CN109928601A - 基于空气热泵的污泥深度干化方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于空气热泵的污泥深度干化方法及***。将待处理剩余污泥加入污泥粉化干化装置中，使含水率30％～55％的待处理污泥被粉化破碎成为粒径为30～250μm的污泥粉粒，然后通入干燥空气在搅拌条件下与污泥粉粒混合，使污泥粉粒进行干化得到污泥干粉，同时干燥空气变成夹带着污泥干粉的低温含湿空气。将夹带着污泥干粉的低温含湿空气通过分离装置进行气粉分离，分离下来的固体物质即为污泥干粉料。污泥干粉料含水率为15％～25％。分离后的低温含湿空气进入冷凝除湿器冷凝除水后，成为低低温空气；将低低温空气送入空气热泵加热重新成为干燥空气，进行重复利用。而冷却空气吸收的热量再回到空气热泵热交换给低低温空气。本发明具有污泥深度干化且直接利用环境空气作为热源，节能高效等优点。

Description

基于空气热泵的污泥深度干化方法及***

技术领域

本发明涉及基于空气热泵的污泥深度干化方法及***，尤其涉及一种剩余污泥深度脱水的方法及工艺***，属于环保技术领域的污水处理厂剩余污泥处理子领域。

背景技术

随着我国社会和城市化的发展，城市污水的产生量在不断增长，相应的污水处理设施的数量也随之增加，污水处理后的副产物——剩余污泥的产生量也越来越大。截止2017年，我国剩余污泥年产量已超过4000万吨，而无害化处理率不足10％。如何妥善处理处置这些源源不断产生、数量日益庞大的污泥已成为我国环境保护方面亟待解决的问题。

国内大部分污水处理厂产生的剩余污泥，其含水率一般在80％以上。污泥脱水是其处理过程中的关键步骤。而污泥难以深度脱水的特点，已成为限制污泥无害化、资源化处理的瓶颈问题。

目前，污泥脱水干化的主要工艺有太阳能干燥、热干化、调理-压滤脱水等。其中太阳能干燥工艺利用太阳能的热效应，可将污泥含水率降至10％以下，达到深度干化的目的，但是由于其占地面积达、处理周期长、受天气变化影响大，较难广泛应用。热干化技术是通过直接加热或间接加热的方式将污泥中水分蒸发去除，污泥含水率可降至40％以下，而进一步降低含水率则所需将能耗大幅上升；调理-压滤脱水技术是剩余污泥经过调理剂改性处理，提高污泥脱水性能，再经过压滤机压榨脱水，污泥含水率可降至60％。以上工艺能够快速脱除污泥中的水分，但是脱水程度有限，较难实现污泥的深度干化(含水率≤20％)。

因此，进一步降低热干化或机械脱水工艺产生的半干污泥的含水率，快速高效的实现剩余污泥的深度干化，是目前的发展方向。

发明内容

本发明旨在提供一种基于空气热泵的污泥深度干化方法及***，利用空气热泵从环境空气中获取热量既形成干燥空气又制得冷却空气，在干化污泥的同时使***整体更加节能高效。

本发明通过以下技术方案实现：

基于空气热泵的污泥深度干化方法，所述方法包括：

将待处理剩余污泥加入污泥粉化干化装置中，使待处理污泥被粉化破碎成为粒径为30～250μm的污泥粉粒，然后通入干燥空气在搅拌条件下与污泥粉粒混合，使污泥粉粒进行干化得到污泥干粉，同时干燥空气变成夹带着污泥干粉的低温含湿空气；

将夹带着污泥干粉的低温含湿空气通过分离装置进行气固分离，分离下来的固体物质即为污泥干粉料；分离后的低温含湿空气进入冷凝除湿器冷凝除水后，成为低低温空气；将所述低低温空气送入空气热泵加热成为干燥空气，并将干燥空气送入污泥粉化干化装置在搅拌条件下与污泥粉粒混合，使污泥粉粒进行干化。

所述方法还包括：

将新鲜空气送入空气热泵与低低温空气换热，使新鲜空气降温成为冷却空气的同时使低低温空气升温成为干燥空气；将干燥空气送入污泥粉化干化装置对污泥粉粒进行干燥，实现干燥空气的循环使用。

所述方法还包括：

将冷却空气送入所述冷凝除湿器与所述低温含湿空气间壁式换热，使低温含湿空气冷凝除水后成为低低温空气，同时冷却空气升温后成为温热空气；将温热空气送入空气热泵作为热源供低低温空气换热升温，同时温热空气降温重新成为冷却空气回到所述冷凝除湿器重复使用。

上述技术方案中，所述剩余污泥的含水率为35％～50％；所述污泥干粉的含水率为15％～25％。

基于空气热泵的污泥深度干化***，包括污泥粉化干化装置、分离装置、冷凝除湿器和空气热泵；所述污泥粉化干化装置包括连通的粉化室和干化室，所述粉化室设有进料装置；所述分离装置分别与所述污泥粉化干化装置和冷凝除湿器相连；所空气述热泵分别与所述冷凝除湿器和所述污泥粉化干化装置相连。

上述技术方案中，所述污泥粉化干化装置的粉化室和干化室内均设置有螺旋搅拌装置；所述干化室设有进气口与所述空气热泵相连。

本发明具有以下优点及有益效果：干化效果提高，将污泥干化的经济含水率由40％大幅降至20％以下；通过空气源热泵，以环境中的空气作为热源，相比于热干化技术，更加节能高效。

附图说明

图1为本发明所涉及的基于空气热泵的污泥深度干化***示意图。

图中：1–污泥粉化干化装置；2–分离装置；3–冷凝除湿器；4–空气热泵。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式及工作过程作进一步的说明。

本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。

如图1所示，基于空气热泵的污泥深度干化***，包括污泥粉化干化装置1、分离装置2、冷凝除湿器3和空气热泵4。污泥粉化干化装置1包括连通的粉化室和干化室，粉化室设有进料装置。污泥粉化干化装置1的粉化室和干化室内均设置有螺旋搅拌装置。干化室设有进气口通入干燥空气。分离装置2分别与污泥粉化干化装置1和冷凝除湿器3相连。空气热泵4分别与冷凝除湿器3和污泥粉化干化装置1相连。进气口与空气热泵4相连。

将含水率为35％～50％的待处理剩余污泥通过进料装置加入污泥粉化干化装置1中，使待处理污泥首先在粉化室内被螺旋搅拌装置粉化破碎成为粒径为30～250μm的污泥粉粒。然后通过进气口通入干燥空气，在螺旋搅拌装置1500-3000r/min的搅拌强度下搅拌8-20min，使干燥空气与污泥粉粒混合均匀并发生充分的气水交换反应，使污泥粉粒进行干化得到污泥干粉，含水率降为15％～25％。同时干燥空气变成夹带着污泥干粉的低温含湿空气。其中一个实施例为干燥空气为环境空气加热后的低温干燥空气，其湿度为20％～40％、温度25℃～50℃，与剩余污泥气水交换反应后，变成湿度60％～90％的低温含湿空气。

将夹带着污泥干粉的低温含湿空气通过分离装置2进行气粉分离，分离下来的固体物质即为污泥干粉料。分离装置2可以选用除尘器。分离后的低温含湿空气进入冷凝，同时将冷却空气送入冷凝除湿器3与低温含湿空气间壁式换热，使低温含湿空气冷凝除水后成为低低温空气，冷凝水排出冷凝除湿器。将低低温空气送入空气热泵4加热成为干燥空气，并将干燥空气送入污泥粉化干化装置1在搅拌条件下与污泥粉粒混合，使污泥粉粒进行干化。即空气在空气热泵4、污泥粉化干化装置1和分离装置2以及冷凝除湿器3之间形成循环使用。通常循环10次后作为废气，进行净化处理后排放，此时从空气热泵4补入新鲜空气。

新鲜空气一方面作为干燥空气的补充源，另一方面作为冷却空气的补充源。首先利用新鲜空气在空气热泵4中作为热源与低低温空气换热，在使低低温空气升温成为干燥空气的同时，新鲜空气降温成为冷却空气，并进入冷凝除湿器3作为冷却介质。冷却空气在冷凝除湿器3中从低温含湿空气中吸收热量从而温度升高成为温热空气，再将温热空气送入空气热泵4作为热源。在上述实施例中，冷却空气为5℃～15℃，换热后温度升到8～18℃。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。

Claims (6)

1.基于空气热泵的污泥深度干化方法，其特征在于，所述方法包括：

将待处理剩余污泥加入污泥粉化干化装置中，使待处理污泥被粉化破碎成为粒径为30～250μm的污泥粉粒，然后通入干燥空气在搅拌条件下与污泥粉粒混合，使污泥粉粒进行干化得到污泥干粉，同时干燥空气变成夹带着污泥干粉的低温含湿空气；

将夹带着污泥干粉的低温含湿空气通过分离装置进行气固分离，分离下来的固体物质即为污泥干粉料；分离后的低温含湿空气进入冷凝除湿器冷凝除水后，成为低低温空气；将所述低低温空气送入空气热泵加热成为干燥空气，并将干燥空气送入污泥粉化干化装置在搅拌条件下与污泥粉粒混合，使污泥粉粒进行干化。

2.根据权利要求1所述的基于空气热泵的污泥深度干化方法，其特征在于，所述方法还包括：

将新鲜空气送入空气热泵与低低温空气换热，使新鲜空气降温成为冷却空气的同时使低低温空气升温成为干燥空气；将干燥空气送入污泥粉化干化装置对污泥粉粒进行干燥，实现干燥空气的循环使用。

3.根据权利要求2所述的基于空气热泵的污泥深度干化方法，其特征在于，所述方法还包括：

将冷却空气送入所述冷凝除湿器与所述低温含湿空气间壁式换热，使低温含湿空气冷凝除水后成为低低温空气，同时冷却空气升温后成为温热空气；将温热空气送入空气热泵作为热源供低低温空气换热升温，同时温热空气降温重新成为冷却空气回到所述冷凝除湿器重复使用。

4.根据权利要求1所述的基于空气热泵的污泥深度干化方法，其特征在于，所述剩余污泥的含水率为35％～50％；所述污泥干粉的含水率为15％～25％。

5.基于空气热泵的污泥深度干化***，能够用于实施如权利要求1至4任一项所述的基于空气热泵的污泥深度干化方法，其特征在于，所述***包括污泥粉化干化装置(1)、分离装置(2)、冷凝除湿器(3)和空气热泵(4)；所述污泥粉化干化装置(1)包括连通的粉化室和干化室，所述粉化室设有进料装置；所述分离装置(2)分别与所述污泥粉化干化装置(1)和冷凝除湿器(3)相连；所述空气热泵(4)分别与所述冷凝除湿器(3)和所述污泥粉化干化装置(1)相连。

6.根据权利要求5所述的基于空气热泵的污泥深度干化***，其特征在于，所述污泥粉化干化装置(1)的粉化室和干化室内均设置有螺旋搅拌装置；所述干化室设有进气口与所述空气热泵(4)相连。