CN104150736A - 潜热蒸腾臭气处理装置及泥饼干化和臭气处理的方法 - Google Patents

Abstract

一种潜热蒸腾臭气处理装置，主要由湿式碳化反应器、三相潜热回收装置和五级脱臭装置组成。本发明还公开了利用上述处理装置进行泥饼干化和臭气处理的方法。本发明使用湿式碳化反应器处理污泥，利用其中有机成分产热降低污泥含水率，而后又使用三相潜热回收装置对待处理泥饼进行干化，泥饼含水率可降至30％-40％乃至全干。经过处理后的泥饼含水率大幅度降低，保持了原有的营养和热能，不论是焚烧、土地改良还是堆肥，都可以达到更好的效果，并考量污泥干化处理过程中的臭气问题，改善了处理过程中的空气质量和作业环境，做到了污泥处理工艺的完整性。

Description

潜热蒸腾臭气处理装置及泥饼干化和臭气处理的方法

技术领域

本发明涉及一种泥饼干化及臭气处理的组合装置。

本发明还涉及利用上述装置进行泥饼干化和臭气处理的方法。

背景技术

随着我国城镇污水处理率的不断提高，城市泥饼产量急剧增加。截至2009年，我国污水处理厂泥饼产量已超过3000万吨。但是目前，全国城市泥饼有效处理处置率不到10％，严重滞后于污水处理事业的发展。

由于泥饼具含水率高、有机质丰富、流动性强、臭气重等特点，但在泥饼处理过程中，臭气污染是行业所面临的突出环境问题。泥饼含有多种易降解的有机物和丰富的微生物，在堆肥过程中有机质降解会产生多种臭气，扩散到周边，对环境造成污染。在泥饼集中堆放处，由于氧气供应不足，则会产生厌氧发酵，形成硫化氢、挥发性有机酸等恶臭物质；若对其进行翻抛，则恶臭气体会从堆体中大量逸出。故而在处理泥饼的过程中对其产生臭气需同时处理。本发明致力于泥饼干化与臭气处理的同时进行，经过干化的泥饼含水率低至35％，臭气在一系列后续处理亦可直接排放，没有二次污染的发生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种潜热蒸腾臭气处理装置。

本发明的又一目的在于提供一种利用上述处理装置进行泥饼干化和臭气处理的方法。

为实现上述目的，本发明提供的潜热蒸腾臭气处理装置，主要由湿式碳化反应器、三相潜热回收装置和五级脱臭装置组成；其中：湿式碳化反应器的底部设置有纳米曝气盘，湿式碳化反应器处理后的污泥通过液压泵导入三相潜热回收装置内；三相潜热回收装置的外壳为钢板卷成的呈椭圆形外壳或8字形的外壳，固定在支架上，外壳上开设有空气入口、废气出口和出料口；该三相潜热回收装置的一端安装有电机，电机驱动该三相潜热回收装置内部水平安置两个平行排列的中心轴同向同速运转，两个中心轴均为中空结构，中心轴的一端设有通入蒸汽的进气孔，中心轴的另一端设有排水孔；两个中心轴上水平安置两个平行排列的螺旋转盘，螺旋转盘的一侧较厚，固定有加厚片一侧与未固定有加厚片的一侧相合后留有较大有缝隙，螺旋转盘靠近支架一段的盘片表面光滑，其余段的盘片的表面布满小孔；三相潜热回收装置的废气出口连接五级脱臭装置的进气口，五级脱臭装置内自进气口端依次填充有生物填料层、菌糠填料层、无纺布填充层、分子筛填充层和活性炭填充层，生物填料层、菌糠填料层、无纺布填充层、分子筛填充层和活性炭填充层之间由隔板隔开，在活性炭填充层的一端连接一排气塔。

所述的潜热蒸腾臭气处理装置，其中，湿式碳化反应器内的纳米曝气盘与一纳米曝气机连接。

所述的潜热蒸腾臭气处理装置，其中，湿式碳化反应器、三相潜热回收装置和五级脱臭装置外壳外部有一保温层，减少热量损失。

所述的潜热蒸腾臭气处理装置，其中，螺旋转盘的一侧较厚的盘片是在该侧的盘片上加设有加厚片。

所述的潜热蒸腾臭气处理装置，其中，螺旋转盘上表面光滑的盘片长度占整个盘片长度的2/3。

所述的潜热蒸腾臭气处理装置，其中，五级脱臭装置中填充的生物填料层、菌糠填料层、无纺布填充层、分子筛填充层和活性炭填充层之间的隔板为交错布置。

本发明提供的利用上述潜热蒸腾臭气处理装置进行泥饼干化和臭气处理的方法：

污泥输入湿式碳化反应器，在高温高压条件下注入空气，在反应器内进行湿式碳化，将污泥碳化成固体碳化物，启动时利用超高压蒸汽的热能启动，运行中利用反应放热能够维持***运行，温度升至200℃；

反应过程热量回收用于蒸汽加热，提高能源利用效率，降低能耗及运行成本。经过湿式碳化处理，含水率降低的污泥进入三相潜热回收装置中进行干化；高温高压蒸汽自中心轴的进气孔通入，自盘片上细孔喷出，通入干化后期污泥中，由两个平行排列的螺旋转盘带动，将其中的水分升温转化为蒸汽，降低含水率；而后蒸汽在潜热释放的过程中进行潜热换热，降低污泥的含水率；污泥中的水汽在热作用下转化为蒸汽，自三相潜热回收装置的废气出口排出，空气自空气入孔补入；排水口流出的高温水经过加热通过进气孔循环使用，并使湿式碳化反应器内热量加热，最大程度降低热损失；同时根据污泥所需干化程度调节两个平行排列的螺旋转盘的转速，两个平行排列的螺旋转盘相互之间起到刮泥作用，防止污泥淤积在螺旋转盘表面，影响热量传递；

干化过程中产生的臭气传递至五级脱臭装置，对泥饼干化的整个过程进行除臭处理，净化后的空气自五级脱臭装置排气塔排出。

所述的方法，其中，湿式碳化反应器内反应温度为120～200℃，压力为2～6Mpa，，停留时间为1～5h。

所述的方法，其中，进入湿式碳化反应器的污泥浓度>9％，悬浮固体量大于9％。

所述的方法，其中，湿式碳化反应器运行一段时间后内壁上的结垢用稀硝酸清洗。

本发明的潜热蒸腾臭气处理装置在进行污泥干化时，无需设置刮泥板、推进器，其工作过程所需热量全部来源于湿式碳化反应器产生的热量，整个干化过程可灭杀虫卵、病原菌，并使残余多环芳烃类化合物以及杂环类化合物等难降解污染物质变性，丧失原有毒性。同时使用五级脱臭装置对泥饼干化的整个过程进行除臭处理，在泥饼干化过程中产生的臭气得到了处理，避免了由于泥饼干化产生的二次污染，减少了对周围环境、居民的生产生活造成的影响。经过本发明处理后的泥饼含水率大幅度降低，保持了原有的营养和热能，不论是焚烧、土地改良还是堆肥，都可以达到更好的效果，并考量污泥干化处理过程中的臭气问题，改善了处理过程中的空气质量和作业环境，做到了污泥处理工艺的完整性。

附图说明

图1是本发明的潜热蒸腾臭气处理装置的结构示意图。

附图中主要组件符号说明：

1湿式碳化反应器；2电机；3支架；4进料口；5三相潜热回收装置；6螺旋转盘；7中心轴；8空气入口；9废气出口；10风机；11五级脱臭装置；111进气口；12排气塔；13活性炭填充层；14分子筛填充层；15无纺布填充层；16菌糠填料层；17生物填料层；18进气孔；19出料口；20排水孔；21液压泵；22纳米曝气盘；23纳米曝气机。

具体实施方式

请结合图1，是本发明提供的潜热蒸腾臭气处理装置，其主要包括：

湿式碳化反应器1底部设置有纳米曝气盘22，纳米曝气盘22连接一纳米曝气机23。经过湿式碳化反应器1处理的污泥在液压泵21的作用下导入三相潜热回收装置5。

三相潜热回收装置5的外壳为钢板卷成的椭圆形外壳或8字形外壳，外壳外部有一保温层，减少热量损失。外壳上开设有空气入口8、废气出口9和出料口19。三相潜热回收装置5的外壳固定在支架3上，该三相潜热回收装置5一端安装有电机2，电机2驱动该三相潜热回收装置5内部水平安置两个平行排列的中心轴7同向同速运转，并可以根据污泥所需干化程度调节中心轴7的转速。两个中心轴7均为中空结构，中心轴7的一端设有通入蒸汽的进气孔18，中心轴7的另一端设有排水孔20。

两个中心轴7上水平安置两个平行排列的螺旋转盘6，螺旋转盘6的一侧较厚，较厚的盘片可以通过在该侧的盘片上加设固定若干个加厚片来实现加厚，固定有加厚片一侧与未固定有加厚片的一侧相合后留有较大有缝隙，相互之间可以起到刮泥作用，防止污泥淤积在螺旋转盘表面，影响热量传递。螺旋转盘6靠近支架3一段的盘片表面光滑(表面光滑的盘片长度约占整个盘片长度的2/3)，其余段的盘片的表面布满小孔。污泥在三相潜热回收装置5进行最终干化，使污泥含水率可降至30％-40％乃至全干。

三相潜热回收装置5的废气出口连接五级脱臭装置11的进气口111，五级脱臭装置11内自进气口111端依次填充有生物填料层17、菌糠填料层16、无纺布填充层15、分子筛填充层14和活性炭填充层13，各层之间由隔板隔开，较理想的五级脱臭装置中的隔板是采用交错布置的方式布设。在活性炭填充层13的一端连接一排气塔12。

本发明利用上述装置进行泥饼干化和臭气处理的方法的过程是：

污泥输入湿式碳化反应器，湿式碳化反应器内反应温度为120～200℃，压力为2～6Mpa，，停留时间为1～5h。高温高压条件下注入空气，在反应器内进行湿式碳化，将污泥碳化成固体碳化物，启动时利用超高压蒸汽的热能启动，运行中利用反应放热能够维持***运行(自热运行)，温度很快升高至200℃以上；湿式碳化反应器的污泥浓度>9％，悬浮固体量不得低于9％，以便提供***内稳定的污泥量。本发明利用纳米曝气装置达成低温低压有机污泥碳化工艺，纳米气泡的***性产生的局部高温功能、ζ电位和羟基自由基可以促使有机物快速碳化，使污泥中的粘性有机物水解，破坏污泥的胶体结构，可以同时改善脱水性能。随水热反应温度和压力的增加，颗粒碰撞增大，颗粒间的碰撞导致了胶体结构的破坏，使束缚水和固体颗粒分离。

反应过程热量回收用于蒸汽加热，提高能源利用效率，降低能耗及运行成本。经过湿式碳化处理，含水率降低的污泥进入下一步三相潜热回收装置中。湿式碳化反应器运行一段时间后，内壁会结垢，可以采用稀硝酸进行清洗。

湿式碳化后的污泥在三相潜热回收装置中进行干化，启动三相潜热回收装置的电机带动螺旋转盘旋转，130℃左右的高温蒸汽从中心轴的进气孔通入；泥饼自三相潜热回收装置的进料口进入，在螺旋转盘的推动下缓缓向图示方向的右边移动，高温蒸汽自左端向右移动，在潜热释放的过程中进行换热，利用蒸汽液化释放的热能以及液化后水的温度进行泥饼干化处理，杀死泥饼中的虫卵，高温去除病原菌及细菌等，通过出料口排出，最后采用太阳能自然风干泥饼，泥饼含水率迅速降低。蒸汽释放热量后转化成的水于排水孔排出，高含水率水汽自废气出口排出，空气自空气入孔补入；排水口流出的高温水经过加热自进气孔循环使用，并使用湿式碳化反应器内热量加热，最大程度降低热损失。

三相潜热回收装置在泥饼处理过程中排出的废气由废气出口通过一风机传递至入五级脱臭装置，对泥饼干化过程中产生的臭气进行处理除臭处理。五级脱臭装置中自左到右依次为生物填料层(采用矿化垃圾或腐熟的堆肥垃圾)，用以生物降解臭气中的致臭成分；菌糠填料层，低密度、高空隙率的菌糠填料非常适用于微生物附着，使用此填料培养微生物对臭气的吸附降解作用显著，可进一步保证臭气去除效果；无纺布填充层，用以吸收气体所带水分；分子筛填充层，对臭气进行离子交换及物理吸附；活性炭填充层，对残余物质进行最终净化，活性炭填充层连接一排气塔，经五级脱臭装置净化后的空气自排气塔排出。五级脱臭装置内的隔板是采用交错布置的方式布设，此设计可延长臭气在装置内部的停留时间，提高出气质量。

Claims (10)

1.一种潜热蒸腾臭气处理装置，主要由湿式碳化反应器、三相潜热回收装置和五级脱臭装置组成；其中：

湿式碳化反应器的底部设置有纳米曝气盘，湿式碳化反应器处理后的污泥通过液压泵导入三相潜热回收装置内；

三相潜热回收装置的外壳为钢板卷成的呈椭圆形外壳或8字形的外壳，固定在支架上，外壳上开设有空气入口、废气出口和出料口；该三相潜热回收装置的一端安装有电机，电机驱动该三相潜热回收装置内部水平安置两个平行排列的中心轴同向同速运转，两个中心轴均为中空结构，中心轴的一端设有通入蒸汽的进气孔，中心轴的另一端设有排水孔；

两个中心轴上水平安置两个平行排列的螺旋转盘，螺旋转盘的一侧较厚，固定有加厚片一侧与未固定有加厚片的一侧相合后留有较大有缝隙，螺旋转盘靠近支架一段的盘片表面光滑，其余段的盘片的表面布满小孔；

三相潜热回收装置的废气出口连接五级脱臭装置的进气口，五级脱臭装置内自进气口端依次填充有生物填料层、菌糠填料层、无纺布填充层、分子筛填充层和活性炭填充层，生物填料层、菌糠填料层、无纺布填充层、分子筛填充层和活性炭填充层之间由隔板隔开，在活性炭填充层的一端连接一排气塔。

2.根据权利要求1所述的潜热蒸腾臭气处理装置，其中，湿式碳化反应器内的纳米曝气盘与一纳米曝气机连接。

3.根据权利要求1所述的潜热蒸腾臭气处理装置，其中，湿式碳化反应器、三相潜热回收装置和五级脱臭装置外壳外部有一保温层，减少热量损失。

4.根据权利要求1所述的潜热蒸腾臭气处理装置，其中，螺旋转盘的一侧较厚的盘片是在该侧的盘片上加设有加厚片。

5.根据权利要求1或4所述的潜热蒸腾臭气处理装置，其中，螺旋转盘上表面光滑的盘片长度占整个盘片长度的三分之二。

6.根据权利要求1所述的潜热蒸腾臭气处理装置，其中，五级脱臭装置中填充的生物填料层、菌糠填料层、无纺布填充层、分子筛填充层和活性炭填充层之间的隔板为交错布置。

7.一种利用权利要求1所述潜热蒸腾臭气处理装置进行泥饼干化和臭气处理的方法：

污泥输入湿式碳化反应器，在高温高压条件下注入空气，在反应器内进行湿式碳化，将污泥碳化成固体碳化物，启动时利用超高压蒸汽的热能启动，运行中利用反应放热能够维持***运行，温度升至200℃以上；

反应过程热量回收用于蒸汽加热，提高能源利用效率，降低能耗及运行成本。经过湿式碳化处理，含水率降低的污泥进入三相潜热回收装置中进行干化；高温高压蒸汽自中心轴的进气孔通入，自盘片上细孔喷出，通入干化后期污泥中，由两个平行排列的螺旋转盘带动，将其中的水分升温转化为蒸汽，降低含水率；而后蒸汽在潜热释放的过程中进行潜热换热，降低污泥的含水率；污泥中的水汽在热作用下转化为蒸汽，自三相潜热回收装置的废气出口排出，空气自空气入孔补入；排水口流出的高温水经过加热通过进气孔循环使用，并使湿式碳化反应器内热量加热，最大程度降低热损失；同时根据污泥所需干化程度调节两个平行排列的螺旋转盘的转速，两个平行排列的螺旋转盘相互之间起到刮泥作用，防止污泥淤积在螺旋转盘表面，影响热量传递；

干化过程中产生的臭气传递至五级脱臭装置，对泥饼干化的整个过程进行除臭处理，净化后的空气自五级脱臭装置排气塔排出。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，湿式碳化反应器内反应温度为120～200℃，压力为2～6Mpa，，停留时间为1～5h。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，进入湿式碳化反应器的污泥浓度>9％，悬浮固体量大于9％。

10.根据权利要求7所述的方法，其中，湿式碳化反应器运行一段时间后内壁上的结垢用稀硝酸清洗。