本發(fā)明涉及一種污泥處理技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種污泥干化及陳化裝置、污泥處理系統(tǒng)及處理方法。

背景技術(shù)：

污泥是由多種微生物形成的菌膠團(tuán)與其吸附的有機(jī)物和無機(jī)物組成的集合體。目前，污泥干化主要技術(shù)方案有熱干化，機(jī)械干化，生物干化。相對(duì)常見的干化設(shè)備包括流化床干燥機(jī)、槳葉式干燥機(jī)、帶式干燥機(jī)、圓盤式干燥機(jī)、兩段式組合型干化工藝設(shè)備等。但有污泥陳化的設(shè)施還不足1/4，且熱干化設(shè)備常出現(xiàn)污泥固結(jié)，干化效率低等問題。由于普通干化后污泥仍殘存不少細(xì)菌、病原體等，難以使污泥更廣泛地實(shí)現(xiàn)資源化綜合利用，合理的陳化處理是非常有必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)不足，針對(duì)上述問題，提供了一種工業(yè)污泥干化及陳化的裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種工業(yè)污泥干化及陳化裝置，包括干燥機(jī)殼體以及設(shè)置在干燥機(jī)殼體內(nèi)的空心轉(zhuǎn)軸，在所述空心轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有空心轉(zhuǎn)盤，其特征在于：在所述干燥機(jī)殼體進(jìn)料端上方設(shè)置有污泥進(jìn)料口與陳化劑進(jìn)料口，在所述干燥機(jī)殼體出料端下方設(shè)置有出料口，在所述空心轉(zhuǎn)軸上還設(shè)置有楔形葉片組，該楔形葉片組間隔的設(shè)置在所述空心轉(zhuǎn)盤之間，所述楔形葉片組由兩片或以上葉片沿所述空心轉(zhuǎn)軸的圓周方向分開布置；所述楔形葉片的外端寬度大于內(nèi)端寬度；所述空心轉(zhuǎn)軸端部與一使空心轉(zhuǎn)軸按設(shè)定頻率震動(dòng)的電動(dòng)式激振器相連，所述空心轉(zhuǎn)軸與干燥機(jī)殼體連接處設(shè)有減震器；在所述干燥機(jī)殼體上設(shè)置有水蒸氣出口以及與所述空心轉(zhuǎn)軸內(nèi)部連通的熱源進(jìn)口。

所述楔形葉片為空心葉片，空心葉片的內(nèi)部與所述空心轉(zhuǎn)軸內(nèi)部連通。

在所述污泥進(jìn)料口和陳化劑進(jìn)料口分別設(shè)置有用于控制進(jìn)料速度以及污泥與陳化劑混合比例的電子計(jì)量和調(diào)節(jié)裝置。

在所述空心轉(zhuǎn)軸內(nèi)部等間距的設(shè)有壓強(qiáng)監(jiān)測器與溫度監(jiān)測器。

在所述干燥機(jī)殼體內(nèi)還設(shè)置有刮刀，所述刮刀位于相鄰兩空心轉(zhuǎn)盤之間。

一種污泥處理系統(tǒng)，其特征在于：包括冷凝池、除塵裝置、除臭系統(tǒng)、熱源蒸汽機(jī)、出料倉、熱交換裝置第一熱交換器、第二熱交換器，所述干化裝置的水蒸氣出口與所述冷凝池連接，所述冷凝池與所述熱交換裝置連接用于將冷凝水進(jìn)行預(yù)加熱后輸送到所述熱源蒸汽機(jī)中；所述出料倉與所述熱交換裝置連接用于將出料倉中的熱量用以對(duì)熱源蒸汽機(jī)中冷凝水加熱。

所述熱交換裝置包括第一熱交換器和第二熱交換器，所述第一熱交換器與所述冷凝池連接，所述第二熱交換器與所述出料倉連接。

一種采用上述任一所述污泥干化及陳化裝置處理污泥的方法，其特征在于：將污泥和陳化劑按照一定質(zhì)量比分別從污泥進(jìn)料口與陳化劑進(jìn)料口添加到干燥機(jī)內(nèi)，并使空心轉(zhuǎn)軸按照5～10r/min進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。

本裝置主要部分為一臥式干燥機(jī)，干燥機(jī)內(nèi)有一系列空心圓盤，由一根空心轉(zhuǎn)軸連接，空腔相互連通，熱介質(zhì)從空腔中流過，進(jìn)而傳遞熱量?？招霓D(zhuǎn)軸與一電動(dòng)式激振器相連，使整個(gè)轉(zhuǎn)軸可以按一定頻率震動(dòng)。起干燥作用的空心圓盤分為兩種，一種是普通空心圓盤，每片圓盤由兩個(gè)對(duì)稱的半圓盤焊接而成，整個(gè)圓盤焊接在空心轉(zhuǎn)軸上。第二種為楔形槳葉式空心轉(zhuǎn)盤，每個(gè)轉(zhuǎn)盤共由兩片或兩片以上楔形槳葉葉片組成。槳葉彼此相互獨(dú)立，可用螺栓直接安裝在空心轉(zhuǎn)軸上。在干燥機(jī)的外殼上方設(shè)有進(jìn)風(fēng)口、蒸汽出口及污泥進(jìn)料口、陳化劑進(jìn)料口,下方設(shè)有出料口。

本裝置工作原理如下，將熱介質(zhì)（采用水蒸氣）從熱源蒸汽機(jī)輸送到空心轉(zhuǎn)軸中，通過轉(zhuǎn)盤將熱量傳遞給從進(jìn)料口進(jìn)入的污泥與陳化劑混合物。污泥接收轉(zhuǎn)盤傳遞的熱，其含有的水分會(huì)因?yàn)楦邷卣舭l(fā)，蒸發(fā)形成的濕氣會(huì)聚集在蒸汽出口附近，被少量的通風(fēng)帶出干化機(jī)。普通圓盤上設(shè)有一些小槳葉，與楔形槳葉共同作用，來使污泥朝著出口方向移動(dòng)，并對(duì)污泥進(jìn)行攪拌，使污泥與陳化劑更好的拌和并提高干化效果。在外殼的內(nèi)壁上還設(shè)有刮刀，刮刀很長，伸到普通圓盤之間的空隙，防止污泥在普通圓盤上固結(jié)。對(duì)于楔形槳葉轉(zhuǎn)盤，由于其與污泥之間存在剪切力，因而有一定的自我清理效果，污泥不易在上面固結(jié)。被帶走的濕氣除塵后進(jìn)入冷凝系統(tǒng)冷凝，冷凝出的水通過水泵、水管進(jìn)入熱源蒸汽機(jī)中，再次加熱形成水蒸氣進(jìn)入干燥機(jī)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)干燥機(jī)內(nèi)的水循環(huán)。冷凝后的氣體經(jīng)除臭處理達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)自然排放。在濕氣的冷凝過程中，散發(fā)的熱量進(jìn)入第一熱交換器，對(duì)冷凝出的水進(jìn)行預(yù)加熱，減少能耗的損失。

所述裝置，進(jìn)料口分為兩種，一種是污泥進(jìn)料口，另一種為陳化劑進(jìn)料口，在進(jìn)料口設(shè)有電子計(jì)量和調(diào)節(jié)裝置可以將進(jìn)料數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞到中央控制室，用以調(diào)節(jié)進(jìn)料速度，控制污泥與陳化劑混合比率。

所述裝置，干燥機(jī)殼體內(nèi)表面及空心轉(zhuǎn)軸外表面均有一層聚四氟乙烯薄膜，防止污泥黏附。

所述裝置，空心轉(zhuǎn)軸端部與一電動(dòng)式激振器相連，激振器彈性地固定在地面上。其目的在于通過外加高頻的震動(dòng)，使半干化的污泥不易固結(jié)于轉(zhuǎn)盤上影響干化效率，由于電動(dòng)式激振器頻率范圍寬，易調(diào)節(jié)和控制，因而震動(dòng)頻率、幅度，震動(dòng)持續(xù)作用的時(shí)間、間斷時(shí)間可根據(jù)待處理污泥的粘度自行調(diào)節(jié)。電動(dòng)式激振器的震動(dòng)頻率約為2000～3000(次/分），振動(dòng)體振幅約為1.5mm。

所述裝置的空心轉(zhuǎn)軸與殼體的交接處設(shè)置減震器，以減少震動(dòng)所帶給干燥機(jī)殼體的影響，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

所述裝置，采用的兩種空心轉(zhuǎn)盤等間距布置。每五片普通圓盤間加入一片楔形槳葉式轉(zhuǎn)盤。

所述裝置，楔形槳葉并不與空心轉(zhuǎn)軸焊接一體，而是采用可拆卸式，即每片槳葉相互獨(dú)立，用螺栓將兩片或兩片以上相同的槳葉安裝在轉(zhuǎn)軸上，共同組成一片完整的轉(zhuǎn)盤。由于楔形槳葉與污泥存在剪切作用，因而較普通圓盤來說易于損壞，采用可拆卸式裝置，可以使維修簡便，減少經(jīng)濟(jì)損失。

所述裝置，槳葉采用鍍沙丁鎳鉻的陶瓷基復(fù)合材料。

所述裝置，楔形槳葉能使污泥的攪拌、運(yùn)送效果大幅度提升，提高干化效率，并使污泥與陳化劑攪拌均勻，提高陳化效果。

所述裝置，熱交換系統(tǒng)、冷凝器、出料倉均布置一層隔熱層，以較少熱量的損失。

所述隔熱層由分塊預(yù)制的氣凝膠絕熱保溫材料拼裝而成，其導(dǎo)熱系數(shù)小于0.058w/(m.k)。

所述裝置，干燥機(jī)的傳熱介質(zhì)采用0.6mpa-1.3mpa的高溫水蒸氣，為避免圓盤、空心軸因長期使用導(dǎo)致磨碎，從而使傳熱介質(zhì)發(fā)生泄漏，可能導(dǎo)致安全事故，因此在空心轉(zhuǎn)軸內(nèi)部等間距設(shè)有壓強(qiáng)檢測器，將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳遞給中央控制室，減少損失，降低危險(xiǎn)。

所述裝置，在空心轉(zhuǎn)軸內(nèi)部等間距設(shè)置溫度檢測器，將熱介質(zhì)的溫度狀況實(shí)時(shí)的傳遞給中央控制室，中央控制室可以根據(jù)數(shù)據(jù)控制熱源蒸汽機(jī)調(diào)節(jié)干燥機(jī)內(nèi)的溫度。

所述中央控制室采用觸屏式數(shù)顯控制電腦，主要控制包括污泥與陳化劑進(jìn)料速率及混合比例、熱源溫度、激振器震動(dòng)頻率以及監(jiān)測干燥機(jī)內(nèi)安全狀況等。

所述裝置，在出料倉設(shè)置第二熱交換器。

本發(fā)明的有益效果：本裝置不僅對(duì)污泥進(jìn)行了干化處理，同時(shí)進(jìn)行了陳化，顯著提升了污泥資源化利用的效率。選用活性石灰粉，β-建筑石膏、活性硅粉和氫氧化亞鐵作為陳化劑，通過其組份的合理調(diào)整，可以適用于不同種類污泥的ph值調(diào)節(jié)和成分優(yōu)化，改善污泥作為建材生料的易燒性和配料率值。陳化劑能夠與污泥中的部分游離水發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生熱量，使部分游離水蒸發(fā)，對(duì)濕污泥起到部分加熱作用，減少能耗，提高干化效率；同時(shí)，陳化劑使污泥成堿性，殺滅其中的細(xì)菌和病原體，并可以結(jié)合污泥中的部分金屬離子形成無害的化合物達(dá)到鈍化重金屬離子的效果，提高陳化速率。

本裝置實(shí)現(xiàn)了水資源循環(huán)利用，降低了干化成本。楔形槳葉能對(duì)污泥進(jìn)行充分的剪切、攪拌，并推動(dòng)污泥向出料口前進(jìn)，增強(qiáng)了推動(dòng)力。由于楔形槳葉采用可拆卸式，因而本裝置易損部分的維修更換也較為簡便。激振器有效避免了污泥大量固結(jié)于圓盤上，提高了干化效率?？招霓D(zhuǎn)軸內(nèi)加入了壓強(qiáng)、溫度監(jiān)測器，更方便的控制整個(gè)干化系統(tǒng)并提高裝置安全系數(shù)。設(shè)有第一熱交換器、第二熱交換器，降低了干化能耗。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置的示意圖。

圖2是本發(fā)明處理系統(tǒng)的示意圖。

圖3為本裝置一片楔形槳葉示意圖。

圖4為本裝置簡要流程圖。

圖中編號(hào)：1-驅(qū)動(dòng)裝置，2-污泥進(jìn)料口，3-電子計(jì)量調(diào)節(jié)裝置，4-減震器，5-溫度、壓強(qiáng)檢測器，6-濕汽出口，7-進(jìn)風(fēng)口，8-刮刀，9-普通圓盤，10-楔形槳葉，11-支座，12-出料口，13-出料閘門，14-熱源蒸汽機(jī)，15-電動(dòng)式激振器，16-陳化劑進(jìn)料口，17-空心轉(zhuǎn)軸，18-污泥進(jìn)料倉，19-污泥泵，20-旋風(fēng)除塵器，21-冷凝器，22-除臭裝置。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的介紹。

一種工業(yè)污泥干化及陳化處理裝置，包括干燥機(jī)殼體以及設(shè)置在干燥機(jī)殼體內(nèi)的空心轉(zhuǎn)軸，在所述空心轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有起干燥作用的空心轉(zhuǎn)盤。所述干燥機(jī)殼體上方設(shè)置有污泥進(jìn)料口2與陳化劑進(jìn)料口16，在所述干燥機(jī)殼體下方設(shè)置有污泥出料口12。所述干燥機(jī)上方還設(shè)置進(jìn)風(fēng)口7及蒸汽出口6。在所述空心轉(zhuǎn)軸上還設(shè)置有楔形葉片組10，該楔形葉片組間隔的設(shè)置在空心轉(zhuǎn)盤9之間，所述楔形葉片組由兩片或以上葉片沿所述空心轉(zhuǎn)軸的圓周方向分開布置。所述空心轉(zhuǎn)盤均采用不銹鋼材質(zhì)。所述空心轉(zhuǎn)軸端部與一使空心轉(zhuǎn)軸按設(shè)定頻率震動(dòng)的電動(dòng)式激振器相連。

使用時(shí)污泥從污泥進(jìn)料倉18由污泥泵19從進(jìn)料口2經(jīng)過電子計(jì)量和調(diào)節(jié)裝置3與陳化劑通過進(jìn)料口16同時(shí)進(jìn)入干燥機(jī)內(nèi)。投入的陳化劑為污泥質(zhì)量的5%～10%。熱源蒸汽機(jī)14產(chǎn)生的熱蒸汽溫度約為150℃～180℃，熱蒸汽通過接口進(jìn)入空心轉(zhuǎn)軸內(nèi)。污泥與轉(zhuǎn)盤相互接觸，污泥含有的水分會(huì)因?yàn)楦邷囟舭l(fā)，從而實(shí)現(xiàn)干化的目的。整個(gè)干燥機(jī)的干燥面積大約達(dá)到400～500m³。在楔形槳葉10與普通圓盤9上的小槳葉共同作用下，將濕污泥向出料口推進(jìn)。干化后的污泥從出料口12經(jīng)出料閘門進(jìn)入出料倉暫存。驅(qū)動(dòng)裝置1由電力驅(qū)動(dòng)，設(shè)置在殼體一端，通過傳動(dòng)鏈、減速盤與空心轉(zhuǎn)軸相連，保證空心轉(zhuǎn)軸連同轉(zhuǎn)盤在干化過程中以5～10r/min不停旋轉(zhuǎn)?？招霓D(zhuǎn)軸與一電動(dòng)式激振器15相連，激振器彈性地固定在地面上?？招霓D(zhuǎn)軸與殼體之間設(shè)置減震器4，減震器避免了空心轉(zhuǎn)軸與殼體的直接接觸，以此來減少震動(dòng)對(duì)殼體的影響，提高整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在殼體的一端上側(cè)設(shè)置與內(nèi)部殼體相連的進(jìn)料口2，在進(jìn)料口上方設(shè)置電子計(jì)量和調(diào)節(jié)裝置3，將進(jìn)料數(shù)據(jù)傳遞給控制室，從而控制進(jìn)料速度以及污泥與陳化劑混合比例。出料口12位于殼體下側(cè)，且位于進(jìn)料口的另一端，設(shè)置出料閘門13。在殼體的上端還設(shè)有蒸汽出口6、空氣入口7。并且在蒸汽出口處設(shè)有除塵裝置，對(duì)污泥干燥后產(chǎn)生的粉塵進(jìn)行處理。

裝置由進(jìn)風(fēng)口7通過少量氣體將濕汽通過濕氣出口6帶出干燥機(jī)，濕氣經(jīng)過除塵裝置后，進(jìn)入冷凝器。在冷凝器中設(shè)有第一熱交換器，作用在于將熱蒸汽冷凝時(shí)所散發(fā)的熱量用于對(duì)冷凝水的預(yù)加熱。經(jīng)過加熱后的冷凝水由水泵、水管輸送到熱源蒸汽機(jī)中，通過熱源蒸汽機(jī)加熱后，再次形成高溫水蒸氣，進(jìn)入轉(zhuǎn)盤中，實(shí)現(xiàn)干燥機(jī)內(nèi)的水循環(huán)。冷凝后的氣體經(jīng)除臭裝置處理后，在達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后，排到大氣中。

除塵裝置采用旋風(fēng)除塵器，除塵效率可達(dá)到85%。除臭處理可采用活性炭吸附法施工工藝。

選用活性石灰粉（40%～60%wt）、β-建筑石膏（20%～40%wt）、活性硅粉（10%～20wt）和氫氧化亞鐵（0%～10wt）作為陳化劑，可以調(diào)節(jié)污泥的ph值和礦物組份，改善水泥生料的易燒性和配料率值。在本實(shí)施例中，活性石灰粉（50%wt）、β-建筑石膏（30%wt）、活性硅粉（15%wt）和氫氧化亞鐵（5%wt）。陳化劑能夠與污泥中的一部分游離水發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生熱量，使部分游離水蒸發(fā)，對(duì)濕污泥起到部分加熱作用，減少能耗；同時(shí)，陳化劑使污泥成堿性，可以結(jié)合污泥中的部分金屬離子形成無害的化合物達(dá)到鈍化重金屬離子的效果，提高陳化速率。

由于污泥在干燥機(jī)內(nèi)的時(shí)間遠(yuǎn)不能讓污泥中的陳化劑與水分反應(yīng)完全，所以從出料口出來的干化污泥在出料倉內(nèi)還有后續(xù)反應(yīng)，釋放熱量，進(jìn)一步減少污泥含水率，最終使污泥中的含水率降到10%以下。在出料倉中設(shè)置第二熱交換器，將干化污泥的余熱以及殘余陳化劑與水反應(yīng)釋放的熱量收集起來，用以對(duì)熱源的加熱，減少能耗。

空心圓盤與楔形槳葉等間距布置，每五片空心圓盤間加入一楔形槳葉轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤表面需拋光鍍膜。在空心轉(zhuǎn)軸里等間距設(shè)置壓強(qiáng)監(jiān)測器、溫度監(jiān)測器，實(shí)時(shí)的將轉(zhuǎn)軸里的數(shù)據(jù)傳遞到中央控制室。