乾燥污泥；一空氣供應元件，用以加熱乾燥空氣使飽和蒸氣數量增加，以將加熱之乾燥空氣供應至空心乾燥槽中；以及一控制單元，用以量測空心乾燥槽之溫度、溼度以及重量，以控制由空氣供應元件供應至空心乾燥槽中被加熱之乾燥空氣的溫度和流動速率，使空心乾燥槽中空氣的蒸散現象最佳化。

中華民國專利公告第M367190號，揭露一種熱泵式污泥乾燥機，包含有一可吸收空氣中熱量和太陽能之熱泵，對水加熱至一定溫度後直接或間接輸送至一攪拌乾燥設備之攪拌槽槽壁的流道中對注入攪拌槽內部的污泥加熱，該攪拌乾燥設備具有一可翻攪污泥以提高受熱均勻度的攪拌棒，該熱泵式污泥乾燥機利用熱泵取代以往的熱風乾燥方式，大大降低電能的耗費，以達到節能環保之目的，另該攪拌乾燥設備的設計可以提高污泥乾燥的速率與均勻度。

然而，上述專利所揭露傳統的污泥處理設備多使用靜置式平面輸送裝置，忽略了污泥受熱後黏度增加不易與熱風充分接觸的問題，結果造成乾燥效率不佳。而為了提高受熱均勻度以攪拌棒來翻攪污泥的作法，實務上污泥並不會被攪拌棒翻攪成顆粒狀，乾燥效率也不盡如人意。必須藉由提高設備體積及增加乾燥時間來達成。

此外，傳統的冷凝器常因大量粉塵覆蓋影響熱交換效率，而污泥在乾燥過程所產生之酸氣更嚴重影響冷凝器或其他設備的使用壽命。

再者，傳統的污泥處理設備多為定點固定式設備，換言之，污泥必須車載至設備場地處理，而未經處理含水量高達80%的污泥在載運過程中不僅造成道路環境污染，而且載運成本亦相當驚人。

因此，如何能夠將精簡的設備體積發揮最大的乾燥效率，進而將該設備機動化，使污泥產出地即為污泥乾燥處理的現場，不僅極具產業利用價值，更可能造成環工界革命性的改變。

本發明人有鑑於傳統污泥處理設備未能體察污泥受熱後粘度變大使污泥不易乾燥，必須以較長的時間來處理，造成能源耗費與成本增高等缺點，乃積極研究改進，經過不斷地試驗及努力，終有本發明之產生。

本發明首要目的，係提供一種包括預熱乾燥單元的污泥乾燥處理設備，係接收終端乾燥單元之餘熱，使新鮮污泥在以雙螺旋輸送至終端乾燥單元前得預熱乾燥，以提升終端乾燥單元的處理效率。

本發明次一目的，係提供一種包括終端乾燥單元的污泥乾燥處理設備，係於旋窯攪拌裝置內部設置多數攪拌葉片，使污泥由窯底被提升至窯頂，再藉由污泥自身的重力落下，週而復始的翻攪過程使污泥顆粒越來越小，擴大熱風與顆粒化污泥的接觸面積，顯著提升乾燥效率。

本發明再一目的，係提供一種包括除塵塔的污泥乾燥處理設備，利用離心重力分離去除空氣中的懸浮固體或粉塵，以提高熱交換效率及設備使用壽命。

本發明又一目的，係提供一種包括除酸室的污泥乾燥處理設備，該除酸室回收利用冷凝乾燥單元冷凝空氣後的冷凝水洗滌除酸，除了控制空氣酸度提高設備使用壽命，也降低了進入冷凝乾燥單飽和空氣的溫度及濕度，直接降低了冷凝乾燥單元冷凝過程所需的能源，達到節能目的。

為達成上述目的，本發明提供一種污泥乾燥處理設備，係用以乾燥處理具有高溼度內容物的污泥，該設備至少包括一預熱乾燥單元、一終端乾燥單元、一冷凝乾燥單元，以及一供熱單元；其中，該預熱乾燥單元接收該終端乾燥單元之餘熱，使新鮮污泥在輸送至終端乾燥單元前得以預熱乾燥，以提升終端乾燥單元乾燥處理的效率；該預熱乾燥單元的主體結構係一種雙螺旋輸送裝置，可將污泥與熱風充分攪拌，以提升餘熱利用率；該終端乾燥單元的主體結構係一種旋窯攪拌裝置，該旋窯內部設置多數攪拌葉片，可將污泥由窯底被提升至窯頂，再利用污泥自身重力落下，週而復始的翻攪過程使污泥顆粒越來越小，提高熱風與顆粒化污泥的接觸面積，顯著提升乾燥效率。

1‧‧‧預熱乾燥單元

11‧‧‧入料口

12‧‧‧入料閥

13‧‧‧雙螺旋輸送設備

2‧‧‧終端乾燥單元

21‧‧‧旋窯攪拌裝置

211‧‧‧攪拌葉片

22‧‧‧出料口

3‧‧‧除塵塔

4‧‧‧除酸室

5‧‧‧冷凝乾燥單元

6‧‧‧供熱單元

7‧‧‧拖板車

A-E‧‧‧空氣流向

第1圖係本發明管道及儀表流程圖(PID)；第2圖係本發明諸項設備組合裝置在拖板車的示意圖；及第3圖係本發明旋窯攪拌設備示意圖。

為使熟悉該項技藝人士瞭解本發明之目的，兹配合圖式將本發明之較佳實施例詳細說明如下：請參閱第1圖本發明管道及儀表流程圖(Piping and Instrumentation Diagram；PID)所示的一種污泥乾燥處理設備，係用以乾燥處理具有高溼度內容物之污泥，該設備至少包括一預熱乾燥單元1、一終端乾燥單元2、一除塵塔3、一除酸室4、一冷凝乾燥單元5，以及一供熱 單元6；其中：該預熱乾燥單元1接收入料口11與入料閥12提供含水率80%的新鮮常溫污泥，再藉由雙螺旋輸送設備13(參閱第2圖)將該污泥經輸送管送達終端乾燥單元2，該預熱乾燥單元1並由風管接收來自終端乾燥單元2排放濕度約25%-28%，溫度約40℃的微濕空氣A對新鮮污泥進行攪拌接觸預熱乾燥；該終端乾燥單元2係接收來自供熱單元6提供濕度約5%-10%，溫度約60℃的乾熱空氣B，該終端乾燥單元的主體結構係一種旋窯攪拌裝置21(參閱第3圖)，該旋窯內部設置多數攪拌葉片211，可將污泥由窯底被提升至窯頂，再利用污泥自身重力落下，週而復始的翻攪過程使污泥顆粒越來越小，擴大乾燥熱風與顆粒化污泥的接觸面積以提升乾燥效率，乾燥後的污泥顆粒將由出料口22向外排放，乾燥後剩餘濕度約25%-28%，溫度約40℃的微濕空氣A以風管提供給預熱乾燥單元1對新鮮污泥進行預熱乾燥；該除塵塔3以風管與該預熱乾燥單元1連接，接收來自該預熱乾燥單元濕度約48%-60%，溫度約30℃，粉塵約2%的空氣C，利用離心重力分離去除該空氣中的懸浮固體或粉塵；該除酸室4以風管與該除塵塔3連接，接收來自除塵塔之空氣C，並利用冷凝乾燥單元5提供的回收冷凝水51洗滌除酸，將濕度約70%-80%，溫度約12℃-20℃的飽和濕空氣D輸送至冷凝乾燥單元5，由於進入冷凝乾燥單元的空氣酸度已經被有效控制，設備的使用壽命得以確保；該冷凝乾燥單元5以風管與該除酸室4連接，接收除酸後之 飽和濕空氣D，利用膨脹冷媒吸熱原理將該飽和濕空氣冷凝去除該空氣水分，將濕度約5%-10%，溫度約12℃-15℃的冷乾空氣E輸送至供熱單元6；而冷凝空氣之冷凝水51，將提供除酸室洗滌除酸，除了控制空氣酸度提高設備使用壽命，也降低了進入冷凝乾燥單飽和空氣的溫度及濕度，直接降低冷凝乾燥單元冷凝過程所需的能源，達到節能目的；該供熱單元6以風管與該冷凝乾燥單元5連接，接收該冷凝乾燥單元之冷乾空氣E，利用壓縮冷媒放熱原理將該冷乾空氣加溫至濕度約5%-10%，溫度約60℃的乾熱空氣B輸送至終端乾燥單元2。

結合以上諸設備所能提供的污泥乾燥處理效率大幅提升，使本發明的污泥乾燥處理設備可以精簡但十分有效的處理含水率高的污泥，如以定點固定式設置，比較傳統污泥乾燥處理設備可以節省設備佔據空間，如裝置在拖板車7(參閱第2圖)，即可達到機動化目的。

本發明上述諸設備中，除塵塔及除酸室在精簡預算的考慮下是有可能被省略的設備，但顯著缺點是將造成冷凝乾燥單元的冷凝管容易被粉塵覆蓋影響冷凝效果，且未經除酸的空氣也容易腐蝕冷凝管，必須經常更換。

但本發明最重要的精髓在於強化並發揮污泥預熱乾燥單元及污泥終端乾燥單元兩項設備的效能，其優點為：污泥預熱乾燥單元利用污泥終端乾燥單元所剩餘熱先與新鮮污泥攪拌接觸達污泥預乾燥目的，不僅回收餘熱對新鮮污泥預熱提高終端乾燥單元的乾燥處理效率，而且採用雙螺旋輸送機將污泥與熱風充分攪拌，有效提升餘熱利用率，以及提高污泥輸送效率不致因污泥受熱後黏度 增加而黏著在設備死角；終端乾燥單元有鑑於傳統採靜置式平面輸送之乾燥模式，因污泥受熱後黏度高不易與熱風充分接觸降低乾燥效率之缺點，改採旋窯攪拌乾燥，並在窯內設置多數的攪拌葉片，使污泥由窯底提升至旋窯頂，再藉由污泥自身重力落下，週而復始的翻攪過程使污泥顆粒越來越小，提高熱風與顆粒化污泥的接觸面積，因此可節省設備體積及乾燥時間，比較傳統乾燥設備，同體積及時間約可增加50%的處理量。

透過上述之詳細說明，已充分顯示本發明之目的及功效上均具有實施之進步性，極具產業之利用性價值，完全符合發明專利要件，爰依法提出申請。唯以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，當不能用以限定本發明所實施之範圍。即凡依本發明專利範圍所作之均等變化與修飾，皆屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧預熱乾燥單元

11‧‧‧入料口

12‧‧‧入料閥

2‧‧‧終端乾燥單元

22‧‧‧出料口

3‧‧‧除塵塔

4‧‧‧除酸室

5‧‧‧冷凝乾燥單元

6‧‧‧供熱單元

A-E‧‧‧空氣流向

Claims (10)

1. 一種污泥乾燥處理設備，係用以乾燥處理具有高溼度內容物之污泥，該設備至少包括一預熱乾燥單元、一終端乾燥單元、一冷凝乾燥單元，以及一供熱單元；其中：該預熱乾燥單元，接收來自終端乾燥單元濕度約25%-28%，溫度約40℃的餘熱空氣對污泥預熱乾燥並輸送該污泥至該終端乾燥單元；該終端乾燥單元，接收來自供熱單元提供濕度約5%-10%，溫度約60℃的乾熱空氣，對已預熱乾燥的污泥終端乾燥後排出，其乾燥餘熱空氣將輸送至該預熱乾燥單元對污泥預熱乾燥；該冷凝乾燥單元，接收該預熱乾燥單元對污泥預熱乾燥後的空氣，冷凝去除該空氣水分後為濕度約5%-10%，溫度約12℃-15℃的冷乾空氣輸送至供熱單元；該供熱單元，接收該冷凝乾燥單元之空氣，加溫至濕度約5%-10%，溫度約60℃的乾熱空氣後輸送至終端乾燥單元。
2. 如申請專利範圍第1項所述之污泥乾燥處理設備，其中該預熱乾燥單元係以雙螺旋輸送設備輸送該污泥。
3. 如申請專利範圍第1項所述之污泥乾燥處理設備，其中該終端乾燥單元係一種旋窯攪拌裝置，旋窯內部設置多數攪拌葉片。
4. 如申請專利範圍第1項所述之污泥乾燥處理設備，其中該預熱乾燥單元對污泥預熱乾燥後的空氣可輸送至除塵塔。
5. 如申請專利範圍第4項所述之污泥乾燥處理設備，其中該除塵塔接收來自該預熱乾燥單元濕度約48%-60%，溫度約30℃，粉塵約2%的空氣，利用離心重力分離去除該空氣中的懸浮固體或粉塵。
6. 如申請專利範圍第5項所述之污泥乾燥處理設備，其中經除塵塔去除懸浮固體或粉塵的空氣可輸送至除酸室。
7. 如申請專利範圍第6項所述之污泥乾燥處理設備，其中該除酸室將洗滌除酸後濕度約70%-80%，溫度約12℃-20℃的飽和濕空氣輸送至冷凝乾燥單元。
8. 如申請專利範圍第1項所述之污泥乾燥處理設備，其中該冷凝乾燥單元利用膨脹冷媒吸熱原理將該飽和濕空氣冷凝去除空氣水分。
9. 如申請專利範圍第1項所述之污泥乾燥處理設備，其中該供熱單元利用壓縮冷媒放熱原理將空氣加溫。
10. 如申請專利範圍第1項所述之污泥乾燥處理設備，該等設備係裝置在具有機動運輸功能的拖板車。