申请日1990.03.02
公开(公告)日1990.10.10
IPC分类号C02F11/12
摘要
本发明描述了一种污水淤泥脱水方法和装置。污水淤泥放置于脱水室内，在其中污水淤泥被加热，污水淤泥中的水分转化成水蒸汽，同时导致污水淤泥气化，水蒸汽和废气被吸出送到冷凝器内，在其中水蒸汽被冷凝形成热水，而废气则从冷凝器内吸出送到燃烧器内烧掉。
権利要求書
1、一种污水淤泥的脱水方法，包括以下几个步骤：
a、将污水淤泥放置于脱水室内;
b、加热污水淤泥，使其中的水份转变成水蒸汽以及使污水淤泥气化;
c、从脱水室内吸出水蒸汽和废气并送到冷凝器内，水蒸汽在冷凝器内冷凝后得到热水;
d、吸出冷凝器内的废气并送到燃烧器内。
2、如权利要求1所述的方法，其中所述的燃烧器内的温度超过1200℃，因而可分解废气中含有的有害的二噁英类化合物。
3、如权利要求1所述的方法，其中所述的脱水室有一个进料口和一个出料口，机械传输设备安装在脱水室内，使污水淤泥连续地从进料口传输到出料口。
4、如权利要求3所述的方法，所述的机械传输设备带有流体流动通道，预热后的流体流经该流体流动通道并与机械传输设备上的污水淤泥进行热交换。
5、如权利要求4所述的方法，其中所述的预热后的流体是来自冷凝器的热水。
6、如权利要求4所述的方法，其中所述的预热后的流体是来自燃烧器的燃烧废气。
7、如权利要求1所述的方法，其中脱水室产生的热使其温度超过850℃，因而能使污水淤泥中所含有的大部分的有害的有机化合物断裂。
8、一种污水淤泥的脱水装置，包括：
a、一个带有一个进料口和一个出料口的脱水室;
b、将污水淤泥从进料口传输到出料口的机械传输设备;
c、多个边靠边设置的带燃烧器的热辐射器，每个热辐射器有热辐射面，该辐射面设置在脱水室内并辐射热，脱水室内的污水淤泥受热后其中的水份转变成蒸气并引起污水淤泥气化;
d、一个与脱水室相连接的冷凝器，用一定的设备将脱水室内的水蒸气和气体吸出并送到冷凝器内，水蒸汽在其中冷凝形成水;以及
e、一根气体排出管，经该管将冷凝器内的废气送到热辐射器的一个燃烧器内燃烧。
9、一种污水淤泥脱水装置，包括：
a、一个带有一个进料口和一个出料口的脱水室;
b、将污水淤泥从进料口传输到出料口的机械传输设备;
c、多个边靠边地设置的带燃烧器的热辐射器，每个辐射器的热辐射面安装在脱水室内，该辐射面的辐射温度超过850℃，使污水淤泥受热，其中的水份转变成水蒸汽，污水淤泥发生气化，其中含有的大部分有害的有机化合物断裂;
d、一个与脱水室相连接的冷凝器，用一定设备将脱水室内的水蒸汽和废气引到冷凝器，水蒸汽在其中冷凝形成热水，和
e、将废气从冷凝器送到热辐射器中一个燃烧器内的一根气体排出管，废气在燃烧器内的燃烧温度超过1200℃，其中含有的有害的二噁英类物质断裂。
10、如权利要求8所述的装置，其中所述的机械传输设备是一个槽，槽中安装有可旋转的挤泥机。
11、如权利要求10所述的装置，其中所述的挤泥机带有一个中空轴作为流体流动通道，预热后的流体通过该流体流动通道与挤泥机内的污水淤泥发生热交换。
12、如权利要求10所述的装置，其中所述的槽带有中空的槽壁作为流体流动通道，预热后的流体流经该流体流动通道，通过槽壁与槽中传输的污水淤泥发生热交换。
13、如权利要求11或12所述的装置，其中，一根流体流动管线连接冷凝器和流体流动通道，借此，冷凝器出来的热水被引经该流体流动通道。
14、如权利要求11或12所述的装置，其中，一根流体流动管线连接燃烧器的废气分配箱和流体流动通道，借此，从废气分配箱中来的热的气体被引经该流体流动通道。
15、如权利要求12所述的装置，其中，一根流体流动管线连接冷凝器和作为流体流动通道的中空的槽壁，一根流体流动管线连接一个燃烧器的燃烧废气分配箱和作为流体流动通道的中空的槽壁，并至少有一个阀，借此阀可选择或是使废气分配箱中来的热气体或是使冷凝器中来的热水流经该流体流动通道。
16、如权利要求8所述的装置，其中所述的机械传输设备在脱水室内分多层安装，每层内的污水淤泥的传输途经是相同的，相邻层中的污水淤泥的传输方向是交替变化的。
17、一种污水淤泥脱水装置，包括：
a、带一个进料口和一个出料口的一个脱水室;
b、多个槽，其内安装有可旋转的挤泥机，所述的槽安装在脱水室内，使污水淤泥从进料口机械传输到出料口，槽在脱水室内呈多层设置，每层内的污水淤泥的传输途径是相同的，相邻层中的污水淤泥的传输方向交替变化，每个槽的中空槽壁作为流体流动通道;
c、多个边靠边设置的带燃烧器的热辐射器，每个热辐射器带有热辐射面并安装在脱水室内，热辐射面的辐射温度超过850℃，借此污水淤泥被加热，其中的水份转化成水蒸汽，引起污水淤泥气化并使其中含有的有害的有机化合物断裂;
d、与脱水室相连接的冷凝器，用一定的设备将脱水室内产生的水蒸汽和气体吸出并送到冷凝器，在冷凝器内水蒸汽冷凝形成热水;
e、将冷凝器内的气体送到热辐射器的燃烧器内的一根气体排出管，气体在燃烧器内的燃烧温度超过1700℃，其中所含的有害的二噁英类化合物断裂;
f、一条第一流体流动管线，它连接冷凝器和作为流体流动通道的中空的槽壁，借此冷凝器内的热水流经该流体流动通道;
g、一条第二流体流动管线，它连接燃烧器的燃烧废气分配箱和作为流体流体通道的中空的槽壁，借此从热辐射器的某个燃烧器来的热的燃烧废气流经该流体流动通道;和
h、安装在第一和第二流体流动管线上的阀，借助这些阀，可选择是使第一还是使第二流体流动管线来的流体流经流体流动通道，以与挤泥机内的污水淤泥发生热交换。
说明书
本发明涉及污水淤泥，特别是城市污水工厂中沉积的淤泥的脱水方法及装置。
污水工厂中沉积的占有大量空间的、新的或是腐败的淤泥中所含固体物质小于10%，因此要利用或是除去此类淤泥时，首先必须将其脱水，采用机械脱水方法，例如吸滤池过滤法，淤泥中的含水量降低，其固体物质的含量约为30%，此时淤泥中的主要成分仍然还是水，这种脱水后的淤泥中通常仍散发出臭气。另一个通常采用的方法是使淤泥在干燥鼓中脱水，该方法是将加热到600℃的空气通到干燥鼓中使淤泥脱水。采用这种方法脱水后的淤泥，其固体成分大大增加而且没有一点臭味。但是，采用这种方法，淤泥中挥发性的有机污染物被排放到空气中，而且在此工艺的后一阶段，产生含污染物的液体冷凝物或废气。
因此，需要一种不会产生含污染物的废气或冷凝物的污水淤泥脱水方法和装置。
本发明的一个目的是提供一种污水淤泥的脱水方法，包括以下几个步骤：将污水淤泥放置于脱水室中;加热污水淤泥，使其中的水份转化成水蒸汽;将脱水室中的水蒸汽吸出到一冷凝器中，使水蒸汽冷凝得到热水和废气;将冷凝器中的废气吸出到一燃烧器中。
本发明的另一目的是提供污水淤泥的脱水装置，该装置包括一个带有一个进料口和一个出料口的脱水室;采用机械传输设备使污水淤泥从进料口输送到出料口;把多个带燃烧器的热辐射器边靠边地设置，每一个热辐射器带有多个热辐射面而且被安装在脱水室内，辐射面的辐射温度超过850℃，从而使污水淤泥中的水份受热变成水蒸汽，而其中所含大部分的有害的有机化合物则发生断裂;与脱水室连接的是一个冷凝器，采用一定的设备将水蒸汽从脱水室中吸出并送到冷凝器内冷凝，得到热水和废气;排气管道将其中未冷凝的废气送到热辐射器的燃烧室中，在燃烧室内废气被加热到温度超过1700℃，从而使其中所含的有 害的二噁英类化合物(dioxins)发生裂解。
在所述的淤泥的热脱水过程中所产生的被污染的空气被送到燃烧区，从而将其中的污染物烧掉，而湿的污水淤泥，不管是新的还是腐败的则脱水形成固体含量超过95%的固体物质。从下面的描述中，可以看到本发明的新方法和新设备的其它的优点。
为满足以上所述的要求，本发明的脱水方法是按如下来设计的：燃料油或燃料气的燃烧可同时产生辐射热和热空气，辐射热作用于脱水室内机械传输的污水淤泥，与此同时，污水淤泥与所产生的热空气发生间接的热交换，然后将淤泥所产生的水蒸气从淤泥的上部空间吸出并将其冷凝。热辐射以及热空气同时向湿的污水淤泥传热的结果，使污水淤泥显著地脱水，其固体含量从小于10%到固体含量达到50%至90%之间。在此过程中，产生了大量的水蒸汽。淤泥在传输过程中放出的挥发性的有机污染物，例如碳氢化合物如二噁英类化合物，在蒸汽相中受热辐射的作用而发生裂解和断裂，裂解或断裂产物是完全无毒的，因此它们并不污染冷凝物-假若它们能和水蒸汽一起被冷凝的话。由于淤泥氧化分解是不可能的，因此产生的水蒸汽几乎是不含氧的，淤泥不与氧发生接触。
在本发明的工艺过程中，经第一步热辐射部分脱水后的淤泥，要再经过第二步且可能是多步干燥。干燥是采用机械方法传输淤泥并与热空气进行间接的热交换来实现的。从第二步以及随后进行的干燥步骤中产生的水蒸汽，用温热空气流将其带出并将其冷凝。在第一步中，只有水蒸汽被空气流带到冷凝器中，在随后的步骤中从淤泥产生的水蒸汽也用同样的方法将其带出，为此，第二步和随后的步骤中，经热交换后部分冷却下来的热空气被用作将这些步骤中产生的水蒸汽带出所需的温热的空气流。蒸气冷凝后剩余的空气流则可用作燃料油或燃料气燃烧时所需的空气，这样，空气流中所含有的任何污染物可以被烧掉。
本发明的工艺过程中，燃料油或燃料气燃烧时产生的温度为500℃到850℃的热空气与污水淤泥之间发生热交换，这种热交换必须是 间接的以使得淤泥不与空气接触，而且一旦淤泥几乎完全干燥，不发生氧化分解。
在两个顺次的处理步骤中，污水淤泥的传输方向是相反的，而且一般是直线传输。脱水设备是分层设置的，淤泥在相邻的两层中的传输方向是相反的，因此其可以在一个相对较小的面积内进行脱水，脱水装置可以安置在一辆拖车上。
在本发明工艺的第一步中，从污水淤泥释放出的有机化合物，特别是碳氢化合物和/或二噁英类化合物，在温度为约850℃至1200℃的热辐射的作用下，在蒸气相中发生裂解。本发明的工艺的一个特征是：蒸气相中产生高温-温度范围一般是800℃-2300℃之间，优选是900℃-1150℃之间-以及与此同时，蒸汽相不与空气中的氧发生接触，结果是，淤泥能迅速地释放出其中的水份而不发生氧化分解;而且在该工艺过程中，从淤泥中释放到所述的高温蒸气中的污染物发生裂解或断裂形成低毒性的或无害的化合物。
在本发明的工艺中，第一步产生的水蒸汽用负压将其吸到冷凝器中。使冷凝器内保持为负压的一种方法是在冷凝器的另一面安装一个抽风机。冷凝后剩余的废气经过过滤后可用来燃烧燃料油或燃料气。为使蒸气充分冷凝，冷凝过程中进行了热交换;在冷凝循环过程中，所使用的水经深冷单元冷却。
本发明的工艺所使用的其他装置包括：几个边靠边设置的热辐射器，每个热辐射器带有一个燃烧室，燃烧室的下部室壁作为热辐射表面，燃料油或燃料气在每个燃烧室内燃烧;用热的燃烧废气加热空气的热交换器，该交换器位于脱水室中热辐射表面之下;开式传输设备系统，该系统或多或少地从辐射区的这一端延伸到另一端，由此使污水淤泥受到热空气的间接加热;以及冷凝器，它通过一根管道与脱水室相连。因此，该装置主要是由：热辐射器，它产生热空气和辐射热;污水淤泥传输设备系统，该系统传输污水淤泥通过热辐射区，使其受热辐射的作用，其中的水份以蒸汽的形式释放出来;以及将此工艺过程中产生 的水蒸汽冷凝的冷凝器组成。本发明的另一个突出的优点是热交换器和热辐射器是一体化的，形成一个很紧凑的结构单元。因此，几个这样的热辐射器可以装备在一台活动的脱水器中。每个热辐射器的热量以圆锥形辐射散发，因此，将热辐射器安装成一排，可使热辐射区大大加长，污水淤泥传输设备沿热辐射区呈纵向设置。
本发明的污水淤泥传输设备是由几个边靠边地平行安装的槽所组成，传输设备内的挤泥机在槽内转动，槽上安有套管，挤泥机带一用于热空气加热用的中空轴。热空气是由呈环形环绕在辐射器燃烧室四周的热交换器产生的，它被用来加热这些槽式挤压机。其作法是使加热到850℃的热空气首先穿过槽的套管，然后从反方向穿过挤泥机的中空轴。在此工艺过程中，沿槽边设有带孔的吸管，这些吸管又与冷凝器相连。靠冷凝器使这些吸管内保持为负压，以使由污水淤泥释放出的水蒸汽能被吸入吸管内，然后经吸管进入冷凝器。
该装置的进一步的改进是在开式传输设备系统的下面再安装至少一层，优选是两层封闭的污水淤泥传输设备系统，其内的污水淤泥传输途经与开式传输设备系统相同。每层传输设备内的污水淤泥的传输方向与其上层或其下层传输设备内的传输方向是相反的，在封闭的传输设备内部分干燥的污水淤泥将继续干燥至其固体物质的含量超过95%，优选是超过98%。在传输设备的顶部再设置传输设备的这种多层设置方式可使其结构更为紧凑，占有的空间相对较小。在本发明的设计中，每层封闭的传输设备由几个带旋转挤泥机的相互平行的管组成，管上安一层套管，传输设备的挤泥机带有用于热空气加热的中空轴，在每根管上轴向安装与管等长的吸管，该吸管经管上的小孔与管的内室相连，该管的一端与中空轴的中心镗孔或是与所述的管的套管相连，另一端则与冷凝器相连，每层传输设备可由5到15个，优选是8到12个槽或管组成。用加热槽同样的方法加热管，从热辐射器来的热空气被引到一层中的各管式挤泥机中，经挤泥机，热空气首先被引入穿过管的套管，然后经中空轴到吸管，最后到冷凝器。管内产生的水蒸汽通过吸管上的小孔并被空气流 带到冷凝器内冷凝。
在此方法中，每个槽和其下的管由连接管在两端作换向连接，使污水淤泥机槽和管中作变向传输。
最下面一层挤压机管上的连接管安装在出料挤泥机上，出料挤泥机与其上的挤泥机管成90°角。最下面一层管，可由约10根挤泥机管组成，将干燥后的淤泥经连接管卸到出料挤泥机中，然后从出料挤压机的侧面将干燥后的淤泥排出。
传输设备内的挤泥机安装在传动装置上，每层挤压机的马达转速可分别独立地控制，用这样的方法，可使污水淤泥在槽层内的处理时间与其下面的挤泥机层内的处理时间不相同。也就是说，可分别调节每一层的污水淤泥的处理时间以适应不同类型的淤泥和不同的蒸发速度。
本发明同时也设计了进料设备以使其能够安装在脱水室的一端。该进料设备突出在脱水室墙上，并使进料口一侧与加料漏斗相连，使出料口一侧与开式淤泥传输设备进料端相连。通过漏斗加淤泥的一种方法是使用传输带。建议使进料挤泥机-它们也可以是管式挤泥机-的数目与槽的数目相等，这样，每个进料挤泥机与一个槽安装在一起。这些进料挤泥机也可以由从相应的槽式挤泥机的中空轴中排出的温热空气加热。
所述的装置可以安装在一个底架上，这样，该装置可用运输车辆，如双轮拖车将其从一个地方运到另一个地方，从而使一些污水淤泥量少，不经常需要对污水淤泥进行脱水的工厂也可以利用本发明的处理污水淤泥的新工艺的优点。
