一种污水处理厂脱水污泥热风干化系统和方法

技术领域

本发明属于污水处理领域，尤其是涉及一种污水处理厂脱水污泥热风干化系统和方法。

背景技术

随着城镇污水处理规模的扩大，污泥作为污水处理的固体废物也大量产生，污泥成分复杂，含有病原微生物、寄生虫卵和大量难降解物质，如处理不当，易对环境产生二次污染。

城镇污水厂多采用离心脱水将污泥含水率降低至80%，再进行填埋、焚烧或综合利用。较高的含水率不仅导致了高昂的运输成本，也影响了后续综合利用。现阶段机械深度脱水技术，一般需要大量投加添加剂（如石灰）对污泥进行调理，添加剂的引入会导致污泥性质改变，热值降低，影响后续处置和资源化利用。常规热干化技术可将脱水污泥的含水率降至60%以下，但存在恶臭尾气难以处理、能耗高等难以克服的问题。

众所周知，污水处理厂需要将常温空气进行加压后输送至污水处理厂曝气池进行曝气，以提供微生物好氧环境，MBR膜工艺更是需要大量的空气进行膜丝吹扫以减缓膜污染。常温空气在被鼓风机加压过程中，机械能不可避免地转化为热能，空气温度将上升至60-100℃，该部分热能目前尚未得到合理利用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种污水处理厂脱水污泥热风干化系统和方法，可充分利用污水处理厂曝气鼓风机压缩空气所产生的热能，较现有技术大幅降低能耗，在不增加除臭装置的情况下克服污泥干化过程的恶臭问题，且不投加任何添加剂，保证后续资源化利用。

本发明的技术方案具体如下：

一种污水处理厂脱水污泥热风干化系统，包括干化设备，机械脱水设备与干化设备入口端连接，干化设备末端与蒸发器连接，蒸发器一端通过排水管与曝气池或膜池连接，一端通过除尘器与曝气池或膜池连接，一端通过循环风机与干化设备进口连接，鼓风机一端与干化设备前端连接，另一端与除尘器的连接管道连接后与曝气池或膜池连接；干化设备下端设有卸料仓；干化设备与蒸发器之间进行热交换；卸料仓通过抽真空泵与蒸发器连接。

进一步地，鼓风机与干化设备之间的管道上设有第一阀门；鼓风机与曝气池或膜池连接的管路上设有第二阀门。

进一步地，卸料仓上侧设有上气阀，下侧设有下气阀。

进一步地，干化设备与蒸发器之间的热交换管路中，干化设备流向蒸发器一端设有膨胀阀，蒸发器流向干化设备一端设有压缩机。

进一步地，干化设备内安装若干层传送带，传送带上具有若干小孔，布料器将经过造粒塑形后的条状或颗粒状污泥布设于首层传送带的一端后，缓慢向另一端移动，并在传送带末端下落至下一层传送带，随后向相反方向移动，经过造粒塑形后的条状或颗粒状污泥在传送带上移动时被每层设置的翻料器翻动，污泥在传送带上依次往复多次后落入卸料仓内；

若干层传送带两侧还设有轴流风机和冷凝器，若干层传送带两侧还设有轴流风机和冷凝器固定在钢架上。

进一步地，干化设备一侧上端设有冷凝器，下端设有轴流风机，对应地，另一侧上端设有轴流风机，下端设有冷凝器。

本发明还涉及的一种污水处理厂脱水污泥热风干化方法，按以下进行：

机械脱水设备脱出的脱水污泥通过输送设备输送至布料器，被制成较均匀的颗粒状或条状的污泥进入到干化设备；

干化装备内的传送带上的若干小孔通风透气，布料器将经过造粒塑形后的条状或颗粒状污泥布设于首层传送带的一端后，缓慢向另一端移动，并在传送带末端下落至下一层传送带，随后向相反方向移动，经过造粒塑形后的条状或颗粒状污泥在传送带上移动时被每层设置的翻料器翻动，污泥在传送带上依次往复多次后落入卸料仓内；

污泥干化过程卸料仓上气阀处于打开状态，下气阀处于关闭状态，保证干化设备密封，干化污泥掉落至卸料仓，料位达到预设高度后，上气阀关闭，抽真空泵运行将卸料仓内臭气抽出，抽真空泵抽出的臭气汇至蒸发器内，抽真空泵系统停止运行后，下气阀打开，干化污泥卸至运输车辆，卸料结束后，下气阀关闭，上气阀打开，卸料仓继续贮存干化污泥。

进一步地，干化设备内热量不足时，热泵系统补充的热能通过冷凝器输送至干化装备内，冷凝器与水平方向呈一定夹角，以利于热风流动，轴流风机运行，加快装备内热风流动，加速脱水污泥干化。热泵系统补充的热能通过冷凝器输送至循环风管道内，对循环风进行热量补充，加速脱水污泥干化。

进一步地，鼓风机与干化设备之间的管道上设有第一阀门，鼓风机与曝气池或膜池连接的管路上设有第二阀门，装置检修或停运时，通过关闭第一阀门，打开第二阀门切换至旁路进入曝气池或膜池进行曝气，不影响生产。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明充分利用污水处理过程中曝气风机加压所产生的热能，大幅降低污泥干化过程的能量消耗，利用热泵系统进行余热回收利用，实现了能量循环；不会影响原有曝气系统运行。

2、本发明为直接接触式干燥系统，且为全密封正压设计，干化过程产生的臭气不会外溢，臭气随空气进入曝气系统，在曝气过程中臭气可溶于水，或被活性污泥微生物降解，不需另设除臭装置，不产生二次污染。

3、本发明在污泥干化过程中不投加任何添加剂，且污泥热值无损失，利于干化污泥的后续处置和资源化利用。

4、本发明可连续运行，进料出料过程无需中断运行，且进料出料过程不会造成臭气泄露；可实现废水零排放；出泥含水率灵活可调。

附图说明

图1是本发明的系统的结构示意图；

图2是本发明的干化设备的结构示意图；

图3是图2中1-1的剖视图；

图4是图3中2-2的剖视图；

图5是图3中3-3的剖视图；

图6是图3中4-4的剖视图；

其中：

1-曝气鼓风机；2-曝气池或膜池；3-干化设备；3-1-传送带；3-2-冷凝器1；3-3-轴流风机；3-4-钢架；3-5-翻料器；3-6-冷凝器2；4-机械脱水设备；5-蒸发器；6-排水管；7-除尘器；8-循环风机；9-压缩机；10-膨胀阀；11-第一阀门；12-第二阀门；13-布料器；14-卸料仓；15-上气阀；16-下气阀；17-抽真空泵。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外定义，本申请实施例中使用的技术术语或者科学术语应当为所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。“上”、“下”、“左”、“右”、“横”以及“竖”等仅用于相对于附图中的部件的方位而言的，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中的部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。

实施例1

如图1所示，本实施例的污水处理厂脱水污泥热风干化系统，包括干化设备3，机械脱水设备4与干化设备3入口端连接，干化设备3末端与蒸发器5连接，蒸发器5一端通过排水管6与曝气池或膜池2连接，一端通过除尘器7与曝气池或膜池2连接，一端通过循环风机8与冷凝器3-6连接后与干化设备3前端连接，曝气鼓风机1一端与干化设备3前端连接，另一端与除尘器7的连接管道连接后与曝气池或膜池2连接；干化设备3下端设有卸料仓14；干化设备3与蒸发器5之间进行热交换；卸料仓14一端通过抽真空泵17与蒸发器5连接。

如图2、3、4所示，干化设备3内安装若干层传送带3-1，传送带3-1上具有若干小孔，布料器13将经过造粒塑形后的条状或颗粒状污泥布设于首层传送带3-1的一端后，缓慢向另一端移动，并在传送带末端下落至下一层传送带3-1，随后向相反方向移动，经过造粒塑形后的条状或颗粒状污泥在传送带3-1上移动时被每层设置的翻料器3-5翻动，污泥在传送带3-1上依次往复多次后落入卸料仓14内；

如图5、6所示，传送带3-1两侧还设有轴流风机3-3和冷凝器3-2，轴流风机3-3和冷凝器3-2固定在钢架3-4上。干化设备3一侧上端设有冷凝器3-2，下端设有轴流风机3-3，对应地，另一侧上端设有轴流风机3-3，下端设有冷凝器3-2。

曝气鼓风机1与干化设备3之间的管道上设有第一阀门11；曝气鼓风机1与曝气池或膜池2连接的管路上设有第二阀门12。卸料仓14上侧设有上气阀15，下侧设有下气阀16。干化设备3与蒸发器5之间的热交换管路中，干化设备流向蒸发器一端设有膨胀阀10，蒸发器流向干化设备一端设有压缩机9。

基于上述系统，本实施例的污水处理厂脱水污泥热风干化方法如下：

机械脱水设备4脱出的脱水污泥通过输送设备输送至布料器13，布料器13连续运行，布料器13具备造粒或塑形功能，可将塑态污泥制备成较均匀的颗粒状或条状，增加污泥比表面积。干化装备3内安装若干层传送带3-1，传送带3-1上具有若干小孔，用于通风透气，布料器13将经过造粒塑形后的条状或颗粒状污泥布设于首层传送带的一端后，缓慢向另一端移动，并在传送带末端下落至下一层传送带，随后向相反方向移动，经过造粒塑形后的条状或颗粒状污泥在传送带上移动时被每层设置的翻料器3-5翻动，污泥在传送带上依次往复多次后落入卸料仓14内。

干化设备内热量不足时，热泵系统补充的热能通过冷凝器3-2输送至干化装备内，冷凝器3-2与水平方向呈一定夹角，以利于热风流动，轴流风机3-3运行，加快装备内热风流动，加速脱水污泥干化，传送带3-1、轴流风机3-3和冷凝器3-2被固定在钢架3-4上。热泵系统补充的热能通过冷凝器3-6输送至循环风管道内，对循环风进行热量补充。

污泥干化过程卸料仓14上气阀15处于打开状态，下气阀16处于关闭状态，保证干化装置3密封，卸料仓14内设置料位计，并连接抽真空泵17，干化污泥掉落至卸料仓14，料位达到预设高度后，上气阀15关闭，抽真空泵17运行将卸料仓14内臭气抽出，抽真空泵17抽出的臭气汇至蒸发器5内，抽真空泵17停止运行后，下气阀16打开，干化污泥卸至运输车辆，卸料结束后，下气阀16关闭，上气阀15打开，卸料仓14继续贮存干化污泥。

装置检修或停运时，通过关闭第一阀门11，打开第二阀门12切换至旁路进入曝气池或膜池进行曝气，不影响生产。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。