一種污泥的噴霧顆?；鋬稣婵崭稍镅b置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種污泥的噴霧顆?；鋬稣婵崭稍镅b置。該裝置為轉(zhuǎn)筒式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)筒從左至右依次為急速冷凍室、高溫真空干燥室和低溫真空干燥室；急速冷凍室安裝有冷凍室蒸發(fā)器，左端中心設(shè)有污泥顆粒化噴霧嘴；急速冷凍室與高溫真空干燥室之間設(shè)有垂向隔熱板，垂向隔熱板與轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁之間連接處留有狹縫；高溫真空干燥室與低溫真空干燥室貫通，高溫真空干燥室安裝有高溫室加熱器，低溫真空干燥室的右端設(shè)有真空管及出料斗；轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁上設(shè)有弧形攪拌片。本實(shí)用新型將含水率70％?80％的污泥，依次通過(guò)霧化階段、冷凍階段、真空干燥階段的干燥過(guò)程后，含水率降至40％以下，且不會(huì)產(chǎn)生二次污染；本實(shí)用新型能有效降低運(yùn)行能耗，縮短系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間。
【專利說(shuō)明】
一種污泥的噴霧顆粒化冷凍真空干燥裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于一種泥漿狀物料的干燥處理設(shè)備，具體涉及一種污水處理廠、工業(yè)廢水處理廠剩余污泥的噴霧顆?；鋬稣婵崭稍镅b置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]污水處理廠剩余活性污泥數(shù)量大，城市污水處理廠所產(chǎn)生的污泥約為所處理水體積的0.5-1.0%左右，這些污泥體積大同時(shí)又富含有機(jī)物，若不加以處理就會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的二次污染。
[0003]目前對(duì)污水處理廠剩余污泥的處理主要遵循減量化、穩(wěn)定化這兩條原則。污水處理構(gòu)筑物排出的污泥含水率大于95%，體積巨大。目前常用的脫水方法為重力濃縮、機(jī)械脫水、真空脫水等，剩余污泥經(jīng)過(guò)以上方法脫水后含水率仍然高達(dá)70%-80%以上，此含水率的污泥一般仍然呈塑性泥漿，流動(dòng)性強(qiáng)，難以外運(yùn)和處置，同時(shí)，根據(jù)我國(guó)城市污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，剩余污泥的含水率低于65 %時(shí)方可進(jìn)行填埋處置，而目前常用的脫水技術(shù)的污泥含水率均難以滿足低于65%的要求，因此，污泥需要經(jīng)過(guò)干燥處理后方能處置。
[0004]目前常用的污泥干燥方法有自然干燥、機(jī)械干燥和焚燒干燥等方法。自然干燥法處理過(guò)程受到自然條件的限制、所需時(shí)間長(zhǎng)、占地面積大，目前采用自然干燥法來(lái)處理剩余污泥的處理廠較少。機(jī)械干燥法大多采用熱空氣或?qū)⑽勰嗯c燃料共同燃燒，采用這種方法需要的能耗大、系統(tǒng)復(fù)雜、所需的時(shí)間也較長(zhǎng)，且會(huì)產(chǎn)生臭氣等二次污染。而采用燃燒干燥法的系統(tǒng)更為復(fù)雜、投資高、同時(shí)也需要對(duì)尾氣進(jìn)行處理，否則會(huì)產(chǎn)生二次污染。而目前污水處理廠剩余污泥脫水采用的方法主要是機(jī)械脫水法，在脫水過(guò)程中需要加入污泥調(diào)理劑，脫水后的污泥一般呈糊狀，加入調(diào)理劑后污泥進(jìn)一步脫水困難。而采用機(jī)械或焚燒法對(duì)脫水后的污泥進(jìn)行干燥時(shí)又要對(duì)污泥進(jìn)行粉碎，這種污泥粉碎困難，導(dǎo)致干燥機(jī)運(yùn)行困難、 維護(hù)要求較高。這些問(wèn)題嚴(yán)重地困擾著污水處理廠的良好運(yùn)行。
[0005]冷凍真空干燥技術(shù)是一種廣泛應(yīng)用的物料干燥技術(shù)，采用冷凍真空干燥法對(duì)物料進(jìn)行干燥具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、運(yùn)行能耗低、干燥時(shí)間短、干燥物料的含水率低等優(yōu)點(diǎn)。但是冷凍干燥技術(shù)要求物料的比表面積越大越好。而脫水后剩余污泥的粘度大、流動(dòng)性強(qiáng)，難以破碎，因此，冷凍干燥技術(shù)用于剩余污泥的處理存在著污泥破碎難的問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)污水處理廠經(jīng)濃縮脫水后的剩余污泥含水率高、破碎難、干燥系統(tǒng)復(fù)雜、成本高等問(wèn)題，提供一種污泥的噴霧顆粒化冷凍真空干燥裝置。
[0007]本實(shí)用新型的目的是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:該污泥的噴霧顆?；鋬稣婵崭稍镅b置，它是一個(gè)密閉的、繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)筒式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)筒左部設(shè)有支撐輥，轉(zhuǎn)筒右部設(shè)有驅(qū)動(dòng)齒輪和驅(qū)動(dòng)電機(jī);轉(zhuǎn)筒外殼為保溫外殼，轉(zhuǎn)筒從左至右依次劃分為急速冷凍室、 高溫真空干燥室和低溫真空干燥室;所述急速冷凍室段的轉(zhuǎn)筒殼體內(nèi)安裝有冷凍室蒸發(fā)器，急速冷凍室內(nèi)左端中心設(shè)有污泥顆粒化噴霧嘴，污泥顆?；瘒婌F嘴經(jīng)由高壓污泥管與安裝于轉(zhuǎn)筒外部的高壓泥漿栗連接，高壓泥漿栗經(jīng)由吸泥管與儲(chǔ)泥井連接;所述急速冷凍室與高溫真空干燥室之間設(shè)有垂向隔熱板，垂向隔熱板與轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁之間連接處留有狹縫； 所述高溫真空干燥室與低溫真空干燥室貫通，高溫真空干燥室段的轉(zhuǎn)筒殼體內(nèi)安裝有高溫室加熱器，低溫真空干燥室的右端設(shè)有真空管，真空管與安裝于轉(zhuǎn)筒外部的真空栗連接;低溫真空干燥室的右端設(shè)有傾斜的、可開(kāi)閉和調(diào)節(jié)角度的出料斗;所述高溫真空干燥室和低溫真空干燥室段的轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁上設(shè)有弧形攪拌片。
[0008]具體的，所述高壓泥漿栗所加壓力為0.2?0.4MPa;從所述污泥顆?；瘒婌F嘴噴出的是直徑為0.5?1.0_的霧化顆粒污泥。
[0009] 具體的，所述急速冷凍室內(nèi)溫度為-20°C?-30°C;高溫真空干燥室內(nèi)溫度為70°C ?90°C，壓力為30?50Pa;低溫真空干燥室內(nèi)溫度為50°C?70°C。
[0010]本實(shí)用新型的噴霧顆粒化冷凍真空干燥裝置，能使污泥含水率降至40%以下，從而可直接外運(yùn)填埋，且干燥過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生二次污染;本實(shí)用新型能有效地降低污泥干燥運(yùn)行能耗，縮短系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間?！靖綀D說(shuō)明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0013]參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型污泥的噴霧顆?；鋬稣婵崭稍镅b置，是一個(gè)密閉的、繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)筒式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)筒左部設(shè)有支撐輥1，轉(zhuǎn)筒右部設(shè)有驅(qū)動(dòng)齒輪2和驅(qū)動(dòng)電機(jī)3;轉(zhuǎn)筒外殼為保溫外殼4,轉(zhuǎn)筒從左至右依次劃分為急速冷凍室5、高溫真空干燥室6和低溫真空干燥室7;急速冷凍室段的轉(zhuǎn)筒殼體內(nèi)安裝有冷凍室蒸發(fā)器8，急速冷凍室5內(nèi)左端中心設(shè)有污泥顆?；瘒婌F嘴9,污泥顆粒化噴霧嘴9經(jīng)由高壓污泥管10與安裝于轉(zhuǎn)筒外部的高壓泥漿栗11連接，高壓泥漿栗11經(jīng)由吸泥管12與儲(chǔ)泥井連接;急速冷凍室5與高溫真空干燥室6之間設(shè)有垂向隔熱板13,垂向隔熱板13與轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁之間連接處留有狹縫14;高溫真空干燥室6 與低溫真空干燥室7貫通，高溫真空干燥室段的轉(zhuǎn)筒殼體內(nèi)安裝有高溫室加熱器15,低溫真空干燥室7的右端設(shè)有真空管16,真空管16與安裝于轉(zhuǎn)筒外部的真空栗連接;低溫真空干燥室7的右端設(shè)有傾斜的、可開(kāi)閉和調(diào)節(jié)角度的出料斗17;高溫真空干燥室6和低溫真空干燥室7段的轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁上設(shè)有弧形攪拌片18。
[0014]本實(shí)用新型裝置的污泥噴霧顆?；鋬稣婵崭稍锓椒斑^(guò)程如下:
[0015] 脫水后的污泥經(jīng)由吸泥管12通過(guò)高壓泥漿栗11加壓到0.2?0.4MPa后，通過(guò)高壓污泥管10輸送到污泥顆?；瘒婌F嘴9，在污泥顆?；瘒婌F嘴9處壓力釋放，形成霧化顆粒污泥，顆粒的平均直徑為0.5?1.0mm;此時(shí)污泥中的水分轉(zhuǎn)變?yōu)榘w粒的水膜水、污泥顆粒內(nèi)部的水分以及組成污泥的微生物細(xì)胞內(nèi)水分。霧化的顆粒污泥在急速冷凍室5內(nèi)_20°C ?-30 °C的急冷環(huán)境下，被快速冷凍到-20 °C?-30 °C，形成直徑為0.5?1.0mm的冰凍顆粒污泥;此時(shí)污泥顆粒表面的水膜水和污泥顆粒內(nèi)部的結(jié)合水直接冷凍為冰晶，而微生物細(xì)胞內(nèi)的生物質(zhì)水與細(xì)胞中的有機(jī)物分離，形成冰晶，微生物細(xì)胞膜仍保持完整狀態(tài)，細(xì)胞中的有機(jī)物不會(huì)流失而產(chǎn)生二次污染。
[0016]通過(guò)上述急速冷凍的方式，使污泥中的水分與污泥中的固體物質(zhì)分離。冷凍后的顆粒化污泥，顆粒間處于分散狀態(tài)，污泥顆粒的比表面積大，顆粒內(nèi)的孔隙率高，從而有利于污泥中水分的真空干燥。
[0017]冷凍后的顆粒污泥從急速冷凍室5與高溫真空干燥室6相連的狹縫14進(jìn)入到高溫真空干燥室6內(nèi)，在真空條件下，水分從固態(tài)升華為水蒸氣，并隨著真空栗經(jīng)由真空管16被抽出干燥室。
[0018]急速冷凍室5和高溫真空干燥室6采用垂向隔熱板13隔離，以滿足急速冷凍室5和高溫真空干燥室6不同的溫度需求，同時(shí)也阻止熱量從高溫真空干燥室6向急速冷凍室5傳遞。[〇〇19] 高溫真空干燥室6的溫度為70°C?90°C，采用高溫室加熱器15比如輔助電熱絲對(duì)污泥顆粒進(jìn)行加熱，提供水分的升華潛熱，使水分由固態(tài)的冰晶直接升華為氣態(tài)的水蒸氣， 污泥中的大量水分在高溫作用下快速升華為水蒸氣，污泥在高溫真空干燥室6的停留時(shí)間為40?60分鐘，通過(guò)高溫真空干燥后污泥中的含水率降至40%以下，污泥已經(jīng)處于半干燥狀態(tài)。由于進(jìn)入高溫真空干燥室6的顆粒污泥含水率高，顆粒污泥中的水分升華所需的潛熱也高，高溫作用下有利于污泥中水分的快速升華。
[0020]污泥顆粒經(jīng)高溫真空干燥后進(jìn)入低溫真空干燥室7,低溫真空干燥室7內(nèi)不進(jìn)行加熱，主要利用高溫真空干燥室6的余熱輻射熱和顆粒污泥的余熱進(jìn)行加熱，保持低溫干燥室內(nèi)溫度處于50°C?70°C之間，補(bǔ)充水分升華過(guò)程中的潛熱需求，此時(shí)污泥中大部分的水分已經(jīng)升華，提高溫度對(duì)水分升華的速度影響不大，而高溫所需的電耗高，低溫加熱干燥有利于降低干燥能耗。同時(shí)，利用高溫干燥室的輻射熱和顆粒污泥的溫度余熱對(duì)顆粒污泥繼續(xù)加熱也有利于提高干燥過(guò)程中的能量利用率，降低運(yùn)行費(fèi)用。在高溫室輻射熱和污泥顆粒的自身余熱的作用下，繼續(xù)真空干燥，污泥顆粒在低溫真空干燥室7的停留時(shí)間為60分鐘， 通過(guò)低溫真空干燥后污泥含水率降至20 %以下，此時(shí)污泥顆粒干燥，呈干燥分散狀態(tài)，污泥性質(zhì)穩(wěn)定，不會(huì)產(chǎn)生二次分解，且易于外運(yùn)、裝袋、儲(chǔ)存、利用及處置。
[0021]當(dāng)污泥直接填埋處置時(shí)，可以使污泥顆粒在高溫真空干燥室6的停留時(shí)間縮短為 20-30分鐘，在低溫真空干燥室7的停留時(shí)間為40分鐘，使污泥含水率降至40%后直接外運(yùn)填埋，這樣可以有效地節(jié)省運(yùn)行能耗，縮短系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間。
[0022]冷凍室蒸發(fā)器8的作用是在急速冷凍室5內(nèi)進(jìn)行熱量交換，蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑的蒸發(fā)抽取急速冷凍室5內(nèi)的熱量，使冷凍室內(nèi)溫度處于-20 °C?-30 °C的急冷環(huán)境。
[0023]高溫真空干燥室6內(nèi)水分升華所需要的熱量由高溫真空干燥室6的高溫室加熱器 15提供，以滿足高溫真空干燥室6內(nèi)的溫度為70 °C?90 °C。[0〇24]真空管16的作用是抽取干燥室的氣體，使干燥室處于30?50Pa的真空環(huán)境，同時(shí)也將升華的水蒸氣抽取到干燥室外部，從而實(shí)現(xiàn)污泥的干燥。
[0025]急速冷凍室5、高溫真空干燥室6及低溫真空干燥室7組成轉(zhuǎn)筒式干燥機(jī)的主體部分，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)3和驅(qū)動(dòng)齒輪2的帶動(dòng)作用下轉(zhuǎn)筒式干燥機(jī)處于不斷旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，在轉(zhuǎn)筒內(nèi)焊接有弧形攪拌片18,在轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)動(dòng)及弧形攪拌片18帶動(dòng)作用下，污泥顆粒處于不斷地上下翻騰狀態(tài)，提高污泥顆粒內(nèi)的孔隙率和污泥表面的更新速度，有利于污泥顆粒內(nèi)工質(zhì)的傳遞過(guò)程，提高水分的升華速度。
[0026]出料斗17以間歇式運(yùn)行，當(dāng)污泥含水率達(dá)到要求時(shí)，出料斗17轉(zhuǎn)換角度，盛接轉(zhuǎn)筒式干燥室內(nèi)的干燥污泥顆粒進(jìn)行出料，出料結(jié)束后出料斗17關(guān)閉，恢復(fù)狀態(tài)等待下次出料工作。
[0027]保溫外殼4的作用是保溫，維持干燥機(jī)冷凍室不被外界空氣加熱，同時(shí)保持高溫和低溫真空干燥室的熱量不向外界空氣傳遞，以節(jié)省能量，降低運(yùn)行費(fèi)用。
[0028]當(dāng)要求污泥含水率降低到20 %以下時(shí)，污泥在干燥機(jī)內(nèi)的總停留時(shí)間為2小時(shí)左右，當(dāng)要求污泥含水率降低到40%以下即可時(shí)，污泥在干燥機(jī)內(nèi)的總停留時(shí)間為1.0?1.5 小時(shí)，因此，污泥在干燥機(jī)內(nèi)的總停留時(shí)間較短。
[0029]廢水處理廠剩余污泥在霧化噴嘴及急速冷凍的作用下，污泥呈顆粒狀態(tài)，提高了污染的比表面積，大的比表面積有利于干燥室內(nèi)熱量向污泥顆粒表面?zhèn)鬟f，從而加快了污泥內(nèi)水分的升華速度，加快了污泥的干燥速率，同時(shí)干燥后污泥的含油水率也大為降低，滿足了污泥進(jìn)一步處置的要求，因此，本實(shí)用新型節(jié)省了污泥干燥過(guò)程中的熱量消耗，降低了污泥的干燥的運(yùn)行費(fèi)用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種污泥的噴霧顆粒化冷凍真空干燥裝置，其特征在于:它是一個(gè)密閉的、繞水平軸 轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)筒式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)筒左部設(shè)有支撐輥，轉(zhuǎn)筒右部設(shè)有驅(qū)動(dòng)齒輪和驅(qū)動(dòng)電機(jī);轉(zhuǎn)筒外殼為 保溫外殼，轉(zhuǎn)筒從左至右依次劃分為急速冷凍室、高溫真空干燥室和低溫真空干燥室;所述 急速冷凍室段的轉(zhuǎn)筒殼體內(nèi)安裝有冷凍室蒸發(fā)器，急速冷凍室內(nèi)左端中心設(shè)有污泥顆?；?噴霧嘴，污泥顆?；瘒婌F嘴經(jīng)由高壓污泥管與安裝于轉(zhuǎn)筒外部的高壓泥漿栗連接，高壓泥 漿栗經(jīng)由吸泥管與儲(chǔ)泥井連接;所述急速冷凍室與高溫真空干燥室之間設(shè)有垂向隔熱板， 垂向隔熱板與轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁之間連接處留有狹縫;所述高溫真空干燥室與低溫真空干燥室貫 通，高溫真空干燥室段的轉(zhuǎn)筒殼體內(nèi)安裝有高溫室加熱器，低溫真空干燥室的右端設(shè)有真 空管，真空管與安裝于轉(zhuǎn)筒外部的真空栗連接;低溫真空干燥室的右端設(shè)有傾斜的、可開(kāi)閉 和調(diào)節(jié)角度的出料斗;所述高溫真空干燥室和低溫真空干燥室段的轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁上設(shè)有弧形攪 摔片。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述污泥的噴霧顆?；鋬稣婵崭稍镅b置，其特征在于:所述高壓泥 漿栗所加壓力為0.2?0.4MPa;從所述污泥顆?；瘒婌F嘴噴出的是直徑為0.5?1.0mm的霧 化顆粒污泥。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述污泥的噴霧顆?；鋬稣婵崭稍镅b置，其特征在于:所述急速冷 凍室內(nèi)溫度為-20°C?-30°C ;高溫真空干燥室內(nèi)溫度為70°C?90°C，壓力為30?50Pa;低溫 真空干燥室內(nèi)溫度為50 °C?70 °C。
【文檔編號(hào)】C02F11/12GK205575904SQ201620372912
【公開(kāi)日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年4月28日
【發(fā)明人】胡曉蓮, 王西峰
【申請(qǐng)人】湖南科技大學(xué)