申请日2014.08.04
公开(公告)日2014.10.15
IPC分类号C02F11/00; C02F11/12; C02F11/20
摘要
本发明公开了一种污水污泥深度处理装置，包括破碎装置、干燥装置、焚烧装置和余热锅炉，还包括污泥冷冻容器和冷冻干燥能量循环系统，冷冻干燥能量循环系统包括压缩机、蒸发器、冷凝器以及设置于污泥冷冻容器中的第一换热器，压缩机出气端与冷凝器连接，蒸发器经第一换热器与压缩机的进气端连接;冷凝器通过气体管道与干燥装置底部相连通，蒸发器与通过气体管道与干燥装置顶部相连通。余热锅炉内设有导热油管，导热油管与空气进行热传递对空气加热，加热后的空气被分别输入干燥装置和污泥冷冻容器，以供污泥干燥和解冻。本发明不用加入化学制剂，不增加污泥处理量，工质能量的循环利用以及利用污泥自身热量提高了污泥的冷冻效率和热量利用率。
权利要求书
1.一种污水污泥深度处理装置，包括压滤装置(1)、破碎装置(2)、干燥装置(3)、 焚烧装置(16)和余热锅炉(17)，压滤装置(1)对污泥进行压滤处理后由破碎装置(2) 进行破碎处理，污泥破碎后进入干燥装置(3)进行干燥处理，干燥后的污泥颗粒送入焚 烧装置(16)内焚烧，焚烧产生的高温烟气进入余热锅炉(17);其特征在于：
所述的污水污泥深度处理装置还包括污泥冷冻容器(4)和冷冻干燥能量循环系统， 所述的冷冻干燥能量循环系统包括压缩机(5)、蒸发器(6)、冷凝器(7)以及设置于污 泥冷冻容器(4)中的第一换热器(8)，压缩机(5)的出气端与冷凝器(7)连接，冷凝 器(7)经节流元件(9)与蒸发器(6)连接，蒸发器(6)经第一换热器(8)与压缩机 (5)的进气端连接;所述的冷凝器(7)通过气体管道(10)与干燥装置(3)底部相连 通，蒸发器(6)通过气体管道(10)与干燥装置(3)顶部相连通，同时所述的冷凝器(7) 与蒸发器(6)通过气体管道(10)相连通;
所述的余热锅炉(17)内设有导热油管(18)，导热油管(8)与空气进行热传递对空 气加热，加热后的空气被分别输入干燥装置(3)和污泥冷冻容器(4)，以供污泥干燥和 解冻。
2.根据权利要求1所述的污水污泥深度处理装置，其特征在于：导热油管(18)的 两端延伸出余热锅炉(17)，并与第二换热器(19)连接，导热油进入第二换热器(19) 将热量传递给空气;被冷凝器(7)加热后的空气进入到第二换热器(19)继续吸收热量， 形成高温空气，高温空气经过风机(24)加压后，分别通过热气管道(20)进入干燥装置 (3)和污泥冷冻容器(4)。
3.根据权利要求1所述的污水污泥深度处理装置，其特征在于：所述的污泥冷冻容 器(4)为多个，第一换热器(8)与污泥冷冻容器(4)一一对应，多个污泥冷冻容器(4) 中的第一换热器(8)的两端分别通过工质换向阀(11)与蒸发器(6)和压缩机(5)连接， 污泥冷冻容器(4)的底部设有过滤结构(12)，多个污泥冷冻容器(4)的底部通过液体 换向阀(13)并经液体管道(14)与压滤装置(1)连通，解冻后的污泥从污泥冷冻容器 (4)通过转子泵(15)泵入压滤装置(1)中。
4.根据权利要求1或2所述的污水污泥深度处理装置，其特征在于：所述的干燥装 置(3)包括干燥箱(3.1)和污泥翻板机构(3.2)，所述的污泥翻板机构，水平排布在干 燥箱(3.1)内的不同竖直高度上，所述的污泥翻板机构(3.2)交错排布，最底部层的一 个污泥翻板机构(3.2)伸出干燥箱(3.1)外。
5.根据权利要求1或2所述的污水污泥深度处理装置，其特征在于：所述的压滤装 置(1)为板框压滤机，板框压滤机包括多个板框(1.1)，在板框(1.1)下方设有拉板机 构，所述的拉板机构包括多块牵引块(1.2)和滑板(1.3)，相邻两块牵引块(1.2)之间设 有铰接连杆(1.4)，并在每块牵引块(1.2)下均设有滚轮(1.5)，所述的多块牵引块(1.2) 置于滑板(1.3)上，并通过滚轮(1.5)与滑板(1.3)可滚动连接。
6.根据权利要求2所述的污水污泥深度处理装置，其特征在于：所述的余热锅炉(17) 上设有烟气净化装置(21)，所述的烟气净化装置(21)脱除烟气中的酸性气体并捕集烟 气中的颗粒物。
说明书
污水污泥深度处理装置
技术领域
本发明涉及污水污泥处理领域，具体地说是一种污水污泥深度处理装置。
背景技术
污水处理过程中产生大量的污泥，其数量约占处理水量的0.3%-0.5%，污泥的处理投 资及运行成本非常巨大，用于污泥处理的费用一般占污水处理厂运行费用的20%-50%，给 污水处理带来了沉重的负担。污泥处理的方法主要有调理、脱水、干燥，然后进行焚烧、 填埋、资源化利用等处置措施。污泥脱水是污泥处理非常重要的一环，对于污泥后续的处 理处置具有重要作用。污泥脱水的关键是改善污泥的脱水性能，当前传统的处理方法是通 过投加絮凝剂以及石灰先进行调理，然后进入压滤机进行机械脱水，形成含水率60%左右 的污泥外运进行干燥、焚烧等。投加絮凝剂预处理方法是通过絮凝剂的絮凝作用，减小了 污泥和水的亲和力，改变了污泥中水分的存在形式，中和污水中相反的电荷，压缩双电层， 对已脱稳的凝聚颗粒起吸附架桥的作用，使其快速形成大的絮体，从而使胶体脱稳凝聚， 实现固液分离。絮凝剂投加量以占污泥固体干重的百分比计，不同的絮凝剂投加量会有所 区别。虽然通过投加絮凝剂的方法能显著改善污泥的脱水性能，但是由于需要大量的絮凝 剂，不仅增加污泥处理的成本，而且大量的絮凝剂会增加到脱水后的污泥中，加大污泥的 处理量，而且添加的石灰呈碱性，对于后续的干燥焚烧设备具有一定的腐蚀作用，根据实 际经验，对于添加絮凝剂及石灰的污泥进行焚烧，焚烧炉寿命会下降。而其他预处理方法 如超声波、微波处理需要消耗的大量热量，且需要增设相应的处理装置;采用生物法和热 力学法需要消耗大量的生物制剂及热量。
采用冷冻方法对污泥进行前期预处理，污泥经过反复冷冻后可破坏污泥与水的结合力 和破坏胶体的结构(类似于冷冻后的内置豆腐)，使胶体脱稳凝聚且细胞膜破裂，使得用 机械方法难以去除的细胞内部水渗析出来形成机械方法易以去除的间隙水，污泥颗粒迅速 沉降，脱水速度比冷冻前高几十倍，采用冷冻方法不要添加药剂，可节约药剂成本，且不 会额外增加后期的污泥处理量，同时，对于后续处理设备的寿命也没有影响。再结合污泥 后续处理方法，完成污泥深度减量化处理。
然而，现有技术对污泥的冷冻主要依赖自然环境，即在寒冷的天气下将污泥置于室外 依靠自然环境降温至-10℃左右进行冷冻和解冻，但效率低、耗时长，且如果正在南方地区 或者非冬天情况下无法操作，自然条件要求较为苛刻。另外，现有技术使用外力对污泥进 行冷冻和解冻需要对污泥进行制冷和制热双重的能量，污泥干燥后的焚烧余热回收效率不 高，成本非常高，故难以推广应用。
发明内容
有鉴于此，本发明针对上述现有技术存在的增加絮凝剂会增加污泥处理量以及冷冻效 率低、焚烧余热回收率低的问题，提供了一种处理过程不会增加污泥处理量，冷冻效率高 且能量利用率高的污水污泥深度处理装置。
本发明的技术解决方案是，提供一种以下结构的污水污泥深度处理装置，包括压滤装 置、破碎装置、干燥装置、焚烧装置和余热锅炉，压滤装置对污泥进行压滤处理后由破碎 装置进行破碎处理，污泥破碎后进入干燥装置进行干燥处理，干燥后的污泥颗粒送入焚烧 装置内焚烧，焚烧产生的高温烟气进入余热锅炉;
所述的污水污泥处理装置还包括污泥冷冻容器和冷冻干燥能量循环系统，所述的冷冻 干燥能量循环系统包括压缩机、蒸发器、冷凝器以及设置于污泥冷冻容器中的第一换热器， 压缩机的出气端与冷凝器连接，冷凝器经节流元件与蒸发器连接，蒸发器经第一换热器与 压缩机的进气端连接;所述的冷凝器通过气体管道与干燥装置底部相连通，蒸发器通过气 体管道与干燥装置顶部相连通，同时所述的冷凝器与蒸发器通过气体管道相连通;
所述的余热锅炉内设有导热油管，导热油管与空气进行热传递对空气加热，加热后的 空气被分别输入干燥装置和污泥冷冻容器，以供污泥干燥和解冻。
采用以上结构，本发明与现有技术相比，具有以下优点：采用本发明，利用了冷冻干 燥能量循环系统，同时实现了对冷冻容器内污泥的冷冻和对干燥装置内污泥的干燥，工质 在压缩机作用下，输出高温高压气态工质，经过冷凝器，工质中的热量被空气吸收，将热 量传递给空气，空气温度升高，工质温度降低，热空气通入干燥装置内对物料进行干燥， 工质被冷凝变为高压液态，高压液态工质经过节流元件降压后变为低压液态工质，低压液 态工质进入到蒸发器，吸收蒸发器内的空气热量(从物料顶部出来的空气)，对空气降温， 饱和空气降温后，其所能容纳的水分降低，多余的水分凝结成液态水通过蒸发器的积水盘 排走，工质吸热后由低压液态变为低压气态(如果工质吸收空气的热量不够多的话，只能 保证部分液态的工质蒸发成气态工质，而剩余部分的液态工质以及气态工质形成两相工 质)进入到第一换热器，工质吸收第一换热器中污泥的热量，将污泥降温至所需要的冷冻 温度-10℃～-15℃(此温度范围较佳，但不限于这一数值范围)，此时液体工质则被气化成 气态工质，气态工质进入到压缩机内。污泥冷冻容器内污泥经过多次冷冻及解冻(解冻可 自然解冻)，破坏了污泥的结构，经解冻的污泥进入压滤装置，压滤装置将污泥压成大块 饼状污泥，再送入破碎装置进行破碎形成污泥颗粒，污泥颗粒在干燥装置中进行干燥，实 现了污泥的阶段性处理。由于不用污泥中加入化学制剂，故处理过程不会增加污泥处理量， 工质能量的循环利用大大提高了污泥的冷冻效率;只需通过花费少量的压缩机能量，工质 可将冷冻容器内数倍于压缩机能耗的热量“搬运”到干燥箱内，同时实现污泥的冷冻及污 泥干燥，即解决了冷冻需要的冷量来源，又解决了干燥需要的热量来源，使得冷量及热量 达到一个非常好的平衡，大大提高了热量使用效率，节能效果明显;同时，余热锅炉内的 热量被回收用于污泥的解冻和污泥颗粒的干燥，进一步提升了能量利用率。
作为优选，导热油管的两端延伸出余热锅炉，并与第二换热器连接，导热油进入第二 换热器将热量传递给空气;被冷凝器加热后的空气进入到第二换热器继续吸收热量，形成 高温空气，高温空气经过风机加压后，分别通过热气管道进入干燥装置和污泥冷冻容器。 从而将余热锅炉内的热量用于污泥解冻和污泥颗粒的干燥。
作为优选，所述的污泥冷冻容器为多个，第一换热器与污泥冷冻容器一一对应，多个 污泥冷冻容器中的第一换热器的两端分别通过工质换向阀与蒸发器和压缩机连接，污泥冷 冻容器的底部设有过滤结构，多个污泥冷冻容器的底部通过液体换向阀并经液体管道与压 滤装置连通。这样，在一个污泥冷冻容器中的污泥进行冷冻之时，部分污泥冷冻容器的污 泥进行自然解冻，已经解冻好的则直接输送至压滤装置中，从而提高处理效率，能够进行 连续生产。
作为优选，所述的干燥装置包括干燥箱和污泥翻板机构，所述的污泥翻板机构，水平 排布在干燥箱内的不同竖直高度上，所述的污泥翻板机构交错排布，最底部层的一个污泥 翻板机构伸出干燥箱外。这样，污泥经破碎后进入干燥装置，首先落入污泥翻板机构最上 层，随着污泥翻板机构的传动，污泥落在下一层的污泥翻板机构上，下一层的污泥翻板机 构再换向传动至另外一端，如此往复，可实现热空气与污泥上下左右接触，全方位的干燥， 提高干燥效果，当落至最底部层的一个污泥翻板机构时，由于其伸出干燥箱外，污泥被其 传送至干燥箱外，进入下一步工序处理。
作为优选，所述的压滤装置为板框压滤机，板框压滤机包括多个板框，在板框下方设 有拉板机构，所述的拉板机构包括多块牵引块和滑板，相邻两块牵引块之间设有铰接连杆， 并在每块牵引块下均设有滚轮，所述的多块牵引块置于滑板上，并通过滚轮与滑板可滚动 连接。这样，通过多块拉板机构进行抽拉，可以实现多个板框的抽拉，解决了当前只能同 时抽拉一块板框的问题，缩短拉板时间，提高了压滤装置的压滤效率。
作为优选，所述的余热锅炉上设有烟气净化装置，所述的烟气净化装置脱除烟气中的 酸性气体并捕集烟气中的颗粒物。
