申请日2017.10.27
公开(公告)日2018.08.28
IPC分类号C02F11/00; C02F11/12; C02F11/14
摘要
本实用新型涉及一种微波辅助处理的市政污泥深度减量化装置，包括微波处理装置(1)、调理剂添加装置(2)、管道混合器(3)、超高压机械压滤脱水系统(6)和干燥系统(8)，所述微波处理装置(1)上设有污泥进料口和输出端口，所述微波处理装置(1)的输出端口与所述管道混合器(3)的输入端相连通，所述微波处理装置(1)与所述管道混合器(3)的连接管道和所述调理剂添加装置(2)连接;污泥与调理剂在所述管道混合器(3)混合后进入所述超高压机械压滤脱水系统，脱水后的泥饼被输送至所述干燥系统(8)，由所述干燥系统对其进行干化处理。本实用新型，基于微波进行预处理，实现深度脱水，并合理分配利用能量以降低能耗的微波辅助处理。
权利要求书
1.一种微波辅助处理的市政污泥深度减量化装置，其特征在于：包括微波处理装置(1)、调理剂添加装置(2)、管道混合器(3)、超高压机械压滤脱水系统(6)和干燥系统(8)，所述微波处理装置(1)上设有污泥进料口和输出端口，所述微波处理装置(1)的输出端口与所述管道混合器(3)的输入端相连通，所述微波处理装置(1)与所述管道混合器(3)的连接管道和所述调理剂添加装置(2)连接;污泥与调理剂在所述管道混合器(3)混合后进入所述超高压机械压滤脱水系统(6)，所述超高压机械压滤脱水系统(6)对与调理剂混合后的污泥进行超高压脱水，并输出脱水后的泥饼，所述泥饼被输送至所述干燥系统(8)，由所述干燥系统(8)对其进行干化处理。
2.根据权利要求1所述的微波辅助处理的市政污泥深度减量化装置，其特征在于：在所述管道混合器(3)与超高压机械压滤脱水系统(6)之间设置污泥降温换热装置(4)，污泥与调理剂在所述管道混合器(3)混合后经过所述污泥降温换热装置(4)冷却后进入所述超高压机械压滤脱水系统(6)。
3.根据权利要求1所述的微波辅助处理的市政污泥深度减量化装置，其特征在于：所述微波处理装置(1)、污泥降温换热装置(4)通过热风管道(9)与所述干燥系统的循环系统相连通。
4.根据权利要求3所述的微波辅助处理的市政污泥深度减量化装置，其特征在于：所述的微波处理装置(1)为可连续式动态对污泥进行微波处理的装置，包括污泥进料泵(1-1)、流量计(1-2)、微波加热腔(1-3)、磁控管(1-5)、导波管(1-6)、微波功率调节器(1-7)、污泥管路(1-8)、污泥变向片(1-9)和热风排气管Ι(1-10)，所述的微波加热腔(1-3)为金属材料制成的封闭型腔体，所述的污泥管路(1-8)由透波性强的材料组成设置在微波加热腔(1-3)内，所述的污泥管路(1-8)内还固定设置有用以对污泥进行搅拌的污泥变向片(1-9)，所述的热风排气管Ι(1-10)与所述热风管道(9)相连接。
5.根据权利要求4所述的微波辅助处理的市政污泥深度减量化装置，其特征在于：所述流量计(1-2)和微波功率调节器(1-7)均与控制器(10)连接，微波辐射能量密度范围为0.1-0.2kJ/ml，当检测到污泥流量有变化时，通过控制器(10)控制微波功率调节器(1-7)，使得微波辐射能量密度位于上述范围内。
6.根据权利要求2所述的一种微波辅助处理的市政污泥深度减量化装置，其特征在于：所述超高压机械压滤脱水系统包括压滤板框、长行程油缸(601)、短行程油缸(602)、力学放大机构(603)和高压进泥泵(604)，所述的压滤板框之间形成压滤腔(605)，所述的压滤板框左右两侧分别固定连接有外圈环(607)和内圈环(608)，两相邻压滤板框的外圈环(607)和内圈环(608)紧密配合，所述的内圈环(608)上设置有密封件(609);所述长行程油缸(601)的输出端与主推板(610)固定连接，所述的力学放大机构(603)安装于主推板(610)和副推板(611)之间，所述的短行程油缸(602)安装于主推板(610)上，短行程油缸(602)的输出端与所述力学放大机构(603)连接，所述的副推板(611)作用于压滤腔(605);所述高压进泥泵(604)设置在压滤脱水系统的进泥通道上，所述进泥通道与所述管道混合器(3)相连通。
7.根据权利要求1所述的一种微波辅助处理的市政污泥深度减量化装置，其特征在于：所述干燥系统(8)包括干燥箱和循环系统，所述干燥箱设有进料口(801)和出料口(802)，所述干燥箱上通过空气出口(803)和热风进口(804)分别与所述的循环系统相连通;
所述的循环系统包括第一换热器(805)、第二换热器(806)、第三换热器(807)、第四换热器(808)和风机(809)，所述第一换热器(805)的一端通过空气出口(803)与干燥箱连通，其另一端通过风管与第二换热器(806)相连通，所述的第二换热器(806)通过风管与第三换热器(807)连通，所述第三换热器(807)的另一端通过风管与所述的第四换热器(808)连通，所述第四换热器(808)的另一端通过热风进口(804)与所述干燥箱相连通，所述的风机(809)设置于风管内;
所述第二换热器(806)的盘管与压缩机(810)连接，所述第一换热器(805)盘管的两端分别与第三换热器(807)的两端相连通。
8.根据权利要求7所述的一种微波辅助处理的市政污泥深度减量化装置，其特征在于：所述的循环系统还包括第五换热器(811)，所述第二换热器(806)的盘管还与所述第五换热器(811)的盘管相连通，并在二者的连接管路上设有节流元件(812)，所述第五换热器(811)通过热水通道与所述第四换热器(808)的盘管相连通。
9.根据权利要求7所述的一种微波辅助处理的市政污泥深度减量化装置，其特征在于：所述干燥箱包括干燥箱体(813)、输送网带(814)、网带驱动装置(815)、挡板(816)和热水管线(817)，所述超高压机械压滤脱水系统(6)输出的泥饼经双螺旋送料器(7)输送至所述干燥箱体(813)的进料口(801)，并落在所述输送网带(814)上，所述输送网带(814)自上而下分布有多层，所述挡板(816)相应地设置于每层输送网带(814)的下方，由所述挡板(816)将所述干燥箱体(813)自上而下分隔为第1、第2、第3.....第N干燥区，所述输送网带(814)与所述热水管线(817)接触，使得热水的热量可直接传导到输送网带(814)上。
10.根据权利要求9所述的一种微波辅助处理的市政污泥深度减量化装置，其特征在于：所述的污泥降温换热装置(4)包括污泥盘管(4-1)、换热翅片(4-2)、换热箱体(4-3)、热风排气管Ⅱ(4-4)，所述的污泥盘管(4-1)通过法兰与管道混合器(3)连接，在换热箱体(4-3)内布置成S型管线，并使得污泥与调理剂进一步混合，换热翅片(4-2)安装在污泥盘管(4-1)，翅片数量为多片，所述的热风排气管Ⅱ(4-4)与热风管道(9)相连通。
说明书 [支持框选翻译]
一种微波辅助处理的市政污泥深度减量化装置
技术领域
本实用新型涉及污水污泥处理领域，具体地说是一种微波辅助处理的市政污泥深度减量化装置。
背景技术
市政污泥来源于城市污水处理的过程，城市污水处理大多采用生物处理产生的活性污泥，含有大量的包括无机颗粒、细菌菌体、胶体、水分等。具有成分复杂、含水率高，采用普通方法难以难脱水等特点。
污泥高含水率是制约着污泥处理处置的瓶颈，含水率高的污泥不仅体积庞大，而且所含的大量有机质、重金属和有害微生物容易腐化或释放到环境中，引起二次污染，对于污泥后续的填埋、焚烧、资源化利用等都造成不利的影响。因此，污泥深度脱水减量化是污泥处理首要目的，减量化是实现污泥其它“三化”的基础，污泥越干，后续处理处置越有利。
早期污泥常用的脱水设备有板框压滤机、转鼓离心机和带式过滤压滤机，经这些设备脱水后污泥含水率一般在75%-80%，这些污泥因含水率过高，造成运输不便且成本较高，而且无法在填埋场直接处置致使干化时间长，污泥中含有的大量有机物及丰富的氮磷钾等营养物，易腐烂产生恶臭造成环境污染。
由于污泥有机质含量高，胶体性质，脱水困难等，一般在机械脱水前都需要预处理，目前对市政污泥进行的预处理方式主要可分为三类:物理调理:指通过外加能量来改变污泥的性状,常见的方式包括超声波预处埋、热水解预处理、微波辐射、冻融等方式;化学调理:指加入化学巧剂来改变污泥的性状,如絮凝剂、盐、木屑等;生物调理:指投放微生物通过生化反应来改变污泥的性状,该方法操作流程简便，但是耗时较长。由于微波具有较好的穿透性和选择性加热的特性,污泥中的水分子属于极性分子，介电常数较大，对微波辖射具有很强的吸收能力，可在短时间内快速升温从而破坏污泥絮体中的微生物结构，改善污泥的脱水性能。如微波调理使用得当，则能耗也较低。
目前市场上运用较多的污泥深度脱水设备是隔膜板框压滤机，脱水时，效率较低，压榨压力仅为1.6MPa，其压榨由高压水泵将水注入隔膜板框内部，鼓胀隔膜来减小滤室面积，隔膜板框靠板框的塑性变形来挤压;隔膜板框压缩比小，相对工作周期长。另外，市面上常见的弹性压榨板框其结构构造上，过滤板都是一个整体的注塑模件，过滤板容易受损变形，而且损坏后的过滤板需要整体更换，使得维护成本较高，更重要的是，由于结构特点及压榨压力不高，当前采用该隔膜板框压滤机可能将市政污泥压榨脱水至60%左右，比之前的板框压滤机含水率降低不少，主要原因是因为隔膜鼓胀对污泥产生二次压榨，即污泥压滤腔室为可变腔室，但是该设备需要添加绝干泥量30%左右的石灰和铁盐，从而大大增加了污泥的量，而且添加的石灰及氯化铁等对污泥后续的处理处置带来不利的影响，违背污泥处理处置的减量化及无害化原则。
通过微波调理后的污泥破坏了污泥胶体结构，释放出一些结合水变成易于通过机械方法脱除的自由水，进入机械脱水后，污泥变成含水率较低的泥饼。污泥的含水率一般还位于30%-40%之间。为了进一步降低污泥的含水率，只能通过热干化方法将其进行干化处理并使之成为可以利用的燃料。当前污泥干化有通过高温烟气对污泥进行干化，干化后的尾气还需要进行再处理，而且干化过程温度较高，一般在150-200℃之间，干化时产生的味道较重，整个系统结构复杂。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型针对上述现有技术存在的减量化效果不佳，脱水后含水率仍较高，干化能耗高等技术问题，提出一种基于微波进行预处理，实现深度脱水，并合理分配利用能量以降低能耗的微波辅助处理的市政污泥深度减量化装置。
本实用新型的技术解决方案是，提供一种以下结构的微波辅助处理的市政污泥深度减量化装置，包括微波处理装置、调理剂添加装置、管道混合器、超高压机械压滤脱水系统和干燥系统，所述微波处理装置上设有污泥进料口和输出端口，所述微波处理装置的输出端口与所述管道混合器的输入端相连通，所述微波处理装置与所述管道混合器的连接管道和所述调理剂添加装置连接;污泥与调理剂在所述管道混合器混合后进入所述超高压机械压滤脱水系统，所述超高压机械压滤脱水系统对与调理剂混合后的污泥进行超高压脱水，并输出脱水后的泥饼，所述泥饼被输送至所述干燥系统，由所述干燥系统对其进行干化处理。
可选的，在所述管道混合器与超高压机械压滤脱水系统之间设置污泥降温换热装置，污泥与调理剂在所述管道混合器混合后经过所述污泥降温换热装置冷却后进入所述超高压机械压滤脱水系统。
可选的，所述微波处理装置、污泥降温换热装置通过热风管道与所述干燥系统的循环管道系统相连通。
可选的，所述的微波处理装置为可连续式动态对污泥进行微波处理的装置，包括污泥进料泵、流量计、微波加热腔、磁控管、导波管、微波功率调节器、污泥管路、污泥变向片和热风排气管Ι，所述的微波加热腔为金属材料制成的封闭型腔体，所述的污泥管路由透波性强的材料组成并设置在微波加热腔内，所述的污泥管路内还固定设置有用以对污泥进行搅拌的污泥变向片，所述的热风排气管Ι与所述热风管道相连接。
可选的，所述流量计和微波功率调节器均与控制器连接，微波辐射能量密度范围为0.1-0.2kJ/ml，当检测到污泥流量有变化时，通过控制器控制微波功率调节器，使得微波辐射能量密度位于上述范围内。
可选的，所述超高压机械压滤脱水系统包括压滤板框、长行程油缸、短行程油缸、力学放大机构和高压进泥泵，所述的压滤板框之间形成压滤腔，所述的压滤板框左右两侧分别固定连接有外圈环和内圈环，两相邻压滤板框的外圈环和内圈环紧密配合，所述的内圈环上设置有密封件;所述长行程油缸的输出端与主推板固定连接，所述的力学放大机构安装于主推板和副推板之间，所述的短行程油缸安装于主推板上，短行程油缸的输出端与所述力学放大机构连接，所述的副推板作用于压滤腔;所述高压进泥泵设置在压滤脱水系统的进泥通道上，所述进泥通道与所述管道混合器相连通。
可选的，所述干燥系统包括干燥箱和循环系统，所述干燥箱设有进料口和出料口，所述干燥箱上通过空气出口和热风进口分别与所述的循环系统相连通;
所述的循环系统包括第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器和风机，所述第一换热器的一端通过空气出口与干燥箱连通，其另一端通过风管与第二换热器相连通，所述的第二换热器通过风管与第三换热器连通，所述第三换热器的另一端通过风管与所述的第四换热器连通，所述第四换热器的另一端通过热风进口与所述干燥箱相连通，所述的风机设置于风管内;
所述第二换热器的盘管与压缩机连接，所述第一换热器盘管的两端分别与第三换热器的两端相连通。
可选的，所述的循环系统还包括第五换热器，所述第二换热器的盘管还与所述第五换热器的盘管相连通，并在二者的连接管路上设有节流元件，所述第五换热器通过热水通道与所述第四换热器的盘管相连通。
可选的，所述干燥箱包括干燥箱体、输送网带、网带驱动装置、挡板和热水管线，所述超高压机械压滤脱水系统输出的泥饼经双螺旋送料器输送至所述干燥箱体的进料口，并落在所述输送网带上，所述输送网带自上而下分布有多层，所述挡板相应地设置于每层输送网带的下方，由所述挡板将所述干燥箱体自上而下分隔为第1、第2、第3.....第N干燥区，所述输送网带与所述热水管线接触，使得热水的热量可直接传导到输送网带上。
可选的，所述的污泥降温换热装置包括污泥盘管、换热翅片、换热箱体、热风排气管Ⅱ，所述的污泥盘管通过法兰与管道混合器连接，在换热箱体内布置成S型管线，并使得污泥与调理剂进一步混合，换热翅片安装在污泥盘管上，翅片数量为多片，所述的热风排气管Ⅱ与热风管道相连通。
采用以上结构，本实用新型具有以下优点：市政污泥先通过微波处理装置，利用微波的加热效率高、穿透能力强、选择性加热等特点，导致细胞内水分子高速旋转，破坏污泥的胶体结构，同时使得污泥颗粒粗大化，提高脱水性能，污泥在微波处理下温度升高，进一步破坏污泥的胶体结构。被预处理过的污泥进入超高压压滤装置进行机械脱水，自由水和部分内部水被机械脱除后进入低温闭环热泵干化系统进一步干化脱水。微波发生器的输入功率大于输出功率而产生热量，同时污泥被微波处理后污泥将有一定的温升，达到较高的温度，如将高温污泥直接输送到超高压机械压滤脱水装置中，滤布在高温高压下将很快破损，通过污泥降温换热装置到将吸收污泥的热量对污泥进行降温，最后通过热风管道将微波发生器及污泥降温换热装置内的热量输入到污泥干燥系统，热量得到充分利用，又可保证超高压机械压滤脱水系统滤布的寿命。
