申请日2013.01.25
公开(公告)日2014.08.06
IPC分类号C02F11/16
摘要
本发明提供了一种污泥干化装置，包括塔式干化床本体，与塔式干化床本体上部连接的冷凝器和生物除臭器，与塔式干化床本体下部连接的废气供给装置;污泥进料口设在塔式干化床本体的上部，污泥出料口设在所述塔式干化床本体的下部;冷凝器下方设置有冷凝液处理系统;废气供给装置接有余热废气管道，通入干化床本体中，塔式干化床本体内设有多级中空式结构的干化盘，每级干化盘一侧与干化床本体内壁间设有落料口，每级干化盘上方设有立式搅拌器，所述立式搅拌器的搅拌桨叶距离其对应的干化盘表面10～200mm。同时还提供了一种干化污泥的方法。本发明结构新颖紧凑、占地小、干化效果好、运行维护费用小，环保节能，具有一定的推广前景。
权利要求书
1.一种污泥干化装置，包括污泥进料口和污泥出料口，其特征在于：所述污泥干化装 置包括：塔式干化床本体(2)，与所述塔式干化床本体(2)上部连接的冷凝器(11)和生 物除臭器(10)，与所述塔式干化床本体(2)下部连接的废气供给装置(8);所述污泥进料 口(1)设在所述塔式干化床本体(2)的上部，所述污泥出料口(6)设在所述塔式干化床 本体(2)的下部;所述冷凝器(11)下方设置有冷凝液处理系统(12);
所述废气供给装置(8)接有余热废气管道(7)，所述余热废气管道(7)分成二路，第 一路通入所述塔式干化床本体(2)内部，再汇入烟囱(13)中，第二路直接与烟囱(13) 相连通;
所述塔式干化床本体(2)内设有多级干化盘(3)，所述干化盘呈中空式结构，数目为 2～10级;每级干化盘(3)一侧与塔式干化床本体(2)内壁间设有供污泥掉落的落料口(5)， 相邻两级干化盘与内壁间的落料口左右交错分布;
每级干化盘(3)上方设有立式搅拌器(4)，所述立式搅拌器(4)的搅拌桨叶距离其对 应的干化盘表面10～200mm，同一级干化盘对应的立式搅拌器组成一个立式搅拌系统，由 驱动调速装置控制。
2.根据权利要求1所述的污泥干化装置，其特征在于：所述第一路余热废气管道(7) 与烟囱连接的通路上设有排风机(9);所述第二路余热废气管道(7)与烟囱(13)连接的 通路上设有烟道挡板(14)。
3.根据权利要求1所述的污泥干化装置，其特征在于：所述的污泥来自生活污水处理 厂、江河湖泊疏浚工程、自来水厂、工业废水处理站中的一种或几种脱水泥饼，含水量为 50wt%～90wt%。
4.根据权利要求1所述的污泥干化装置，其特征在于：所述污泥进料口设置在第一级 干化盘之上;所述污泥出料口设置在最后一级干化盘之下。
5.根据权利要求1所述的污泥干化装置，其特征在于：所述塔式干化床本体(2)内相 邻干化盘间距相等;所述干化盘数目为4～6盘。
6.根据权利要求1所述的污泥干化装置，其特征在于：所述立式搅拌器(4)的搅拌桨 叶距离其对应的干化盘表面50～80mm;所述立式搅拌器(4)的转速为10～300r/min。
7.根据权利要求1所述的污泥干化装置，其特征在于：所述立式搅拌器(4)的桨叶类 型为推进式、框式、桨式、锚式、移动式、折叶式、涡轮式、螺杆式、螺带式、圆盘锯齿式 中的一种或多种;所述立式搅拌器(4)的桨叶数目为2～6个。
8.根据权利要求1所述的污泥干化装置，其特征在于：所述干化盘的形状与干化床床 体截面相同;所述干化盘的形状为圆形、长方形、方形、椭圆形、多边形中的一种。
9.根据权利要求1所述的污泥干化装置，其特征在于：所述废气供给装置(8)中的气 体温度为100～500℃。
10.一种塔式干化床干化污泥的方法，其特征在于：该方法包括：
a.经初步脱水的污泥，通过定量给料装置连续从干化床顶部的污泥进料口进料，污泥 落至第一级干化盘之上，随即被对应的立式搅拌器搅拌、混匀、移动;
b.引自废气供给装置的废气，从塔式干化床底部通入，均布于各级干化盘，换热后的 废气并入烟囱;
c.适时调整定量给料装置的进料速度和立式搅拌器的转速，使污泥在干化盘上具备一 定的停留时间;
d.污泥在多个立式搅拌器的耦合翻动、强制搅拌、混匀碾推的过程中，一边与干化盘 内的废气充分换热，一边被转移至干化盘一侧与塔式干化床本体内壁间的落料口，从落料口 处落入下一级干化盘，干化盘盘面另一侧接受上一级干化盘落料口的污泥落料，如是反复;
e.用湿度自动监测装置随时监测干化床内的空气湿度，当达到一定数值时，开启排风 机，将床内水蒸气引出，进入冷凝器和生物除臭器进行冷凝和生物除臭处理，净化后的尾气 也并入烟囱;或者排风机常开，将床内水蒸气引出，进入冷凝器和生物除臭器进行冷凝和生 物除臭处理，净化后的尾气也并入烟囱;
f.污泥经多级干化盘后，落至最后一级干化盘，并被立式搅拌器推出，进一步储放或利 用。
说明书
一种污泥干化装置及利用该装置干化污泥的方法
技术领域
本发明涉及污泥减量的技术领域，尤其涉及一种污泥干化装置及利用该装置进行污泥干 化的方法。
背景技术
随着城市生活和工业企业污水处理设施建设逐步提速和污水集中处理率的日益提高，各 类水处理污泥泥饼(以下简称污泥)产量快速增长。按行业划分，主要有化工污泥、印染污 泥、制革污泥、造纸污泥、金属表面处理污泥，生活污水厂污泥等等。仅以我国城市生活污 水处理厂为例，年产污泥(含水80wt%计)即超过6千万吨。污泥一般含有大量的有机物、 氮、磷、重金属、病菌、病原菌，以及盐类、多氯联苯、二恶英等，且常伴有恶臭，绝大部 分属于危险废物，如不妥善处理，任意排放，会对环境造成二次污染。
鉴于污泥的高含水和低热值，往往需要进行干化预处理，降低污泥含水率和体积、杀灭 病原体，然后进行填埋、焚烧、堆肥、土地利用等后续处理。
我国现有污泥干化技术和设备的具体实施中，自然干化(CN2789245Y)或利用太阳能 系统(CN101948230A)干燥占地大、效率低、劳动强度高，受气候、季节影响较大。单 纯机械压滤虽可加入絮凝剂或脱水剂(CN101503643A)强化脱水效果，但难使含水率降至 50%以上。水解/热解干化(CN201704175U,CN201254514Y)涉及设备多，流程长，产品 质量不稳定。因此，利用各种干燥机械，进行污泥干化处理设备和工艺的研发应运而生。
按照热介质与污泥的接触方式，干燥机械可分为直接干化、间接干化和直接-间接联合 式干化等工艺类型。直接干化的实质是对流干燥，即将燃烧室产生的热气与污泥直接混合， 使污泥中的水分得以蒸发，如闪蒸式(CN201737822U)、转筒/鼓式(CN1654378A)、螺 旋式(CN201793466U)、喷淋式多效蒸发器(CN201737823U)、流化床(CN101210679A) 等;而间接干燥实质上是传导干燥，即将燃烧炉产生的热气通过蒸汽或热油介质加热器壁， 热量再通过器壁传递给湿污泥，从而将其中的水分蒸发除去，如薄膜式(CN201678575U)、 转盘/桨叶式(CN1843985A)、多重盘管式(CN101628779A)等;直接-间接联合式干燥系 统则是对流-传导技术的结合，如太阳能-高温蒸汽干燥器(CN201037728Y)。
由于污泥含水量高(50wt%～90wt%)、粘性大，常规干化设备在运行过程中，经常发生 粘壁而造成设备难以长周期运行。如CN201344712Y公开了一种“用于污泥干化的桨叶式 干燥机”，这种干燥机虽具有传热效果好、能耗低的优点，但在干燥粘度很高、浆糊状及膏 状物料时，容易发生污泥“抱轴”现象，干化表面坚硬，内部却是稀泥，泥团与轴一起转动， 影响了干燥速度和效果;CN2392620Y公开了一种滚筒式干燥机，但因污泥内有机絮凝剂的 胶质作用，污泥在干化过程中，会结成外壳坚硬而内核含水的胶质块状物，很难被破碎和再 加工;CN1654378A中也介绍了传统回转窑内，污泥成坨滚动、内粘外干不易粉碎，干化 效果不佳，需根据污泥性质进行针对性设置窑体倾角、长度及转速等参数。
除了国外应用较多的滚筒式、薄膜式和卧式圆盘干化器之外，利用太阳能、锅炉余热、 过热蒸汽等余热资源为热能介质，开发的新型干化设备也层出不穷。如CN101205111A公 开了一种污泥干化装置及利用该装置的污泥干化方法，其中的装置包括一封闭的透明玻璃壳 体、多层横向设置的托盘支架、设于壳体横向一侧壁上的每层托盘支架对应的进料口及与该 进料口相对应的出料口。但此发明存在如下缺点：(1)污泥干化过程没有搅拌、混匀过程， 仅靠热风表面换热，污泥易板结，干化效率低;(2)污泥在托盘上分层推入、分层干化、分 层取出，类似“蒸馒头”的间歇操作，劳动条件差，推进拉出之间粉尘污染大;(3)污泥托 盘为网眼结构，容易堵塞，失去换热效果;(4)各层配备的小滚轮和托盘支架在反复移动操 作中容易损坏，使用寿命短。
鉴于现有污泥干化设备存在干化耗能大、初期设备投资高、运行不稳定、运行和检修成 本高、难以实现连续操作、污泥干化效果不好等问题，节能高效、运行稳定、投资和运行费 用低廉的新型污泥干化装置具有良好的开发和应用前景。
发明内容
因此，针对现有技术中污泥干化设备的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种污泥 干化装置，该装置可以有效避免现有污泥干化设备初期投资大、运行成本高、设备能耗高、 运行不稳定、运维成本高、干化效果不好、难以实现连续操作等问题。本发明要解决的另一 技术问题是提供利用该装置干化污泥的方法。
本发明的技术方案是，一种污泥干化装置，包括污泥进料口和污泥出料口，所述污泥干 化装置包括塔式干化床本体，与所述塔式干化床本体上部连接的冷凝器和生物除臭器，与所 述塔式干化床本体下部连接的废气供给装置;所述污泥进料口设在所述塔式干化床本体的上 部，所述污泥出料口设在所述塔式干化床本体的下部;所述冷凝器下方设置有冷凝液处理系 统;
所述废气供给装置接有余热废气管道，所述余热废气管道分成二路，第一路通入所述塔 式干化床本体内部，再汇入烟囱中，第二路直接与烟囱相连通;
所述塔式干化床本体内设有多级干化盘，所述干化盘呈中空式结构，数目为2～10级; 每级干化盘一侧与塔式干化床本体内壁间设有供污泥掉落的落料口，相邻两级干化盘与内壁 间的落料口左右交错分布;
每级干化盘上方设有立式搅拌器，所述立式搅拌器的搅拌桨叶距离其对应的干化盘表面 10～200mm，同一级干化盘对应的立式搅拌器组成一个立式搅拌系统，由驱动调速装置控制。
上述的一级干化盘即指一层干化盘，干化盘一般设2-10级。干化盘层数优选4-6级。 干化盘呈中空式结构，高温废气流经和分布其中，可使污泥干化更充分。所述立式搅拌系统， 与干化盘相匹配，数量与干化盘的数量相同，每套立式搅拌系统各自由3～10个立式搅拌器 及其驱动调速装置构成。
搅拌器的转速可调，同层各搅拌器之间彼此啮合、协同转动，一边混合翻弄污泥，一边 将换热中的污泥推移至干化盘侧缘落料口。
所述干化盘盘缘落料口，开口大小与形状因污泥处理量而定，确保污泥能顺畅落下为宜。 所述废气供给装置，为可提供稳定余热的工业废气/尾气发生装置，优选的是，废气供给装 置中的气体温度为100～500℃;优选的是，气体含尘量小于100mg/m3。
根据本发明的污泥干化装置，优选的是，所述第一路余热废气管道与烟囱连接的通路上 设有排风机;所述第二路余热废气管道与烟囱连接的通路上设有烟道挡板。
根据本发明的污泥干化装置，优选的是，所述的污泥来自生活污水处理厂、江河湖泊疏 浚工程、自来水厂、工业废水处理站中的一种或几种脱水泥饼，含水量为50wt%～90wt%。
根据本发明的污泥干化装置，优选的是，所述污泥进料口设置在第一级干化盘之上;所 述污泥出料口设置在最后一级干化盘之下。污泥进料口的进料装置为已商业化成熟应用的定 量、连续装置;污泥出料口的出料装置也为已商业化成熟应用的封闭、连续装置。
根据本发明的污泥干化装置，优选的是，所述塔式干化床本体内相邻干化盘间距相等; 所述干化盘数目为4～6盘。所述塔式干化床，由多级干化盘垂直叠落而成。
根据本发明的污泥干化装置，优选的是，所述立式搅拌器的搅拌桨叶距离其对应的干化 盘表面50～80mm;优选的是，所述立式搅拌器的转速为10～300r/min。因各层污泥含水率 不同，具体转速也有所不同，更优选10～50r/min。立式搅拌器转速的设定，以使污泥能充 分搅拌、混匀、移动到落料口为宜。
根据本发明的污泥干化装置，优选的是，所述立式搅拌器的桨叶类型为推进式、框式、 桨式、锚式、移动式、折叶式、涡轮式、螺杆式、螺带式、圆盘锯齿式中的一种或多种;所 述立式搅拌器(4)的桨叶数目为2～6个。所述立式搅拌器的桨叶和轴材质可以为防腐耐磨 等级不低于316L的不锈钢，所述立式搅拌器的桨叶类型更优选推进式和框式。
根据本发明的污泥干化装置，优选的是，所述干化盘的形状与干化床床体截面相同;所 述干化盘的形状为圆形、长方形、方形、椭圆形、多边形中的一种。
根据本发明的污泥干化装置，优选的是，所述塔式干化床本体(2)的床体材质为防腐、 耐温材料;所述干化盘材质为防腐、耐温、耐磨损材料。
本发明还提供了一种塔式干化床干化污泥的方法，该方法包括：
a.经初步脱水的污泥，通过定量给料装置连续从干化床顶部的污泥进料口进料，污泥 落至第一级干化盘之上，随即被对应的立式搅拌器搅拌、混匀、移动;
b.引自废气供给装置的废气，从塔式干化床底部通入，均布于各级干化盘，换热后的 废气并入烟囱;
c.适时调整定量给料装置的进料速度和立式搅拌器的转速，使污泥在干化盘上具备一 定的停留时间;
d.污泥在多个立式搅拌器的耦合翻动、强制搅拌、混匀碾推的过程中，一边与干化盘 内的废气充分换热，一边被转移至干化盘一侧与塔式干化床本体内壁间的落料口，从落料口 处落入下一级干化盘，干化盘盘面另一侧接受上一级干化盘落料口的污泥落料，如是反复;
e.用湿度自动监测装置随时监测干化床内的空气湿度，当达到一定数值时，开启排风 机，将床内水蒸气引出，进入冷凝器和生物除臭器进行冷凝和生物除臭处理，净化后的尾气 也并入烟囱;或者排风机常开，将床内水蒸气引出，进入冷凝器和生物除臭器进行冷凝和生 物除臭处理，净化后的尾气也并入烟囱;
f.污泥经多级干化盘后，落至最后一级干化盘，并被立式搅拌器推出，进一步储放或利 用。
污泥在干化盘的停留时间越长，换热越彻底，污泥干化效果越好，但污泥干化量就越小。 实际干化过程中，可以根据不同污泥种类的粘度、含水量等性质，根据实际生产要求设置不 同的停留时间。一般常采用的停留时间为0.5min～5h。
本方法对空气湿度数值没有非常具体的要求，在本领域技术人员认为塔式干化床本体内 的湿度较大，影响干化效果时就可开排风机排风。一般可将参考湿度定为15～30g(水汽) /m3(空气)，达到这个数值就可以开风机;而正常运行时，也可以将排风机常开。
本发明的有益效果是：
(1)结构新颖紧凑、占地小、干化效果好。塔式干化床内的多级干化盘为垂直叠落、 等间距布置，湿污泥由上而下、高温余热由下而上，逆向间接换热，污泥逐渐脱水变干，废 气温度逐渐降低，充分利用了干化床空间;立式搅拌器转速和污泥进料速度可调，通过停留 时间的适时调整，确保各类污泥(组分不同、粘性差异较大)的干化效果;污泥从干化盘一 端推移至另一端的过程中，可最大程度的吸收热量，所脱除下水分和其他有机组分，通过排 风机迅速排至干化床之外，确保了较高的废热利用效率。
(2)一次性投资低，日常维护方便。本套系统不同于常规的热风型直接干燥装置，塔 式多级干化盘的紧凑设置，有效避免了中空桨叶干燥机、庞大的保温罩体、旋风除尘、袋式 除尘等多台设备。干化床内的唯一运动部件，就是立式搅拌器，而搅拌器既有搅拌、混合、 推移的效果，又有防止粘壁、自清理的特点，更换维修十分方便。
(3)可连续作业、能耗低、运行维护费用小。干化盘上面被污泥所覆盖，间接换热效 率高达80%，操作费用仅为气流干燥、流化床干燥及旋转闪蒸干燥等热风型干燥器的 30～50%。同时克服了传统热风型干燥除尘设备庞大、排出空气中湿度过大引起旋风分离器 及袋式除尘器过滤器堵塞、操作要求高等缺陷。
(4)运行平稳可靠，对污泥适应性强。本套系统操作简单，组合型立式搅拌器的互相 啮合转动，使得污泥在挤压、松弛的交替作用下，避免了污泥边推移边干化过程中的卡料、 抱轴、聚团等现象;污泥在从第一级干化盘落至最后一级干化盘的连续过程中，逐级顺次干 燥、充分考虑了后续污泥呈颗粒状、挥发面积变大、传热面更新变快、综合传热系数较大的 特点，操作弹性大，不会出现粘壁、堵塞、架桥等现象，确保了干化均匀的污泥粉料由出料 口排出。
(5)供热介质来源广泛。工矿企业的高温废热、锅炉烟气、饱和水蒸气、太阳能升温 系统等都可以作为本发明的供热介质。
(6)环保。污泥干化的全过程在封闭状态下进行，无污泥暴露和转运环节，有机挥发 气体及异味气体在密闭氛围下送至冷凝和生物除臭装置，整套尾气处理装置在微负压下工 作，避免环境污染和异味外溢。此外，干化床体上部湿度大、温度低，可有效避免粉尘逸散， 消除了冷凝器和生物除臭装置的操作负荷。