專利名稱：潛熱回收式多相變污泥干化方法與設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污泥干化方法與設(shè)備，尤其涉及一種潛熱回收式多相變污泥干化
方法與設(shè)備，特別適用于對(duì)城市污水處理廠剩余污泥進(jìn)行無害化、減量化的處理。
背景技術(shù)：
目前，城市污水處理廠有超過90%采用活性污泥方法，伴隨產(chǎn)生了大量剩余污泥。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年僅生活污水處理產(chǎn)生的污泥量就達(dá)上億噸；此外，化工、造紙和制藥等工 業(yè)過程和江河湖泊疏浚等也會(huì)產(chǎn)生大量的污泥。通常剩余污泥具有高含水率(97%)，易腐 化發(fā)臭，且含有病原菌、寄生蟲卵、重金屬等有毒有害物質(zhì)的特點(diǎn)，這些污泥如果不能得到 及時(shí)、有效和穩(wěn)定的處理，將帶來極大的隱患。污泥的無害化處理已經(jīng)成為城市科學(xué)發(fā)展過 程中非解決不可的重大環(huán)保問題。 目前，機(jī)械脫水污泥含水率在75-85 % ，污泥體積龐大，不利于污泥的后續(xù)運(yùn)輸和 安全處置。污泥處理處置的方法(填埋、堆肥、成型燒結(jié)和焚燒)對(duì)污泥含水率都有一定的 要求，因此，污泥干化環(huán)節(jié)是不可或缺的重要過程。污泥干化可以使污泥顯著減容，性狀大 大改善，產(chǎn)品無臭、無病原體且具有多種用途，如作填埋、堆肥、成型燒結(jié)、替代能源等。污泥 干化成為制約污泥無害化和資源化的關(guān)鍵問題。 污泥熱干化過程中經(jīng)常發(fā)生粘壁現(xiàn)象，給污泥干化帶來困難。經(jīng)過對(duì)污泥干化過 程中污泥含水率對(duì)污泥粘度及污泥熱導(dǎo)率研究發(fā)現(xiàn)，污泥含水率在45% _60%時(shí)粘度較 大，消耗較大的傳輸動(dòng)力，且含水率低于50%熱導(dǎo)率較低，不利于傳熱的進(jìn)行。因此污泥干 化應(yīng)采取半干化進(jìn)行，且干化后的污泥后續(xù)應(yīng)用適應(yīng)性強(qiáng)。 污泥干化的方法有較多，如自然干化、太陽能干化和熱力干化等。熱力干化不僅速 度快、節(jié)省占地、還可以根據(jù)后續(xù)處理需要靈活控制產(chǎn)品含水率。實(shí)現(xiàn)污泥熱干化的設(shè)備目 前主要有三種，即轉(zhuǎn)窯式污泥干化機(jī)、流化床式污泥干化機(jī)、轉(zhuǎn)盤式污泥干化機(jī)。轉(zhuǎn)盤式干 化機(jī)與另兩種污泥干燥機(jī)相比具有設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，成本低。熱量利用率高，傳 熱均勻，傳熱效果好。污泥含水率適應(yīng)性廣，產(chǎn)品干燥均勻性高等特點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用， 是比較理想的污泥干化單機(jī)設(shè)備。但干化后的廢蒸汽和尾氣直接排入大氣，造成污染和有 價(jià)能量的浪費(fèi)，不能實(shí)現(xiàn)污泥干化廢蒸汽回收和尾氣處理等處理功能。而且現(xiàn)有污泥干化 技術(shù)中污泥干化過程產(chǎn)生的廢蒸汽通常采用直接冷凝器冷凝后外排，能量沒有進(jìn)行回收和 再利用，增加干化能耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服現(xiàn)有污泥干化技術(shù)中能耗大、污泥蒸汽潛熱不回收再利用、干化 尾氣未處理的不足，提供一種潛熱回收式多相變污泥干化方法及實(shí)現(xiàn)該方法所使用的設(shè) 備，即將低溫蒸汽轉(zhuǎn)盤干化機(jī)與污泥廢蒸汽潛熱回收熱泵及尾氣凈化裝置聯(lián)合，通過工藝 參數(shù)的控制，實(shí)現(xiàn)干化裝置能量平衡，達(dá)到污泥干化成本降低、潛熱回收再利用、尾氣凈化 處理的目的，并為污泥的后續(xù)處理處置及資源化利用提供有利條件。
具體實(shí)現(xiàn)步驟是 (1)將機(jī)械脫水污泥由進(jìn)料裝置送入轉(zhuǎn)盤式污泥干化機(jī)7中； (2)采用由蒸汽發(fā)生裝置產(chǎn)生的IO(TC _150°〇之間的低溫水蒸汽作為干化熱源，
在干化機(jī)內(nèi)相變換熱，對(duì)污泥進(jìn)行干化； (3)通過干化機(jī)內(nèi)的空心盤片上的導(dǎo)流片的轉(zhuǎn)動(dòng)使污泥翻轉(zhuǎn)、攪拌，讓污泥與筒體 內(nèi)壁和空心盤片相接觸，不斷更新受熱面實(shí)現(xiàn)充分加熱，使其所含的水分發(fā)生相變蒸發(fā)，污 泥得到干化； (4)利用潛熱回收熱泵回收污泥干化尾氣中蒸汽潛熱，并將回收的熱能，再經(jīng)蒸汽 發(fā)生裝置產(chǎn)生的低溫水蒸汽作為干化熱源，利用于污泥干化，尾氣蒸汽發(fā)生相變由蒸汽變 成冷凝水； (5)利用生物過濾器對(duì)污泥干化尾氣進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)干化過程無臭味排出。
實(shí)現(xiàn)上述方法所使用的潛熱回收式多相變污泥干化設(shè)備，它主要包括蒸汽發(fā)生裝 置、進(jìn)料裝置、轉(zhuǎn)盤式污泥干化機(jī)、潛熱回收熱泵、冷凝器和尾氣凈化處理裝置；所述轉(zhuǎn)盤式 污泥干化機(jī)的帶夾套筒體上設(shè)有進(jìn)料口與進(jìn)料裝置的出料口位置相應(yīng)，在筒體底部設(shè)有出 料口 ，進(jìn)蒸汽口與筒體內(nèi)的空心軸以及其上的空心盤片相通，所述空心盤片上設(shè)有污泥導(dǎo) 流片；出蒸汽冷凝水管與外部的蒸汽潛熱回收熱泵的冷凝器換熱介質(zhì)側(cè)的A端連接，污泥 尾氣出口經(jīng)過壓縮機(jī)與蒸汽潛熱回收熱泵的蒸發(fā)器換熱介質(zhì)側(cè)的B端連接，蒸汽潛熱回收 熱泵的C端、D端分別與蒸汽發(fā)生裝置的進(jìn)水口及冷凝器的入口相連接，冷凝器的出口與尾 氣凈化處理裝置的進(jìn)口相連接；所述的蒸汽發(fā)生裝置的蒸汽出口與污泥干化機(jī)的進(jìn)汽管相 連接。 本發(fā)明的特點(diǎn)及有益效果利用低溫蒸汽轉(zhuǎn)盤干化機(jī)與污泥廢蒸汽潛熱回收熱泵 及尾氣凈化裝置聯(lián)合，通過工藝參數(shù)的控制，實(shí)現(xiàn)干化裝置能量平衡，達(dá)到污泥干化成本降 低、潛熱回收再利用、尾氣凈化處理的目的，并且干化不僅速度快、節(jié)省占地、還可以根據(jù)后 續(xù)處理需要靈活控制產(chǎn)品含水率，為污泥的后續(xù)處理處置及資源化利用提供有利條件。具 體表現(xiàn)為 (1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、干化效果好。利用低溫蒸汽轉(zhuǎn)盤干化機(jī)的進(jìn)料口與進(jìn)料裝置的出料 口相連接，干化機(jī)的尾汽出口與潛熱回收熱泵B端相連接，D端與冷凝器入口相連接，冷凝 器出口與尾氣處理裝置的進(jìn)氣口相連接，蒸汽發(fā)生器的蒸汽出口與干化機(jī)的蒸汽入口相連 接，干化機(jī)的蒸汽冷凝水出口與蒸汽潛熱回收熱泵的A端相連接，潛熱回收熱泵才C端與蒸 汽發(fā)生器進(jìn)水端相連接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，同時(shí)由于采用轉(zhuǎn)盤式污泥干化機(jī)，熱利用效率高，傳熱 效果好，干化效果好。 (2)尾氣中蒸汽潛熱回收，節(jié)能效果好。污泥干化尾氣中水蒸汽潛熱經(jīng)潛熱回收熱 泵進(jìn)行回收，每kg廢蒸汽回收350-500kcal，提高干化能源利用效率。 (3)多相變，傳熱效率高，干化速度快。蒸汽發(fā)生器出來的水蒸氣在干化機(jī)盤片內(nèi) 發(fā)生相變換熱，提高換熱效率，污泥中的水分受熱達(dá)到沸點(diǎn)發(fā)生相變，產(chǎn)生污泥蒸汽，使蒸 發(fā)速度加快，污泥蒸汽從干化機(jī)尾氣出口排出進(jìn)入蒸汽潛熱回收熱泵與熱泵熱介質(zhì)相變換 熱，換熱后污泥蒸汽變成冷凝水，熱介質(zhì)吸收潛熱后氣化，經(jīng)過壓縮升溫后用來加熱來自干 化機(jī)冷凝水出口排出的蒸汽冷凝水，熱量的到回收。 (4)環(huán)保。污泥的整個(gè)干化過程在封閉狀態(tài)下進(jìn)行，有機(jī)揮發(fā)氣體及異味氣體在密閉氛圍下送至尾氣處理裝置解決了尾氣的臭氣外溢，十分環(huán)保。


圖1為本發(fā)明中所使用設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明盤式干化機(jī)的空心軸剖面圖；
圖3為本發(fā)明盤式干化機(jī)的空心盤片a-a'的半剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。 參看圖l，潛熱回收式多相變污泥干化方法，該方法的具體實(shí)現(xiàn)步驟是 (1)將機(jī)械脫水污泥由進(jìn)料裝置5送入轉(zhuǎn)盤式污泥干化機(jī)7中； (2)采用由蒸汽發(fā)生裝置1產(chǎn)生的以IO(TC -150°〇為宜的低溫水蒸汽作為干化熱
源，在干化機(jī)內(nèi)相變換熱，對(duì)污泥進(jìn)行干化； (3)通過電機(jī)10驅(qū)動(dòng)干化機(jī)的空心軸，通過空心軸上的空心盤片13和導(dǎo)流片14 的轉(zhuǎn)動(dòng)使污泥翻轉(zhuǎn)、攪拌，讓污泥與筒體內(nèi)壁和空心盤片相接觸，不斷更新受熱面實(shí)現(xiàn)充分 加熱，使其所含的水分發(fā)生相變蒸發(fā)，污泥得到干化； (4)利用潛熱回收熱泵17回收污泥干化尾氣中蒸汽潛熱，并將回收的熱能，再經(jīng) 蒸汽發(fā)生裝置1產(chǎn)生的低溫水蒸汽作為干化熱源，利用于污泥干化，尾氣蒸汽發(fā)生相變由 蒸汽變成冷凝水； (5)利用生物過濾器15對(duì)污泥干化尾氣進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)干化過程無臭味排出。
潛熱回收式多相變污泥干化設(shè)備，它主要包括蒸汽發(fā)生裝置1、螺旋式進(jìn)料裝置 5、轉(zhuǎn)盤式污泥干化機(jī)7、潛熱回收熱泵17、冷凝器16和尾氣凈化處理裝置15 ;所述轉(zhuǎn)盤式 污泥干化機(jī)7的帶夾套筒體12上設(shè)有進(jìn)料口 6與進(jìn)料裝置5的出料口位置相應(yīng)，在筒體底 部設(shè)有出料口 ll，進(jìn)蒸汽口 4與筒體內(nèi)的空心軸以及其上的空心盤片13相通，所述空心盤 片13上設(shè)有污泥導(dǎo)流片14 ;出蒸汽冷凝水管3與外部的蒸汽潛熱回收熱泵17的冷凝器換 熱介質(zhì)側(cè)的A端連接，污泥尾氣出口 8經(jīng)過壓縮機(jī)9與蒸汽潛熱回收熱泵17的蒸發(fā)器換熱 介質(zhì)側(cè)的B端連接，蒸汽潛熱回收熱泵17的C端、D端分別與蒸汽發(fā)生裝置1的進(jìn)水口及 冷凝器16的入口相連接，冷凝器16的出口與尾氣凈化處理裝置15的進(jìn)口相連接；所述的 蒸汽發(fā)生裝置1的蒸汽出口 2與污泥干化機(jī)7的進(jìn)汽管4相連接。 參看圖2、圖3，所述轉(zhuǎn)盤式污泥干化機(jī)7的空心軸，由通蒸汽內(nèi)軸和排蒸汽冷凝水 外軸組成，空心軸軸端上裝有帶蒸汽進(jìn)口 4和冷凝水出口 3的旋轉(zhuǎn)接頭；所述通蒸汽內(nèi)軸由 細(xì)管與轉(zhuǎn)盤腔體連接而成。 所述進(jìn)料裝置5采用螺旋進(jìn)料方式，在污泥進(jìn)口端設(shè)有儲(chǔ)泥斗，出口端與盤式干 化機(jī)進(jìn)口 6相連接。 所述冷凝器16包括有噴淋裝置、水泵和引風(fēng)機(jī)，噴淋裝置的進(jìn)水管與水泵相連 接，為內(nèi)循環(huán)水冷凝。 所述尾氣凈化處理裝置15為生物過濾器，包括有噴淋裝置和填料，進(jìn)口與冷凝器 出口相連接。
5實(shí)施例 儲(chǔ)存在污泥斗內(nèi)的機(jī)械脫水污泥(含水率80 %左右)經(jīng)螺旋送料器送入轉(zhuǎn)盤式污泥干化機(jī)7內(nèi)，通過空心盤片13上的導(dǎo)流片14的轉(zhuǎn)動(dòng)使污泥翻轉(zhuǎn)、攪拌，不斷更新受熱介面，與筒體內(nèi)壁和空心盤片13相接觸，被充分加熱，使污泥所含的表面水分蒸發(fā)(污泥廢蒸汽)，從干化機(jī)尾氣出口 8排出，被干化的污泥在導(dǎo)流片14向前作用力下向前運(yùn)動(dòng)，在干化機(jī)污泥出料口 ll排出。污泥干化所需熱量來自蒸汽發(fā)生裝置l產(chǎn)生的水蒸氣，水蒸氣從干化機(jī)蒸汽管4的進(jìn)汽口4-l進(jìn)入盤片腔體，在腔體內(nèi)進(jìn)行充分相變換熱，并以熱傳導(dǎo)的方式干化污泥，經(jīng)過換熱后的蒸汽變成蒸汽冷凝水(溫度< 70°C )從干化機(jī)蒸汽冷凝出水口 3-1經(jīng)冷凝管3排出。所述干化機(jī)尾氣出口 8污泥廢蒸汽進(jìn)入蒸汽潛熱回收熱泵17與熱泵熱介質(zhì)進(jìn)行相變換熱，換熱后污泥廢蒸汽變成污泥冷凝水(溫度80-95°C )，熱泵熱介質(zhì)被氣化，進(jìn)一步熱泵熱介質(zhì)經(jīng)熱泵系統(tǒng)壓縮升溫，在熱泵冷凝換熱側(cè)與干化機(jī)排水口排出的蒸汽冷凝水換熱，熱泵熱介質(zhì)被冷凝后被輸送到熱泵蒸發(fā)器換側(cè)從新回收潛熱，所述蒸汽冷凝水被加熱(溫度> 95°C )，進(jìn)一步進(jìn)入蒸汽發(fā)生器1繼續(xù)被加熱成水蒸氣供污泥干化使用，所述污泥蒸汽冷凝水(溫度80-95t:)從蒸汽潛熱回收熱泵17排出進(jìn)入冷凝器16繼續(xù)被冷凝，至溫度< 5(TC時(shí)從冷凝器出口排出，進(jìn)一步進(jìn)入尾氣處理裝置15，污泥冷凝水中不凝氣體污染物在尾氣處理裝置15內(nèi)釋出后被處理，冷凝水排到污水廠。
本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，凡采用等同替換或等效替換形成的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。 試驗(yàn)表明，在污泥干化過程中產(chǎn)生的廢蒸汽中賦存著大量相變潛熱，例如將lkg廢蒸汽的相變潛熱回收，可獲得約500kcal的熱量，是穩(wěn)定的熱源。采用本發(fā)明，通過部分能量回收再利用節(jié)約了大量干化能耗。同時(shí)還將廢蒸汽冷凝為液體，避免熱污染。
權(quán)利要求
潛熱回收式多相變污泥干化方法，該方法的具體實(shí)現(xiàn)步驟是(1)將機(jī)械脫水污泥由進(jìn)料裝置(5)送入轉(zhuǎn)盤式污泥干化機(jī)(7)中；(2)采用由蒸汽發(fā)生裝置(1)產(chǎn)生的低溫水蒸汽作為干化熱源，在干化機(jī)內(nèi)相變換熱，對(duì)污泥進(jìn)行干化；(3)通過干化機(jī)內(nèi)的空心盤片上的導(dǎo)流片的轉(zhuǎn)動(dòng)使污泥翻轉(zhuǎn)、攪拌，讓污泥與筒體內(nèi)壁和空心盤片相接觸，不斷更新受熱面實(shí)現(xiàn)充分加熱，使其所含的水分發(fā)生相變蒸發(fā)，污泥得到干化；(4)利用潛熱回收熱泵(17)回收污泥干化尾氣中蒸汽潛熱，并將回收的熱能，再經(jīng)蒸汽發(fā)生裝置(1)產(chǎn)生的低溫水蒸汽作為干化熱源，利用于污泥干化，尾氣蒸汽發(fā)生相變由蒸汽變成冷凝水；(5)利用生物過濾器(15)對(duì)污泥干化尾氣進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)干化過程無臭味排出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的潛熱回收式多相變污泥干化方法，其特征在于所述低溫水 蒸汽為100°C -150°C。
3. 潛熱回收式多相變污泥干化設(shè)備，它主要包括蒸汽發(fā)生裝置(1)、進(jìn)料裝置(5)、轉(zhuǎn) 盤式污泥干化機(jī)(7)，所述轉(zhuǎn)盤式污泥干化機(jī)(7)的帶夾套筒體(12)上設(shè)有進(jìn)料口 (6)與 進(jìn)料裝置(5)的出料口位置相應(yīng)，在筒體底部設(shè)有出料口 (ll)，進(jìn)蒸汽口 (4)與筒體內(nèi)的空 心軸以及其上的空心盤片(13)相通，所述空心盤片(13)上設(shè)有污泥導(dǎo)流片(14);所述的 蒸汽發(fā)生裝置(1)的蒸汽出口 (2)與污泥干化機(jī)(7)的進(jìn)汽管(4)相連接；其特征在于該 設(shè)備還包括潛熱回收熱泵(17)、冷凝器(16)和尾氣凈化處理裝置(15);所述轉(zhuǎn)盤式污泥干 化機(jī)(7)的出蒸汽冷凝水管(3)與外部的蒸汽潛熱回收熱泵(17)的冷凝器換熱介質(zhì)側(cè)的 A端連接，污泥尾氣出口 (8)經(jīng)過壓縮機(jī)(9)與蒸汽潛熱回收熱泵(17)的蒸發(fā)器換熱介質(zhì) 側(cè)的B端連接，蒸汽潛熱回收熱泵(17)的C端、D端分別與蒸汽發(fā)生裝置(1)的進(jìn)水口及 冷凝器(16)的入口相連接，冷凝器(16)的出口與尾氣凈化處理裝置(15)的進(jìn)口相連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述潛熱回收式多相變污泥干化設(shè)備，其特征在于所述轉(zhuǎn)盤式污 泥干化機(jī)(7)的空心軸，由通蒸汽內(nèi)軸和排蒸汽冷凝水外軸組成，空心軸軸端上裝有帶蒸 汽進(jìn)口 (4)和冷凝水出口 (3)的旋轉(zhuǎn)接頭；所述通蒸汽內(nèi)軸由細(xì)管與轉(zhuǎn)盤腔體連接而成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述潛熱回收式多相變污泥干化設(shè)備，其特征在于所述進(jìn)料裝置 (5)采用螺旋進(jìn)料裝置，在污泥進(jìn)口端設(shè)有儲(chǔ)泥斗，出口端與盤式干化機(jī)進(jìn)口 (6)相連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述潛熱回收式多相變污泥干化設(shè)備，其特征在于所述冷凝器 (16)包括有噴淋裝置、水泵和引風(fēng)機(jī)，噴淋裝置的進(jìn)水管與水泵相連接，為內(nèi)循環(huán)水冷凝。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述潛熱回收式多相變污泥干化設(shè)備，其特征在于所述尾氣凈化 處理裝置(15)為生物過濾器，包括有噴淋裝置和填料，進(jìn)口與冷凝器出口相連接。
全文摘要
潛熱回收式多相變污泥干化方法與設(shè)備，為了解決現(xiàn)有污泥干化技術(shù)中存在的能耗大、污泥蒸汽潛熱不回收再利用、干化尾氣污染環(huán)境以及運(yùn)行成本高等技術(shù)問題而設(shè)計(jì)的，本發(fā)明采用將低溫蒸汽轉(zhuǎn)盤干化機(jī)與污泥廢蒸汽潛熱回收熱泵及尾氣凈化裝置聯(lián)合，利用低溫水蒸氣間接相變換熱，不但提高換熱速度，而且污泥有機(jī)成分流失少，利用潛熱回收熱泵回收污泥干化尾氣潛熱，并將回收的熱能再利用于污泥干化，提高熱效率，降低運(yùn)行成本，較好地解決了污泥干化過程中存在的熱能利用率不高、運(yùn)行成本高等問題，干化后的產(chǎn)品符合燒制輕質(zhì)節(jié)能磚和生產(chǎn)水泥壓制品的要求，又保持了原始污泥90％以上的熱值，使污泥資源化利用的價(jià)值達(dá)到最大化。
文檔編號(hào)B01D53/83GK101774743SQ20101010102
公開日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月26日
發(fā)明者孫洋, 岳東北, 李潤(rùn)東, 王洪濤 申請(qǐng)人:沈陽航空工業(yè)學(xué)院