泥質(zhì)生物質(zhì)垃圾太陽能夾層干化裝置及二段式干化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種固體廢物的處理方法，具體涉及一種用于泥質(zhì)生物質(zhì)垃圾干化的太陽能夾層干化裝置及二段式干化方法，屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]泥質(zhì)生物質(zhì)垃圾包括污泥、餐廚垃圾、藍(lán)藻、糞便等含水率較高、粒徑較小、極易形成泥漿狀的有機質(zhì)垃圾，本發(fā)明以污泥作為典型泥質(zhì)垃圾進行處理。
[0003]隨著我國城鎮(zhèn)污水處理率的不斷提高，城鎮(zhèn)污水處理廠污泥產(chǎn)量也急劇增加。截止2013年6月底，全國已建成城鎮(zhèn)污水處理廠3479座，污水處理能力約1.2億立方米/日。污水處理廠大規(guī)模建成運營最直接的結(jié)果，是污泥產(chǎn)生量的大幅提升。預(yù)測到2015年，全年城鎮(zhèn)污水處理廠濕污泥(含水率80% )的產(chǎn)生量將達(dá)到3359萬噸，即全國日產(chǎn)污泥9.2萬噸。剩余污泥的一個最大問題是，其含水率高，通常其含水率在99.9%以上，而通過一般的脫水處理措施，如離心脫水、板框壓濾等，其最終含水率只能達(dá)到75-85%之間，仍然不能滿足后續(xù)處理的要求。如后續(xù)處理采取填埋，則含水率需要在60%以下；如采取焚燒等，則污泥含水率需要〈30%，甚至到20%以下;才能滿足后續(xù)污泥焚燒、熱解制碳等熱處理的需求，因此如何高效率、低能耗地處理這些污泥成為問題關(guān)鍵所在。
[0004]熱干化是現(xiàn)有污泥脫水的重要手段。市場上現(xiàn)有的污泥干化機，多以燃煤熱風(fēng)爐產(chǎn)生的熱風(fēng)作為熱源對污泥進行烘干，但其烘干效率低，需要引風(fēng)出去，存在著動力費用高、煙氣中水蒸氣含量過大、產(chǎn)生的臭氣量較多以及干化后污泥顆粒無法與煙氣很好分離等問題，因而限制了其廣泛使用。
[0005]太陽能是一種有效的加熱資源，其不需額外的提供熱源，因此在污泥干化過程中得到了較多利用。但現(xiàn)有的太陽能干化技術(shù)要么占地面積過大，要么二次污染等無法有效控制，同時干化效率也偏低，因此對太陽能如何進行高效利用，成為研究的關(guān)鍵所在。另外，太陽能是間歇性能源，能流密度低、不連續(xù)、不穩(wěn)定，使其難于滿足干燥動力學(xué)能量需求，因此克服太陽能熱源的不確定性、降低污泥干化能耗，對于污泥等生物質(zhì)利用具有重要的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的在于，克服現(xiàn)有太陽能污泥干化系統(tǒng)的占地面積大、太陽能利用效率不高等缺點，采用太陽能直接加熱干化與太陽能熱栗供應(yīng)間接干化相結(jié)合的方法，利用太陽能余熱系統(tǒng)，構(gòu)建太陽能夾層干化裝置，上層利用太陽能板直接加熱干化，再通過污泥從上層跌落至下層起到翻堆作用，下層板利用夾層內(nèi)空氣源余熱溫度以及太陽能產(chǎn)生的中水源蒸汽加熱系統(tǒng)，從而提高污泥干化效率，降低設(shè)施的占地面積，極大地提高社會效益和經(jīng)濟效益。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0008]—種泥質(zhì)生物質(zhì)垃圾太陽能夾層干化裝置，其特征在于:所述太陽能夾層干化裝置為用于泥質(zhì)生物質(zhì)垃圾的夾層二段式自動翻堆干化系統(tǒng)，包括從上到下依次排列的透光層、柔性輸送帶、剛性輸送帶、中水源熱栗加熱系統(tǒng)和保溫層，四周側(cè)面圍置有保溫材料以減少熱量逸散，該保溫材料與最頂層的透光層和最底層的保溫層形成一保溫的夾層空間；
[0009]所述透光層能夠透射太陽光;所述柔性輸送帶位于所述透光層的下方且用于鋪置和輸送所述泥質(zhì)生物質(zhì)垃圾;所述剛性輸送帶位于所述柔性輸送帶的下方且用以鋪置和輸送所述泥質(zhì)生物質(zhì)垃圾;所述中水源熱栗加熱系統(tǒng)位于所述剛性輸送帶的下方且連接外置的太陽能供熱系統(tǒng);所述保溫層位于所述中水源熱栗加熱系統(tǒng)的下方以減少熱量向下的傳
B寸；
[0010]所述泥質(zhì)生物質(zhì)垃圾首先在所述柔性輸送帶上，受透過所述透光層的太陽光的照射，通過太陽能直接加熱預(yù)干化成型、脫臭、殺菌和光催化變性作用，然后通過重力自動從所述柔性輸送帶脫落到剛性輸送帶上，單獨利用所述夾層空間內(nèi)的空氣源或者共同利用該空氣源及其下方的所述中水源熱栗加熱系統(tǒng)進行再次加熱，進一步實現(xiàn)干化。
[0011]作為進一步改進，所述的透光層為用于透射太陽光的玻璃、塑料薄膜或石英玻璃。
[0012]作為進一步改進，所述的透光層上安裝有冷凝水去除裝置，下方設(shè)置有集水槽，所述冷凝水去除裝置將該透光層上水蒸氣形成的冷凝水移除匯集到所述集水槽中，以減少冷凝水對太陽入射光的阻擋和降低所述夾層空間內(nèi)的濕度。
[0013]作為進一步改進，所述的柔性輸送帶包括傳輸帶和下部的用于支撐該傳輸帶的多個滾軸輪，所述傳輸帶以柔性的聚乙烯或者HDPE膜為制作材料，寬度為50-150cm，該傳輸帶上設(shè)置均勻排列的巢穴式孔道，該孔道大小在l-3cm之間，所述滾軸輪的輪間距為50-1OOcm0
[0014]作為進一步改進，所述的剛性輸送帶以鋼制板材作為烘干支撐板，每隔50-150cm設(shè)置一個支承滾輪。
[0015]作為進一步改進，所述的保溫材料為8cm雙層PC材料或者石英棉。
[0016]作為進一步改進，所述的柔性輸送帶與剛性輸送帶的運動方向相反，所述泥質(zhì)生物質(zhì)垃圾依靠重力由上層的柔性輸送帶脫落至所述剛性輸送帶，實現(xiàn)自動翻堆過程。
[0017]作為進一步改進，所述的中水源熱栗加熱系統(tǒng)包括鋪設(shè)于所述剛性輸送帶下方的耐熱塑膠管或者金屬管。
[0018]作為進一步改進，所述的保溫層由保溫棉或聚氨酯中空板，或聚苯乙烯，或者它們相互組合的保溫材料構(gòu)成。
[0019]作為進一步改進，從所述的透光層到所述柔性輸送帶之間的距離為5_20cm。
[0020]作為進一步改進，所述的太陽能夾層干化裝置還包括有用于實時監(jiān)測該太陽能夾層干化裝置內(nèi)溫度濕度和控制所述泥質(zhì)生物質(zhì)垃圾在該太陽能夾層干化裝置中移動速度的自動控制系統(tǒng)，該自動控制系統(tǒng)包括溫度傳感器、濕度傳感器和輸送帶移動速度控制器。
[0021]本發(fā)明的另一技術(shù)方案是:
[0022]—種通過上述太陽能夾層干化裝置實現(xiàn)的泥質(zhì)生物質(zhì)垃圾二段式干化方法，其特征在于:所述泥質(zhì)生物質(zhì)垃圾鋪設(shè)在上層的柔性輸送帶上，通過太陽能直接照射加熱，實現(xiàn)預(yù)干化成型、脫臭、殺菌、和光催化變性，曬干到含水率〈40%;然后從所述柔性輸送帶跌落至下層的剛性輸送帶同時實現(xiàn)自動翻堆，再單獨利用所述夾層空間內(nèi)的空氣源或者共同利用該空氣源及其下方的所述中水源熱栗加熱系統(tǒng)進行再次加熱，進一步干化到含水率〈20%，最終實現(xiàn)二段式干化。
[0023]作為進一步改進，所述方法包括如下具體步驟:
[0024]步驟一，運用布料器將泥質(zhì)生物質(zhì)垃圾均勻鋪設(shè)到上層的柔性輸送帶，厚度保持在0.5-5cm之間，泥質(zhì)生物質(zhì)垃圾隨柔性輸送帶間歇性向前移動，與此同時通過太陽能直接照射加熱，直至泥質(zhì)生物質(zhì)垃圾的含水率〈40%，泥質(zhì)生物質(zhì)垃圾到達(dá)柔性輸送帶的盡頭時，以機械刮板作為輔助，泥質(zhì)生物質(zhì)垃圾利用重力自動脫落到下層的剛性輸送帶上；
[0025]步驟二，單獨利用夾層空間的空氣源熱量或者共同利用該空氣源及其下方的所述中水源熱栗加熱系統(tǒng)，進一步干化在步驟一中制成的半成型半干化泥質(zhì)生物質(zhì)垃圾，最終達(dá)到預(yù)設(shè)含水率〈20%的干化目標(biāo)；
[0026]步驟三，步驟一和步驟二過程中產(chǎn)生的水蒸氣在透光層的冷凝作用下化為冷凝水，通過自流或者冷凝水去除裝置收集后，冷凝水補充到所述太陽能供熱系統(tǒng)中，進一步升溫后用于所述中水源熱栗加熱系統(tǒng)。
[0027]作為進一步改進，所述的污泥類泥質(zhì)生物質(zhì)是市政污水廠的剩余污泥，或者是湖泊、河道、排水管道或栗站中的清淤淤泥，或者是湖泊中富營養(yǎng)化產(chǎn)生的包括藍(lán)藻在內(nèi)的含水率較高的生物質(zhì)，該泥質(zhì)生物質(zhì)垃圾的含水率在80-95 %之間。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明充分利用了太陽能制熱效果，將污泥類生物質(zhì)垃圾通過太陽能直接照射的預(yù)干化，實現(xiàn)其快速的催化干化，使得含水率降低到40%，形成成型的污泥顆粒狀物質(zhì)；半干化后污泥顆粒進入到間接干化系統(tǒng)，利用空氣源和中水源熱栗系統(tǒng)加熱，從而進一步提高干化效率，達(dá)到含水率〈20%的干化目標(biāo)。因此，本發(fā)明專利以結(jié)合太陽能的直接干化和間接干化作為其中的重要過程，將預(yù)干化后的污泥送入到下層背影處，充分利用密閉夾層空間的熱度將其進一步干化，再結(jié)合太陽能熱栗技術(shù)，實現(xiàn)污泥的高效、快速干化目的，不僅有利于節(jié)省太陽光晾