生物干化耦合除濕熱泵翻板塔式污泥干化系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種生物干化耦合除濕熱泵機組翻板塔式污泥干化系統(tǒng)，包括立式發(fā)酵塔，所述的立式發(fā)酵塔的頂部設(shè)有進料口，底部設(shè)有成品輸出機構(gòu)，在所述的立式發(fā)酵塔內(nèi)部由上至下設(shè)有若干層翻板結(jié)構(gòu)形成多層發(fā)酵倉，還包括由蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器和節(jié)流裝置首尾相連接組成的除濕熱泵機組，在所述的發(fā)酵倉的一側(cè)設(shè)有與蒸發(fā)器連通的出風(fēng)口，以及，在所述的發(fā)酵倉的另一側(cè)設(shè)有與所述冷凝器連通的進風(fēng)口以形成一個除濕回路。本實用新型提供污泥干化效果好、能耗低、適于連續(xù)化操作的生物干化耦合除濕熱泵翻板塔式污泥干化系統(tǒng)。
【專利說明】生物干化耦合除濕熱泵翻板塔式污泥干化系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及有機含水城鎮(zhèn)污水處理廠脫水干燥領(lǐng)域，屬于固體廢棄物處理領(lǐng)域，特別是一種生物干化耦合除濕熱泵翻板塔式污泥干化系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著污水處理量的急劇增大，污泥產(chǎn)量迅速增加。污泥黏性大，水分難以脫除，經(jīng)重力濃縮、機械脫水后含水率仍高達85%，其處理處置費用占整個污水廠運行費用逐年增大，污泥的處理處置已成為環(huán)境領(lǐng)域的難點。
[0003]污泥有機物含量較高，具有較高的經(jīng)濟價值，但含水率較高，限制了其后續(xù)處理處置及資源化利用。2008年開始實施的《生活垃圾填埋場污染物控制標(biāo)準》要求生活污水廠污泥經(jīng)處理后含水率小于60%可進入垃圾填埋場處置需要進行預(yù)處理，污泥堆肥適宜的含水率為50%?60%，污泥焚燒的適宜含水率為50%左右時，因此經(jīng)機械脫水后的污泥難以直接進行衛(wèi)生填埋、堆肥、焚燒，需要對其進行干燥，使其含水率降低到50%以下，有利于后續(xù)處理處置及資源化利用。
[0004]目前污泥干化主要采用物理熱干燥的方式，需要消耗化石燃料，對于直接熱干燥，干化停留時間長、能耗大且熱效率不高，同時產(chǎn)生大量尾氣，給后續(xù)處理造成了負擔(dān)，另外各種水分與污泥顆粒結(jié)合力差別較大，其干燥特性與晶體不同，導(dǎo)致間壁熱干燥，污泥容易結(jié)塊、粘壁，致使傳熱效率急劇下降，并且熱干化方式耗能太高，在實際工程中運行成本高昂。
[0005]此外，近年來還興起通過生物好氧干化工藝進行污泥干化，該生物好氧干化工藝是比較經(jīng)濟的污泥干化方法，但生物工藝運行條件隨污泥的性質(zhì)、氣候條件會發(fā)生變化，如果生物好氧干化工藝運行條件不能與污泥的性質(zhì)及當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件相適應(yīng)，就不能得到良好的干化效果，選取適宜的干化工藝得到最佳的工藝組合，對于實現(xiàn)污泥處理系統(tǒng)的優(yōu)化是十分必要的。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型提供一種污泥干化效果好、能耗低、適于連續(xù)化操作的生物干化耦合除濕熱泵翻板塔式污泥干化系統(tǒng)。
[0007]本實用新型提供的技術(shù)方案為:一種生物干化耦合除濕熱泵機組翻板塔式污泥干化系統(tǒng)，包括立式發(fā)酵塔，所述的立式發(fā)酵塔的頂部設(shè)有進料口，底部設(shè)有成品輸出機構(gòu)，在所述的立式發(fā)酵塔內(nèi)部由上至下設(shè)有若干層翻板結(jié)構(gòu)形成多層發(fā)酵倉，還包括由蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器和節(jié)流裝置首尾相連接組成的除濕熱泵機組，在所述的每一層發(fā)酵倉的一側(cè)設(shè)有與蒸發(fā)器連通的出風(fēng)口，以及，在所述的每一層發(fā)酵倉的另一側(cè)設(shè)有與所述冷凝器連通的進風(fēng)口以形成一個除濕回路。
[0008]上述的生物干化耦合除濕熱泵機組翻板塔式污泥干化系統(tǒng)中，還包括機械脫水設(shè)備、攪拌混合設(shè)備和原料輸送機構(gòu)，所述的機械脫水設(shè)備用于將污泥脫水，所述的污泥依次經(jīng)過機械脫水設(shè)備、攪拌混合設(shè)備和原料輸送機構(gòu)后分布在發(fā)酵倉內(nèi)。
[0009]上述的生物干化耦合除濕熱泵機組翻板塔式污泥干化系統(tǒng)中，所述的每一層翻板結(jié)構(gòu)都連接有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置。
[0010]上述的生物干化耦合除濕熱泵機組翻板塔式污泥干化系統(tǒng)中，所述的每一翻板結(jié)構(gòu)由多塊翻板并列組成并且在各翻板結(jié)構(gòu)上均設(shè)有通風(fēng)孔隙；所述的每一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置包括相互連接的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸和電機，并且，所述的電機設(shè)置在所述的立式發(fā)酵塔的外側(cè)，以及，所述的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸設(shè)置在立式發(fā)酵塔內(nèi)并與相應(yīng)的翻板結(jié)構(gòu)的翻板連接。
[0011]上述的生物干化耦合除濕熱泵機組翻板塔式污泥干化系統(tǒng)中，所述的立式發(fā)酵塔的頂部還設(shè)有除臭抽風(fēng)設(shè)備，所述的除臭抽風(fēng)設(shè)備用于將塔頂?shù)臍怏w從塔頂抽出。
[0012]上述的生物干化耦合除濕熱泵機組翻板塔式污泥干化系統(tǒng)中，所述冷凝器的入口還設(shè)有新風(fēng)補給設(shè)備，所述的新風(fēng)補給設(shè)備與冷凝器連接。
[0013]上述的生物干化耦合除濕熱泵機組翻板塔式污泥干化系統(tǒng)中，還包括布料器，所述的布料器設(shè)在所述的進料口。
[0014]上述的生物干化耦合除濕熱泵機組翻板塔式污泥干化系統(tǒng)中，還包括PLC控制器、溫度感應(yīng)器和濕度感應(yīng)器，所述的溫度感應(yīng)器、濕度感應(yīng)器分別與PLC控制器相連，所述的溫度感應(yīng)器和濕度感應(yīng)器設(shè)置在所述的立式發(fā)酵塔內(nèi)。
[0015]與傳統(tǒng)的污泥干化工藝相比，本實用新型所提出的污泥干化系統(tǒng)將立式發(fā)酵塔、污泥生物有氧干化技術(shù)與除濕熱泵機組進行結(jié)合，利用除濕熱泵機組吸收生物好氧干化過程中所發(fā)出的大量熱量，提高能源利用效率。同時本方案采用立式發(fā)酵塔而不是傳統(tǒng)的臥式發(fā)酵裝置，每層翻板上都有若干個通風(fēng)孔隙，可以保證好氧細菌能夠在適宜的氧氣環(huán)境下進行發(fā)酵，與此同時，污泥定期的從上一發(fā)酵倉落入下一發(fā)酵倉，這一過程達到了污泥再次混合松動的目的，并與通風(fēng)孔隙兩者結(jié)合，使干化后的污泥更加蓬松，防止結(jié)塊。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本發(fā)明的具體實施例的工作原理示意圖；
[0018]圖3是本發(fā)明的除濕熱泵機組部分的方框圖；
[0019]圖4是本發(fā)明的PLC控制器部分的方框圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合【具體實施方式】，對本實用新型的技術(shù)方案作進一步的詳細說明，但不構(gòu)成對本實用新型的任何限制。
[0021]如圖1?4所示，本實用新型提供的技術(shù)方案為:一種生物干化耦合除濕熱泵機組翻板塔式污泥干化系統(tǒng)，包括立式發(fā)酵塔1，所述的立式發(fā)酵塔I的頂部設(shè)有進料口 101，底部設(shè)有成品輸出機構(gòu)102，在所述的立式發(fā)酵塔I內(nèi)部由上至下設(shè)有若干層翻板結(jié)構(gòu)103形成的多層發(fā)酵倉104，所述的翻板結(jié)構(gòu)103的層數(shù)為3?10層，優(yōu)選為4?5層，此外，還包括由蒸發(fā)器301、壓縮機302、冷凝器303和節(jié)流裝置304首尾相連接組成的除濕熱泵機組3，在所述的發(fā)酵倉104的一側(cè)設(shè)有與蒸發(fā)器301連通的出風(fēng)口 1041，以及，在所述的發(fā)酵倉104的另一側(cè)設(shè)有與所述冷凝器303連通的進風(fēng)口 1042以形成一個除濕回路。在本實施例中，所述的污泥干化系統(tǒng)還包括機械脫水設(shè)備5、攪拌混合設(shè)備6和原料輸送機構(gòu)7，所述的機械脫水設(shè)備5用于將污泥脫水，所述的污泥依次經(jīng)過機械脫水設(shè)備5、攪拌混合設(shè)備6和原料輸送機構(gòu)7后分布在發(fā)酵倉104內(nèi)，所述的每一層翻板結(jié)構(gòu)103都連接有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置105，所述的每一翻板結(jié)構(gòu)103由多塊翻板1031并列組成并且在各翻板結(jié)構(gòu)103上均設(shè)有通風(fēng)孔隙106 ;所述的每一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置105包括相互連接的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸1051和電機1052，并且，所述的電機1052設(shè)置在所述的立式發(fā)酵塔I的外側(cè)，以及，所述的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸1051設(shè)置在立式發(fā)酵塔I內(nèi)并與相應(yīng)的翻板結(jié)構(gòu)103的翻板1031連接。
[0022]在本實施例中，所述的立式發(fā)酵塔I的頂部還設(shè)有除臭抽風(fēng)設(shè)備107，所述的除臭抽風(fēng)設(shè)備107用于將塔頂?shù)臍怏w從塔頂抽出，除臭抽風(fēng)設(shè)備107可以為與塔頂連通的抽風(fēng)機，該抽風(fēng)機的進風(fēng)口與塔頂連通，出口與除臭裝置連通或者直接與大氣連通，除臭裝置可以為活性炭吸附裝置或者分子篩吸收裝置，或者化學(xué)吸附裝置。所述冷凝器303的入口還設(shè)有新風(fēng)補給設(shè)備305，所述的新風(fēng)補給設(shè)備305與冷凝器連接303，其中新風(fēng)補給設(shè)備305可以為與冷凝器303入口連接的抽風(fēng)機，該抽風(fēng)機的進風(fēng)口為大氣，出風(fēng)口為冷凝器303的入口。在本污泥干化系統(tǒng)中，還包括布料器4，所述的布料器4設(shè)在所述的進料口 101處；此外，還包括PLC控制器201、溫度感應(yīng)器203和濕度感應(yīng)器202，所述的溫度感應(yīng)器203、濕度感應(yīng)器202分別與PLC控制器201相連，所述的溫度感應(yīng)器203和濕度感應(yīng)器202設(shè)置在所述的立式發(fā)酵塔I內(nèi)。
[0023]在實際應(yīng)用中，污水處理過程中產(chǎn)生的污泥里面含有大量的水分、有機物、重金屬離子等物質(zhì)，首先通過機械脫水設(shè)備5將污泥進行初步脫水，使之含水率小于80% ;然后在攪拌混合設(shè)備6向其中加入輔料和生物干化后的含水率為30%?50%的污泥，使之含水率達到70%以下，然后再加入菌種，繼續(xù)攪拌直至均勻。攪拌均勻后的污泥通過原料輸送機構(gòu)7將污泥送入布料器4,布料器4將污泥均勻的分布在第一層發(fā)酵倉104內(nèi)。同時,啟動立式發(fā)酵塔I和除濕熱泵機組3，除濕熱泵機組3將發(fā)酵倉104內(nèi)的氣體加熱到45°C?60°C，使污泥內(nèi)的好氧細菌進行發(fā)酵，好氧細菌在發(fā)酵的過程中除了產(chǎn)生水和二氧化碳外，還產(chǎn)生大量的熱，這部分熱量一部分用于使污泥中的液態(tài)水變?yōu)闅鈶B(tài)水，另一部分用于對空氣進一步加熱。
[0024]當(dāng)溫度感應(yīng)器、濕度感應(yīng)器感應(yīng)到發(fā)酵倉104內(nèi)的空氣溫度升高、濕度增加后，出風(fēng)口 1041將發(fā)酵倉104內(nèi)的濕熱空氣抽至蒸發(fā)器301的殼層中，其中，還通過新風(fēng)補給設(shè)備305補充一定量的的新鮮空氣進入到蒸發(fā)器301的殼層中，具體的新鮮空氣的補充量，PLC控制器通過測試發(fā)酵倉104中的溫度和濕度來進行計算后得到；當(dāng)除濕熱泵機組需要除濕的空氣量發(fā)生變化時，通過增減制冷劑來控制除濕后的干熱空氣的溫度。通過蒸發(fā)器301的管程中為低溫低壓制冷劑，經(jīng)過換熱，高溫高濕的濕熱空氣變成低溫干燥的干冷空氣，其中的水蒸氣冷凝成為液態(tài)水在蒸發(fā)器301的殼層的排水口排出；經(jīng)過換熱，低溫制冷劑溫度升高，再經(jīng)過壓縮機進一步壓縮變成高溫高壓制冷劑，進入冷凝器303的管程中；冷凝器303的殼層中為干冷空氣，經(jīng)過在冷凝器中進一步換熱變成高溫的干熱空氣；經(jīng)過進一步換熱，高溫高壓制冷劑的溫度降低，然后通過節(jié)流裝置304降壓，制冷劑變成低溫低壓的制冷劑，進入蒸發(fā)器301的管程中，以此循環(huán)。
[0025]經(jīng)過除濕熱泵機組3的除濕后，干熱空氣進入到發(fā)酵倉104中。通過通風(fēng)孔隙106進入到上一層發(fā)酵倉104中，在此過程中，污泥和熱空氣充分接觸，好氧細菌充分分解污泥中的有機物，產(chǎn)生濕熱空氣，一部分由出風(fēng)口 1041進入除濕熱泵機組3中除濕，另一部分繼續(xù)進入上一層發(fā)酵倉104中，直至到達立式發(fā)酵塔I的頂部，通過除臭抽風(fēng)設(shè)備107從塔頂抽出處理后排放到大氣中。當(dāng)污泥在一層發(fā)酵倉104發(fā)酵時間達到24?30小時后,旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置105使翻板機構(gòu)103轉(zhuǎn)動，該層發(fā)酵倉104中的污泥進入下一層發(fā)酵倉104中。
[0026]如圖1和2所示，立式發(fā)酵塔上有多個出風(fēng)口 1041和多個進風(fēng)口 1042，干熱空氣在立式發(fā)酵塔I中呈網(wǎng)狀擴散的路徑，與傳統(tǒng)工藝所述的從下部進入空氣的方式并不相同，這樣設(shè)計的好處在于:1、各發(fā)酵層均能得到充足的氧氣，2、氧化過程中產(chǎn)生的二氧化碳和廢氣并不會在底部累積，隨著網(wǎng)狀路徑的擴散，二氧化碳和其他氣體會從頂部抽走，保證好氧生物的生長與繁殖，更為重要的是，整個塔內(nèi)形成上、左、右的空氣網(wǎng)，使塔內(nèi)空氣質(zhì)量穩(wěn)定，縮短干化時間。
[0027]通過上述方案，可以實現(xiàn)熱量的重復(fù)利用，通過除濕熱泵機組3回收熱量后，系統(tǒng)耗電量為傳統(tǒng)的電加熱的耗電量的1/3?1/4，比燃煤鍋爐節(jié)省1/2的能源；本方案干化后物料孔隙率比較合理，干燥質(zhì)量穩(wěn)定，同時能保持干燥成品中的有機成分；不產(chǎn)生二次污染。生物干化耦合除濕熱泵在封閉循環(huán)系統(tǒng)中進行，在污泥干化過程中產(chǎn)生的及揮發(fā)物等有害氣體可能做到不外泄，對周圍環(huán)境活到最低的污染；由于塔頂設(shè)有除臭抽風(fēng)設(shè)備107，當(dāng)各層發(fā)酵倉104的出風(fēng)口 1041和進風(fēng)口 1042全部處于開啟狀態(tài)時，借助發(fā)酵倉104的作用使發(fā)酵倉處于引網(wǎng)式自然通風(fēng)狀態(tài)，配合除濕熱泵機組3對濕熱空氣進行干燥處理，以保證倉內(nèi)微生物繁殖必需的氧氣。
[0028]此外，本方案發(fā)酵周期短，處理效率高，無二次污染；當(dāng)物料與氣流逆向運動，物料經(jīng)各層翻板1031下落時，有物料接種、供氧與有機物速率，同時中間層熱氣上升對上層原料兼有預(yù)熱與接種作用。整個方案設(shè)備簡單，維修容易。
[0029]以上所述的僅為本實用新型的較佳實施例，凡在本實用新型的精神和原則范圍內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種生物干化耦合除濕熱泵機組翻板塔式污泥干化系統(tǒng)，包括立式發(fā)酵塔(1)，所述的立式發(fā)酵塔(I)的頂部設(shè)有進料口( 101)，底部設(shè)有成品輸出機構(gòu)(102)，在所述的立式發(fā)酵塔(I)內(nèi)部由上至下設(shè)有若干層翻板結(jié)構(gòu)(103)形成的多層發(fā)酵倉(104)，其特征在于，還包括由蒸發(fā)器(301)、壓縮機(302)、冷凝器(303)和節(jié)流裝置(304)首尾相連接組成的除濕熱泵機組(3)，在所述的發(fā)酵倉(104)的一側(cè)設(shè)有與蒸發(fā)器(301)連通的出風(fēng)口(1041)，以及，在所述的發(fā)酵倉(104)的另一側(cè)設(shè)有與所述冷凝器(303)連通的進風(fēng)口(1042)以形成一個除濕回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物干化耦合除濕熱泵機組翻板塔式污泥干化系統(tǒng)，其特征在于，還包括機械脫水設(shè)備(5)、攪拌混合設(shè)備(6)和原料輸送機構(gòu)(7)，所述的機械脫水設(shè)備(5)用于將污泥脫水，所述的污泥依次經(jīng)過機械脫水設(shè)備(5)、攪拌混合設(shè)備(6)和原料輸送機構(gòu)(7)后分布在發(fā)酵倉(104)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物干化耦合除濕熱泵機組翻板塔式污泥干化系統(tǒng)，其特征在于，所述的每一層翻板結(jié)構(gòu)(103)都連接有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置(105)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生物干化耦合除濕熱泵機組翻板塔式污泥干化系統(tǒng)，其特征在于，所述的每一翻板結(jié)構(gòu)(103)由多塊翻板(1031)并列組成并且在各翻板結(jié)構(gòu)(103)上均設(shè)有通風(fēng)孔隙(106);所述的每一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置(105)包括相互連接的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸(1051)和電機(1052)，并且，所述的電機(1052)設(shè)置在所述的立式發(fā)酵塔(I)的外側(cè)，以及，所述的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸(1051)設(shè)置在立式發(fā)酵塔(I)內(nèi)并與相應(yīng)的翻板結(jié)構(gòu)(103)的翻板(1031)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物干化耦合除濕熱泵機組翻板塔式污泥干化系統(tǒng)，其特征在于，所述的立式發(fā)酵塔(I)的頂部還設(shè)有除臭抽風(fēng)設(shè)備(107)，所述的除臭抽風(fēng)設(shè)備(107)用于將塔頂?shù)臍怏w從塔頂抽出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物干化耦合除濕熱泵機組翻板塔式污泥干化系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凝器(303)的入口還設(shè)有新風(fēng)補給設(shè)備(305)，所述的新風(fēng)補給設(shè)備(305)與冷凝器連接(303)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物干化耦合除濕熱泵機組翻板塔式污泥干化系統(tǒng)，其特征在于，還包括布料器(4)，所述的布料器(4)設(shè)在所述的進料口(101)處。
8.根據(jù)權(quán)利要求1?7任一項所述的生物干化耦合除濕熱泵機組翻板塔式污泥干化系統(tǒng)，其特征在于，還包括PLC控制器(201)、溫度感應(yīng)器(203)和濕度感應(yīng)器(202)，所述的溫度感應(yīng)器(203 )、濕度感應(yīng)器(202 )分別與PLC控制器(201)相連，所述的溫度感應(yīng)器(203 )和濕度感應(yīng)器(202)設(shè)置在所述的立式發(fā)酵塔(I)內(nèi)。
【文檔編號】C02F11/12GK203768195SQ201420161332
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月3日
【發(fā)明者】竺勇, 竺悅 申請人:竺勇, 竺悅