剩余污泥深度干化设备系统及方法

  本发明公开了剩余污泥深度干化设备系统及其方法。设备系统包括依次相连的污泥粉化装置、泥粉干化装置和干粉收集装置。污泥粉化装置前端设置有污泥进料装置。污泥粉化装置包括污泥粉化室和污泥进料室,污泥粉化室为空心筒状结构,其中心设置有粉化旋转轴,轴上设置有若干污泥粉化叶轮。污泥进料口下方设置第一导流板和/或第二导流板。泥粉干化装置包括泥粉干化室和设置在泥粉干化室下部的一至两组干化旋转轴。干粉收集装置包括稳流集料器和旋风分离器。污泥在污泥粉化室被粉碎成污泥粉,然后进入泥粉干化室呈流态化干燥,这进入干粉收集装置分离和收集。本发明具有干燥效率高等优点。

  权利要求书

  1.剩余污泥深度干化设备系统,其特征在于,所述系统包括依次相连的污泥粉化装置(1)、泥粉干化装置(2)和干粉收集装置(3);所述污泥粉化装置(1)前端设置有污泥进料装置(4);

  所述污泥粉化装置(1)包括污泥粉化室(101)和设置在所述污泥粉化室(101)前端的污泥进料室(102),所述污泥粉化室(101)为空心筒状结构,其中心设置有水平布置的粉化旋转轴(106),所述粉化旋转轴(106)上设置有若干个并列布置的污泥粉化叶轮(105);所述污泥粉化室(101)内壁上环形设置有粉化污泥导流模块(110),所述粉化污泥导流模块(110)断面呈三角形或直角梯形;所述粉化污泥导流模块(110)设置在最末一个污泥粉化叶轮的外围;所述污泥进料室(102)顶部设有进料口与所述污泥进料装置(4)相连;所述污泥粉化室(101)末端下部设有污泥出料口(107)与所述泥粉干化装置(2)相连;

  所述泥粉干化装置(2)包括至少一个泥粉干化室(201)和设置在所述泥粉干化室(201)末端的污泥汇集室(204),所述污泥汇集室(204)设有出口与所述干粉收集装置(3)相连;所述泥粉干化室(201)下部设置有干化旋转轴(202),所述干化旋转轴(202)水平布置,且其上设置有若干干化叶轮(203);所述泥粉干化室(201)底部设置有气垫悬浮床(208);所述泥粉干化室(201)上部设置有进气口(205),所述进气口(205)设置在所述泥粉干化室(201)的上半部分;所述泥粉干化室(201)上部前端还设置有第一扰流风扇(207),后端设置有导流块(204),且所述导流块(204)面向来流的一面呈弧面或斜面;

  所述污泥汇集室(204)上端设置有连通管(111)与所述污泥粉化室(101)前端上部相连,使所述污泥粉化室(101)内与所述泥粉干化室(201)达到压力平衡;

  所述干粉收集装置(3)包括稳流集料器(31)和旋风分离器(32),所述稳流集料器(31)上部设有集气口(314)和旋风分离器(32)相连;所述稳流集料器(31)上部设有稳流器(312),所述稳流器(312)布置在所述集气口(314)下方,所述稳流集料器(31)中下部一侧设有干粉进料口(311)与所述污泥汇集室(204)出口相连;所述干粉进料口(311)设置倾斜向下的稳流导流板(313),且所述稳流导流板(313)设置在所述稳流器(312)下方。

  2.根据权利要求1所述的剩余污泥深度干化系统,其特征在于,所述每个污泥粉化叶轮(105)均设有转向控制装置,能够独立控制转动方向;所述每个污泥粉化叶轮(105)包括若干个扇叶(112),所述扇叶(112)以所述粉化旋转轴(106)为圆心呈同心圆式均匀设置,每个扇叶(112)均与所述粉化旋转轴(106)轴向呈夹角φ布置,所述夹角φ为0~25°。

  3.根据权利要求1所述的剩余污泥深度干化系统,其特征在于,所述污泥进料室(102)与所述污泥粉化室(101)连接处上部设置有竖直布置的引导挡板(109)。

  4.根据权利要求3所述的剩余污泥深度干化系统,其特征在于,所述污泥进料室(102)下方设置有第一导流板(103),所述第一导流板(103)位于所述粉化旋转轴(106)上方,且所述第一导流板(103)沿着污泥行进方向向下倾斜,其倾斜角α为15°~30°。

  5.根据权利要求4所述的剩余污泥深度干化系统,其特征在于,所述污泥进料室(102)下方设置有第二导流板(104),所述第二导流板(104)位于所述粉化旋转轴(106)下方,且所述第二导流板(104)沿着污泥行进方向向下倾斜,其倾斜角β为15°~60°。

  6.根据权利要求1所述的剩余污泥深度干化系统,其特征在于,所述干化旋转轴(202)设置两组,所述两组干化旋转轴以所述泥粉干化室(201)竖直中心面为对称面呈对称布置。

  7.根据权利要求1或6所述的剩余污泥深度干化系统,其特征在于,所述干化叶轮(203)沿所述干化旋转轴(202)轴向设置两个以上;所述每个干化叶轮(203)包括若干个干化扇叶,所述干化扇叶与所述干化旋转轴(202)的轴向夹角ε为0~10°。

  8.根据权利要求1所述的剩余污泥深度干化系统,其特征在于,所述稳流器(311)选用框架结构,所述框架结构上设置有若干上下布置的稳流板(315)且在稳流板之间形成上下物料通道,所述若干稳流板(315)呈同心圆式均匀布置成一至三个同心圆,或呈平行布置,或呈网格状布置。

  9.剩余污泥深度干化方法,其使用如权利要求1所述的剩余污泥深度干化系统,其特征在于,所述方法包括:

  将剩余污泥破碎为污泥粗颗粒后,通过污泥进料装置(4)将污泥粗颗粒给入污泥粉化室(101),调整粉化旋转轴(106)的转速使通过污泥粉化叶轮(105)的污泥粗颗粒被破碎成污泥粉;污泥粉在粉化旋转轴(106)上随着粉化旋转轴(106)的转动被推送到粉化污泥出料口(107),并从粉化污泥出料口(107)进入到泥粉干化室(201);

  从进气口(205)和气垫悬浮床(208)通入干燥空气;调整干化旋转轴(202)的转速使污泥粉在干化叶轮(203)扰动下在泥粉干化室(201)呈流态化状态,与干燥空气混合并被干燥脱水;使污泥粉充分干燥成为干化污泥粉进入污泥汇集室(204),并从污泥汇集室(204)出口进入干粉收集装置(3);

  使携带着干化污泥粉的气流从污泥汇集室(204)出口,通过干粉进料口(311)进入稳流集料器(31),在稳流导流板(313)的导流下折返式上行,使一部分干化污泥粉被分离和收集;上行的气流在稳流器(312)的阻隔下,气流中携带的干化污泥粉继续被分离和收集,然后气流从集气口(314)进入旋风分离器(32)进一步分离和收集干化污泥粉。

  10.根据权利要求8所述的剩余污泥深度干化方法,其特征在于,所述剩余污泥含水率≤60%;所述干化污泥粉含水率为10%-30%;所述干燥空气温度为20~80℃。

  11.根据权利要求8所述的剩余污泥深度干化方法,其特征在于,所述污泥粗颗粒的粒径为0.5~3cm;所述污泥粉的粒径为30~400μm;所述粉化旋转轴(106)的转速选用1000~3000r/min;所述干化旋转轴(202)的转速选用200~1000r/min。

  说明书

  剩余污泥深度干化设备系统及方法

  技术领域

  本发明涉及剩余污泥深度干化设备及方法,尤其涉及一种剩余污泥深度脱水的设备及工艺方法,属于环保技术领域的污水处理厂剩余污泥处理子领域。

  背景技术

  随着我国社会和城市化的发展,城市污水的产生量在不断增长,相应的污水处理设施的数量也随之增加,污水处理后的副产物——剩余污泥的产生量也越来越大。截止2017年,我国剩余污泥年产量已超过4000万吨,而无害化处理率不足10%。如何妥善处理处置这些源源不断产生、数量日益庞大的污泥已成为我国环境保护方面亟待解决的问题。

  国内大部分污水处理厂产生的剩余污泥,其含水率一般在80%以上。污泥脱水是其处理过程中的关键步骤。而污泥难以深度脱水的特点,已成为限制污泥无害化、资源化处理的瓶颈问题。

  目前,污泥脱水干化的主要工艺有太阳能干燥、热干化、调理-压滤脱水等。其中太阳能干燥工艺利用太阳能的热效应,可将污泥含水率降至10%以下,达到深度干化的目的,但是由于其占地面积达、处理周期长、受天气变化影响大,较难广泛应用。热干化技术是通过直接加热或间接加热的方式将污泥中水分蒸发去除,污泥含水率可降至40%以下,而进一步降低含水率则所需将能耗大幅上升;调理-压滤脱水技术是剩余污泥经过调理剂改性处理,提高污泥脱水性能,再经过压滤机压榨脱水,污泥含水率可降至60%。以上工艺能够快速脱除污泥中的水分,但是脱水程度有限,较难实现污泥的深度干化(含水率≤20%)。

  因此,进一步降低热干化或机械脱水工艺产生的半干污泥的含水率,快速高效的实现剩余污泥的深度干化,是目前的发展方向。

  发明内容

  本发明旨在提供一种剩余污泥深度干化设备及方法,通过将污泥粉化增加其接触面积从而提高了干燥效率。

  本发明通过以下技术方案实现:

  剩余污泥深度干化系统,包括依次相连的污泥粉化装置、泥粉干化装置和干粉收集装置;所述污泥粉化装置前端设置有污泥进料装置;

  所述污泥粉化装置包括污泥粉化室和设置在所述污泥粉化室前端的污泥进料室,所述污泥粉化室为空心筒状结构,其中心设置有水平布置的粉化旋转轴,所述粉化旋转轴上设置有若干个并列布置的污泥粉化叶轮;所述污泥粉化室内壁上环形设置有粉化污泥导流模块,所述粉化污泥导流模块断面呈三角形或直角梯形;所述粉化污泥导流模块设置在最末一个污泥粉化叶轮的外围;所述污泥进料室顶部设有进料口与所述污泥进料装置相连;所述污泥粉化室末端下部设有污泥出料口与所述泥粉干化装置相连;

  所述泥粉干化装置包括至少一个泥粉干化室和设置在所述泥粉干化室末端的污泥汇集室,所述污泥汇集室设有出口与所述干粉收集装置相连;所述泥粉干化室下部设置有干化旋转轴,所述干化旋转轴水平布置,且其上设置有若干干化叶轮;所述泥粉干化室底部设置有气垫悬浮床;所述泥粉干化室上部设置有进气口,所述进气口设置在所述泥粉干化室的上半部分;所述泥粉干化室上部前端还设置有第一扰流风扇,后端设置有导流块,且所述导流块面向来流的一面呈弧面或斜面;

  所述污泥汇集室上端设置有连通管与所述污泥粉化室前端上部相连,使所述污泥粉化室内与所述泥粉干化室达到压力平衡;

  所述干粉收集装置包括稳流集料器和旋风分离器,所述稳流集料器上部设有集气口和旋风分离器相连;所述稳流集料器上部设有稳流器,所述稳流器布置在所述集气口下方,所述稳流集料器中下部一侧设有干粉进料口与所述污泥汇集室出口相连;所述干粉进料口设置倾斜向下的稳流导流板,且所述稳流导流板设置在所述稳流器下方。

  上述技术方案中,所述每个污泥粉化叶轮均设有转向控制装置,能够独立控制转动方向;所述每个污泥粉化叶轮包括若干个扇叶,所述扇叶以所述粉化旋转轴为圆心呈同心圆式均匀设置,每个扇叶均与所述粉化旋转轴轴向呈夹角φ布置,所述夹角φ为0~25°。

  上述技术方案中,所述污泥进料室与所述污泥粉化室连接处上部设置有竖直布置的引导挡板。

  上述技术方案中,所述污泥进料室下方设置有第一导流板,所述第一导流板位于所述粉化旋转轴上方,且所述第一导流板沿着污泥行进方向向下倾斜,其倾斜角α为15°~30°。

  上述技术方案中,所述污泥进料室下方设置有第二导流板,所述第二导流板位于所述粉化旋转轴下方,且所述第二导流板沿着污泥行进方向向下倾斜,其倾斜角β为15°~60°。

  上述技术方案中,所述干化旋转轴设置两组,所述两组干化旋转轴以所述泥粉干化室竖直中心面为对称面呈对称布置。

  上述技术方案中,所述干化叶轮沿所述干化旋转轴轴向设置两个以上;所述每个干化叶轮包括若干个干化扇叶,所述干化扇叶与所述干化旋转轴的轴向夹角ρ为0~10°。

  上述技术方案中,所述稳流器选用框架结构,所述框架结构上设置有若干上下布置的稳流板且在稳流板之间形成上下物料通道,所述若干稳流板呈同心圆式均匀布置成一至三个同心圆,或呈平行布置,或呈网格状布置。

  剩余污泥深度干化方法,包括:

  将剩余污泥破碎为污泥粗颗粒后,通过污泥进料装置将污泥粗颗粒给入污泥粉化室,调整粉化旋转轴的转速使通过污泥粉化叶轮的污泥粗颗粒被破碎成污泥粉;污泥粉在粉化旋转轴上随着粉化旋转轴的转动被推送到粉化污泥出料口,并从粉化污泥出料口进入到泥粉干化室;

  从进气口和气垫悬浮床通入干燥空气;调整干化旋转轴的转速使污泥粉在干化叶轮扰动下在泥粉干化室呈流态化状态,与干燥空气混合并被干燥脱水;使污泥粉充分干燥成为干化污泥粉进入污泥汇集室,并从污泥汇集室出口进入干粉收集装置;

  使携带着干化污泥粉的气流从污泥汇集室出口,通过干粉进料口进入稳流集料器,在稳流导流板的导流下折返式上行,使一部分干化污泥粉被分离和收集;上行的气流在稳流器的阻隔下,气流中携带的干化污泥粉继续被分离和收集,然后气流从集气口进入旋风分离器进一步分离和收集干化污泥粉。

  上述技术方案中,所述剩余污泥含水率≤60%;所述干化污泥粉含水率为10%-30%;所述干燥空气温度为20~80℃。

  上述技术方案中,所述污泥粗颗粒的粒径为0.5~3cm;所述污泥粉的粒径为30~400μm;所述粉化旋转轴的转速选用1000~3000r/min;所述干化旋转轴的转速选用200~1000r/min。

  本发明具有以下优点及有益效果:通过将污泥粉化成细小颗粒,显著增加了污泥与空气的接触面积,在降低污泥干化所需气流温度的同时,提高了干化效率;干化效果提高,将污泥干化的经济含水率由40%大幅降至20%以下,进而提升了污泥末端资源化处置的范围和经济性。