本發(fā)明涉及污泥干化領(lǐng)域，具體涉及一種基于太陽能槽式集熱器的變間距螺桿擠壓污泥烘干系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

水是人類生存的基本條件，是影響和制約社會發(fā)展的關(guān)鍵因素。一方面世界上大部分地區(qū)的水資源都嚴(yán)重短缺，另一方面，人口的急劇增長，工業(yè)的不斷發(fā)展，人類又在制造大量的污染物。水資源短缺和水資源污染是人類當(dāng)前面臨的兩大難題。

上個世紀(jì)，隨著人與自然關(guān)系不斷的激化，人們逐漸認(rèn)識到只有污水處理和污水回用才是解決水資源短缺與水污染的最優(yōu)先辦法。而當(dāng)前對水污染問題的處理主要是采用各種物理，化學(xué)和生物的辦法將污染物從水中分離，再集中處理濃縮了污染的分離固體“污泥”。顯然，對如果不徹底解決污泥的處理問題，污泥中的污染物就會通過各種途徑回到大自然，對水體再好的處理效果也都是徒勞無功。

目前對污泥的處理的眾多方法中，將污泥干燥為固體顆粒后再用于工業(yè)或農(nóng)業(yè)用途是應(yīng)用最為廣泛，也是技術(shù)積累最成熟的方法之一。

干燥技術(shù)是一種古老而通用的單元操作技術(shù)，到20世界六七十年代，污泥干燥技術(shù)逐步得到完善。進入20世紀(jì)80年代末期，由于污泥在填海，投海，農(nóng)用的各種限制條件和不利因素的突顯，也由于該項技術(shù)在瑞典等國家一些污水廠的成功應(yīng)用，使污泥干化技術(shù)在西方工業(yè)發(fā)達國家得到很快的推廣。

污泥干化技術(shù)的不斷改進直接推動了污泥處置手段的發(fā)展，使之在安全性，可靠性和可持續(xù)性的得到越來越可靠的保證。如今污泥干燥技術(shù)也受到發(fā)展中國家的重視，開始得到發(fā)展并推廣。但由于干化設(shè)備投資高，設(shè)備能耗高，且對我國來說大部分設(shè)備還需要進口，維護費用也相當(dāng)高。并且，降低干燥設(shè)備的能耗仍然是一個很大的問題。

近年來，太陽能作為可利用的新型能源，逐步成為國內(nèi)外能源利用的重點。太陽能是一種非常好的清潔能源。我國太陽能年輻射量3520～6520MJ/m²之間，若取均值5020MJ/m²計算，它相當(dāng)于每平米土地上年產(chǎn)120萬千卡的熱量，也就是170公斤標(biāo)煤。若建一個2500平米的太陽能塑料薄膜，熱利用率為70％，相當(dāng)于每年節(jié)省300噸標(biāo)煤。因此，如何將太陽能應(yīng)用于污泥干化領(lǐng)域，成了目前研究的一大方向。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種經(jīng)過太陽能加熱后的導(dǎo)熱油和變間距螺桿對污泥進行烘干固化的基于太陽能槽式集熱器的變間距螺桿擠壓污泥烘干系統(tǒng)。采用太陽能加熱導(dǎo)熱油直接用于烘干和機械擠壓相結(jié)合的復(fù)合烘干方式，提高能源利用效率，降低制造和運維成本。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種基于太陽能槽式集熱器的變間距螺桿擠壓污泥烘干系統(tǒng)，包括：

污泥烘干機：包括回油外殼、設(shè)置在回油外殼內(nèi)部的烘干室以及分別位于烘干室兩端的污泥入口和污泥出口，所述烘干室內(nèi)部設(shè)有變間距螺桿，所述變間距螺桿的螺紋間距從污泥進口端到污泥出口端依次均勻減小，所述回油外殼和變間距螺桿的內(nèi)部填充有導(dǎo)熱油，用于提供污泥烘干所需熱量；

太陽能集成器：包括聚光鏡及集熱管，所述集熱管的兩端分別通過泵與管路與所述回油外殼及變間距螺桿連接。

所述的回油外殼包括內(nèi)壁和外壁，所述內(nèi)壁和外壁之間為中空殼體，所述內(nèi)壁形成烘干室，所述外壁的污泥出口端設(shè)有觀察上蓋和廢氣出口，所述廢氣出口連通烘干室，所述外壁的污泥進口端設(shè)有出油口，所述出油口與所述集熱管連接。

所述的變間距螺桿包括中空的導(dǎo)熱油軸以及設(shè)置在導(dǎo)熱油軸表面的螺紋葉片，所述螺紋葉片的螺紋間距從污泥進口端到污泥出口端依次均勻減小，所述導(dǎo)熱油軸的污泥進口端連接集熱管，導(dǎo)熱油軸的另一端與回油外殼的中空殼體連通。

所述變間距螺桿的長度為8-14m，所述螺紋葉片污泥進口端的螺紋間距為20-40cm，螺紋葉片污泥出口端的螺紋間距為10-30cm。螺紋葉片上的螺紋間距依次減小，污泥在隨著螺紋葉片前進的過程中會受到螺紋葉片的擠壓，從而將污泥中的水分?jǐn)D壓出來，進一步促進污泥的脫水效果。

所述的太陽能集成器還包括用于支撐聚光鏡的機架，所述聚光鏡為凹面鏡，所述集熱管位于所述聚光鏡的焦點處，這樣的設(shè)計可以使太陽能得到更高的利用效率。

本發(fā)明的工作過程分為導(dǎo)熱油線路和污泥線路，兩條線路分別如下：

導(dǎo)熱油線路：由于集熱管位于聚光鏡的焦點上，因此聚光鏡將太陽光集中在集熱管上，利用太陽能加熱集熱管中的導(dǎo)熱油；加熱后的導(dǎo)熱油被泵送至變間距螺桿的導(dǎo)熱油軸中，對污泥進行傳熱；然后導(dǎo)熱油通過導(dǎo)熱油軸進入回油外殼的中空殼體中，并反向流動回到回油外殼的污泥進口端，在此過程中繼續(xù)為污泥提供熱量，最后導(dǎo)熱油從出油口流出，通過泵回流至集熱管，完成循環(huán)。

污泥線路：污泥從進料口進入烘干室，并隨著螺紋葉片的旋轉(zhuǎn)往前進，在前進的過程中，與導(dǎo)熱油軸和中空殼體中的導(dǎo)熱油進行換熱進行烘干；另一方面，由于螺紋葉片的間距逐漸減小，所以污泥不斷被擠壓，將水分從污泥中擠出。干燥后的污泥顆粒從出料口排出，廢水蒸發(fā)后從廢氣出口排出，并進行后續(xù)的集中處理。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在以下幾方面：

(1)本產(chǎn)品通過將導(dǎo)熱油作為傳熱介質(zhì)用于污泥加熱，可提高能源利用效率，節(jié)約成本；

(2)將機械擠壓脫水與高溫脫水相結(jié)合，提高生產(chǎn)效率和污泥處理量；

(3)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本和運行維護成本較低，處理量和需要的安置面積更適合我國中小城鎮(zhèn)的污泥處理廠。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的連接示意圖；

圖2為本發(fā)明太陽能集成器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明污泥烘干機的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明導(dǎo)熱油線路的流程示意圖；

圖5為本發(fā)明污泥線路的流程示意圖。

其中，1為聚光鏡，2為機架，3為集熱管，4為進料口，5為出料口，6為廢氣出口，7為觀察上蓋，8為導(dǎo)熱油軸，9為螺紋葉片，10為烘干室，11為回油外殼，12為出油口，13為一號油泵，14為二號油泵，15為污泥泵，16為太陽能集成器，17為污泥烘干機，18為集油箱。

具體實施方式

下面對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。

實施例

一種基于太陽能槽式集熱器的變間距螺桿擠壓污泥烘干系統(tǒng)，其連接如圖1所示，該污泥烘干系統(tǒng)包括太陽能集成器16和污泥烘干機17，太陽能集成器16的一端通過一號油泵13與污泥烘干機17的變間距螺桿連接，太陽能集成器16的另一端依次通過二號油泵14和集油箱18與污泥烘干機17的出油口連接，污泥烘干機17的進料口與污泥泵15連接，經(jīng)過污泥烘干機17處理的污泥最終變成污泥顆粒和廢氣，分別從污泥烘干機17的出料口及廢氣出口排出。

其中，太陽能集成器的結(jié)構(gòu)如圖2所示，該太陽能集成器包括聚光鏡1、機架2以及集熱管3，聚光鏡1安裝固定在機架2上，聚光鏡1為凹面鏡，集熱管3位于聚光鏡2的焦點上。

污泥烘干機的結(jié)構(gòu)如圖3所示，該污泥烘干機包括回油外殼11、設(shè)置在回油外殼11內(nèi)部的烘干室10以及分別位于烘干室兩端的污泥入口4和污泥出口5?；赜屯鈿?1包括內(nèi)壁和外壁，內(nèi)壁和外壁之間為中空殼體，內(nèi)壁形成烘干室10，外壁的污泥出口端設(shè)有觀察上蓋7和廢氣出口6，廢氣出口6連通烘干室10，外壁的污泥進口端設(shè)有出油口12，出油口12與集熱管連接；烘干室10內(nèi)部設(shè)有變間距螺桿，該變間距螺桿包括中空的導(dǎo)熱油軸8以及設(shè)置在導(dǎo)熱油軸8表面的螺紋葉片9，螺紋葉片9的螺紋間距從污泥進口端到污泥出口端依次均勻減小，導(dǎo)熱油軸8的污泥進口端連接集熱管3，導(dǎo)熱油軸8的另一端與回油外殼11的中空殼體連通。其中，變間距螺桿的長度為8～14m，污泥進口端的螺紋間距為20～40cm，污泥出口端的螺紋間距為10～30cm。在本實施例中，采用的變間距螺桿的長度為10m，污泥進口端的螺紋間距為30cm，污泥出口端的螺紋間距為15cm。

本實施例中采用L-QC 320導(dǎo)熱油。導(dǎo)熱油的流動線路如圖4所示，低溫導(dǎo)熱油在通過集熱管時被聚光鏡反射的太陽光加熱，達到約280℃的工作溫度。加熱后在一號油泵的作用下進入導(dǎo)熱油軸，后進入回油外殼并經(jīng)出油口流出，這個過程中高溫導(dǎo)熱油與污泥發(fā)生熱交換，溫度降低至約120℃。低溫導(dǎo)熱油進入集油箱，并在二號油泵的作用下進入集熱管，并進行下一步換熱，完成循環(huán)。

污泥烘干機的運行方式如圖5所示，經(jīng)過預(yù)處理后含水量約為75％的污泥被污泥泵輸送進污泥烘干機的進料口，然后在烘干室內(nèi)被變間距螺桿向出口處運輸，并在過程中受到變間距螺桿的擠壓作用失去一部分水分。同時在烘干室中和高溫導(dǎo)熱油發(fā)生熱交換，使水分氣化逸出。逸出的水分和有害氣體在排氣口處被收集并集中處理。干燥后的污泥顆粒從出料口排出。

本發(fā)明將太陽能集熱器加熱導(dǎo)熱油的工藝和污泥烘干器擠壓加熱污泥的工藝集成。創(chuàng)新地將導(dǎo)熱油作為加熱媒介用于污泥烘干工藝當(dāng)中。同時用機械擠壓脫水作為輔助手段提高污泥烘干效率。整套工藝所需場地小，靈活性高，對天氣的適應(yīng)性好。烘干所需能量主要來自太陽能，在保證污泥處理量的同時，提高了能量利用效率，而且減少對化石能源等其他不可再生能源的依賴。另外，為了環(huán)境保護，本工藝流程同時加入了尾氣收集處理的環(huán)節(jié)。符合節(jié)能減排的理念和要求。

此外，需要說明的是凡依據(jù)本發(fā)明專利構(gòu)思所述的特征及原理所做的等效變化或者簡單變化，均包括于本發(fā)明專利的保護范圍內(nèi)。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明的原理及結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。