污水污泥连续带式和热泵干化成套处理系统及处理方法与流程

本发明涉及城镇污水污泥处理技术领域，尤其涉及一种污水污泥连续带式和热泵干化成套处理系统及处理方法。

背景技术：

城镇污水污泥处理处置主要包括以下几方面：污泥稳定化、减量化、无害化和资源化。其中，污泥的减量化是污泥处理的核心环节，主要目标是降低污泥中的水分；而污泥减量化的方法有以下几种：机械脱水法、热干化法等，并且在实际的污泥处理处置过程中，存在多种工艺相互组合的方式。

机械脱水法包括厢式压滤机、隔膜压滤机、带式压滤机等。其中以隔膜压滤机和带式压滤机为主，由于生化处理后污水污泥粘性比较高，常规压滤后污泥含水率约为80％。

热干化法包括直接热干化和间接热干化。直接热干化通常采用工业窑炉烟气直接接触，热对流换热；间接干化通过热媒(蒸汽或导热油)间接接触。热干化法可以将污水污泥干化至含水率为10～40％左右，为污泥的无害化和资源化处置提供了比较可靠的前提条件。

污泥直接热干化一般需要利用工业窑炉的烟气，而且需要较大的烟气量，因此这种方法受到周边条件的资源限制比较大，而且直接换热后的烟气往往含有一定量的臭性气体，除臭难度较大；污泥间接热干化消耗的热量比较高，含水率为80％的污泥降低至含水率为40％时，一般需要消耗0.8～1t左右的饱和水蒸汽(0.5mpa，153℃)，实际运行费用较高。

申请号为201010152993.6的中国专利公布了一种污泥的蒸汽低温热调质干化成套系统及方法，该系统采用蒸汽热媒作为调质手段，将含水率在80～85％的污泥输送至低温热调质装置中，与饱和蒸汽发生热解反应。该方法前段需要加热，同样产生能耗。

申请号为201010184793.9的中国专利公布了一种污泥脱水干化工艺方法，具体是采用空心桨叶旋转间接式干燥机。但是该方法在干化上，空心旋转式间接干燥机将85％的成品污泥送入成品区时，15％的污泥通过螺旋送料器返回到预干化去，污泥的干化过程需要“返混”。

申请号为201010128916.7的中国专利公开了一种强力脱水与低温干化结合的污泥处理方法，该方法将热电厂或水泥厂排出的余温为130～220℃的烟气，通过风门控制烟气量，通过引风机送入回旋式污泥干化成颗粒装置中，进行干化或成粒的过程。

随着污水处理厂处理规模和处理深度的提高，污泥产量不断逐年增加，原有的污泥处理设备和方法已经不能满足污泥处理需求，主要表现在以下几个方面：

(1)压滤法对污泥减量化程度不足：具体表现在压滤法脱水后含水率一般在80％左右，污泥减量化程度不够，脱水后污泥溶剂仍然庞大，不便于最终处置；中压隔膜压滤(工作压力为15～18bar)压滤能够降低污泥含水率至60％，但需要增加较多的调理剂(调理量30～50％/tds)，实际完成污泥减量脱水40％；

(2)通过常规调理后，污泥热值交底，一般低于600kcal/kg，不利于焚烧处理，因此调理后的污泥最终只能进入填埋场处置；

(3)间接烘干法一般采用蒸汽作为热媒，干化一吨污泥通常需要0.8～1.0t蒸汽(0.6mpa，160℃)，处理成本高，市政等污水处理厂往往不具备蒸汽资源，热干化条件不具备；

(4)跟传统的干化机最大的不同在于，传统的污泥干化机用大量的能源产生高温，再把污泥烘干，而在长生高温的过程中，大量的能源或者热量会流失至附近的空间，造成不必要的浪费，同时还会带来能耗过大、室温过高等不必要的问题，高温处理会令污泥产生不必要的化学作用及产生大量的臭气。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的减量化程度不足、污泥热值较低、能源耗费过大等问题，本发明实施例的目的在于提供了一种污水污泥连续带式和热泵干化成套处理系统及处理方法。

为了达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：

一种污水污泥连续带式和热泵干化成套处理系统，所述系统包括污泥存储仓、污泥传输设备、改性药剂给料设备、连续带式脱水设备、电热干化设备以及plc自动控制系统：

所述污泥存储仓通过管道与所述污泥传输设备连接；

所述污泥传输设备、改性药剂给料设备分别与所述连续带式脱水设备连通，实现湿污泥与改性药剂在所述连续带式脱水设备中混合；

所述连续带式脱水设备与所述电热干化设备连通，实现污泥由所述连续带式脱水设备转移至所述电热干化设备中进行电热干化脱水；

所述plc自动控制系统与所述污泥传输设备、改性药剂给料设备、连续带式脱水设备以及电热干化设备分别电连接。

相应地，一种污水污泥连续带式和电热干化成套处理方法，采用如上所述污水污泥连续带式和热泵干化成套处理系统对城镇污水污泥进行处理，具体包括以下步骤；

(1)将城镇污水污泥投入污泥存储仓中，所述污泥含水率≥80％；

(2)向所述改性药剂存储仓内加入改性药剂；

(3)启动所述plc自动控制系统，plc自动控制系统根据实际情况，自动调节湿污泥的传输速度、湿污泥与改性药剂的混合效率、连续带式脱水设备的脱水速率、并调节所述除湿热泵排出的干热风温度稳定在50～60℃；同时根据监控的干污泥情况，调节所述履带的传送速率。

本发明上述实施例提供的污水污泥连续带式和热泵干化成套处理系统，不仅结构精密紧凑、占地面积少，而且整个处理污水污泥处理过程中不产生污泥倒运、无有害气体逸出，处理现场卫生良好；更重要的是，每抽取1公斤水只消耗约0.33千瓦电力，经过该系统处理的污泥，含水率降低至30％以下，污泥热值在1500kcal/kg及以上，产生的污泥适合用于电厂发电。

本发明上述实施例提供的污水污泥连续带式和电热干化成套处理方法，污水污泥运载均在管道内，无污泥倒运产生的环境污染现象，而且处理能适应各种污水污泥，系统运行稳定性高，处理费用较低，改性药剂投入量少，处理的污泥热值能够保持在90％以上，还能够节能降耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的污水污泥连续带式和热泵干化成套处理系统示意图；

图2是本发明实施例提供的除湿热泵工作原理示意图；

图3是发明实施例实施例中履带结构的结构示意图；

图4是发明实施例实施例中履带结构的链环履带本体示意图；

图5是发明实施例实施例中塑料膜结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例提供一种污水污泥连续带式和热泵干化成套处理系统，所述系统由污泥存储仓1、污泥传输设备2、改性药剂给料设备3、连续带式脱水设备4、电热干化设备6及plc自动控制系统构成。

其中，污泥存储仓1为碳钢腔体结构，沉入地下，容积为1.0～2.0d。

优选地，所述污泥存储仓1上端缘设有用于投入城市污水污泥的污泥入口，污泥入口的开口位置，以能够满足污泥存储仓1能够实现最大存储量而不溢出污泥污水为准；此外，所述存储仓1底端设有污泥出口，所述污泥出口的设置位置，以能够将所有污泥自动排出为主，以避免污泥存储仓1内部的污泥长期积压而不能排出。

优选地，污泥存储仓1内安装有防止污泥架桥的滑架机构。

优选地，污泥传输设备2由双轴螺旋传输机和污泥泵构成。

进一步优选地，污泥泵为柱塞泵，所选用的柱塞泵连续稳定性更好，故障率低，耐磨损，能够克服少量的杂质(毛发等)等问题，适用性强。

优选地，改性药剂给料设备3由改性药剂仓31和药剂传输管道32构成。

连续带式脱水设备4由改性调质装置41和脱水压榨机42组成。所述脱水压榨机42设有污泥出口；所述改性调质装置41与所述脱水压榨机42通过管道连通。

优选地，所述改性调质装置41为一密封罐，所述密封罐内安装有搅拌器，以实现由改性药剂给料设备3输送的改性药剂和由污泥传输设备2输送的湿污泥的均匀混合。

优选地，污泥连续带式脱水设备4的采用密闭的管路系统，可以有效防止物料的撒漏和臭气逸散。

电热干化设备6由一封闭腔室构成，所述封闭腔室内至少设有两条履带以及一除湿热泵，所述两条履带的运转方向相互逆向，且一条履带的传送末端与临近履带的传送起始端位于同一侧；所述除湿热泵使所述电热干化设备6的腔室形成热风循环。

优选地，所述封闭腔室设有污泥入口61、干污泥出口62、进风口63和出风口64。

在一优选的实施例中，所述履带为两条水平放置且上下并排的履带65-66；所述电热干化设备6的除湿热泵67。所述进风口61、出风口62分别与除湿热泵67相连通。

优选地，所述两条履带65-66的运转方向相互逆向，且第一条履带65的传送末端与第二条履带66的传送起始端位于同一侧；所述第一条履带65的传送起始端与污泥入口位于同一侧；所述第二条履带66的传送末端与所述干污泥出口位于同一侧。第一条履带65靠近出风口62，第二条履带66靠近进风口61，也就是当污泥从污泥入口通过履带往干污泥出口方向运送时，进风口61吹入的干热风可以从靠近干污泥出口一侧向污泥入口侧流动，从而实现污泥和风的逆向运动，能有效提高热风对湿污泥水分的去除效果。

进一步优选地，如图3所示，所述履带包括链环履带本体7和塑料膜8；所述塑料膜8首尾相连形成环状膜，贴附于链环履带本体7的表面。

具体地，这里的塑料膜8贴附于链环履带本体7的表面，指的是贴附于链环履带本体7承载物体的表面。

如图4所示，优选地，所述链环履带本体7包括双链环71，所述双链环71通过钢管72进行连接成整体结构，而且双链环71之间铺设有不锈钢网带73，不锈钢网带73由钢管72固定支撑，进而使得不锈钢网带73能够支撑起塑料膜8。将链环履带本体7设计成网带状结构，有利于减少链环履带本体7中的金属与污泥接触的面积，减少链环履带本体7被腐蚀的程度，同时网状结构有利于上下通风。

如图5所示，塑料膜8开设有均匀分布的通孔81。

优选地，通孔81的孔径为2～5mm，该孔径既能使得上下通风，又能有效避免污泥落入链条履带本体7的表面，从而达到本发明的目的。

优选地，塑料膜8为ptfe膜。ptfe膜化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力，用于链环履带本体7表面，可以有效避免链环履带本体7与污泥的直接接触，而且使得污泥不易于粘附于塑料膜8的表面，减轻履带传输负担。

进一步优选地，塑料膜8的厚度为1～3mm。塑料膜8在该厚度下，能够有效的匹配工程需求，而且减少塑料膜材料的耗费。

所述污水污泥连续带式和热泵干化成套处理系统还包括plc自动控制系统。

具体地，所述存储仓1的污泥出口处通过管道与污泥传输设备2连通；

所述污泥传输设备2、改性药剂给料设备3分别通过管道与所述改性调质装置41连通，实现改性药剂与所述存储仓1排出的湿污泥在所述改性调质装置41内的混合；

优选地，所述连续带式脱水设备4与所述电热干化设备6相互连接的部位设有污泥给料设备5。通过所述污泥给料设备5实现连续带式脱水设备4的脱水压榨机42的污泥出口排出的污泥输送至电热干化设备6的污泥入口处。

具体地，污泥给料设备5为为污泥双向输送无轴螺旋，所选用材质为不锈钢，在设备进口处双向转动，能够很好的将污泥均匀分散至带式脱水机上。

所述plc自动控制系统(图中未显示)与所述污泥传输设备2、改性药剂给料设备3、连续带式脱水设备4、污泥给料设备5以及电热干化设备6通过电连接。

电热干化设备6中的除湿泵67工作原理如图2所示。自电热干化设备6的出风口62处送出的湿空气，通过管道进入除湿热泵67的蒸发器进行冷凝，获得已经除湿的空气，除湿后的空气通过冷凝器加热，从而获得干热空气，干热空气通过管道再次进入进风口61，从而实现空气循环使用。

本发明实施例提供的污水污泥连续带式和热泵干化成套处理系统，实现脱水段和干化段的有机耦合，根据污泥中水分分布的特点，采用梯度脱水方式，合理的运用机械能和热能，降低污泥处理的运行费用。该系统采用连续带式脱水设备，通过破坏细胞壁、使胶体脱稳，从而起到降低污泥持水性的作用，经过多次压榨改性污泥，使得污泥水分被充分挤出；挤出水分的污泥，通入电热干化设备进行除湿。从而获得含水率降低至30％以下，污泥热值在1500kcal/kg及以上的干污泥。本系统不仅结构精密紧凑、占地面积少，而且整个处理污水污泥处理过程中不产生污泥倒运、无有害气体逸出，处理现场卫生良好。

相应地，本发明实施例在提供上述污水污泥连续带式和热泵干化成套处理系统的前提下，还提供了该系统在污水污泥连续带式和电热干化成套处理中的一种方法。

具体地，采用该系统的污水污泥连续带式和电热干化成套处理方法包括以下步骤：

(1)将城镇污水污泥投入污泥存储仓中，所述污泥含水率≥80％；

(2)向所述改性药剂存储仓内加入改性药剂；

(3)启动所述plc自动控制系统，plc自动控制系统自动调节湿污泥的传输速度、湿污泥与改性药剂的混合效率、连续带式脱水设备的脱水速率、并调节所述除湿热泵排出的干热风温度稳定在50～60℃；同时根据监控的干污泥情况，调节所述履带的传送速率。

步骤(2)中，改性药剂为聚羧酸减水剂、萘系高效减水剂中的任一种。

优选地，plc自动控制系统控制上述改性药剂的投入量为湿污泥投入量的2～5％。

步骤(3)中，plc自动控制系统自动检测和调节污泥传输设备2对污泥存储仓1中污泥的传输速率，使得自污泥传输设备2输送至改性调质装置41的量和自改性调质装置41输出的污泥量相当；同样地，自动检测和调节改性药剂给料设备3中改性药剂的投入量和投入速度，避免改性药剂投入过多或者不足而导致最终污泥干燥或者热量不合格；与此同时，plc自动控制系统还监控电热干化设备6中排出的干污泥的质量，根据干污泥的质量监测结果，自动调节履带65-66的速度，使得干污泥干度等合格要求。

本发明上述实施例提供的污水污泥连续带式和电热干化成套处理方法，污水污泥运载均在管道内，无污泥倒运产生的环境污染现象，而且处理能适应各种污水污泥，系统运行稳定性高，处理费用较低，改性药剂投入量少，处理的污泥热值能够保持在90％以上，还能够节能降耗。

下面通过实施例对本发明实施例提供的污水污泥连续带式和热泵干化成套处理系统及处理方法的更进一步说明。

实施例1

本实施例涉及某城镇市政污泥100吨/天的集中处置。

提供如图1所示的污水污泥连续带式和热泵干化成套处理系统1台。通过车载的方式运送到集中污泥处置厂，于污泥存储仓1内暂存，经过2～3天的暂存，污泥存储仓1内的湿污泥含水率为85％，污泥存储仓1内的滑架机构往复运行将污泥挤入污泥泵内，然后由双轴螺旋传输机输送至改性调质装置41中，改性药剂给料设备3向改性调质装置41中添加3％(湿基比例)的聚羧酸减水剂改性后，污泥在连脱水压榨机42内反复压榨，污泥脱水至60％左右；脱水后的污泥通过无轴螺旋机(也就是污泥给料设备5)输送至电热干化设备6内，污泥在电热干化设备6内停留2h后(即由第一条履带65的传送起始端传送至第二条履带的传送末端花2h)，自干污泥出口62排出的污泥含水率为20％，干污泥呈面条柱状，热值为1500kcal/kg，通过输送设备外运焚烧或做其他最终处置。

干化产生的湿空气通过一体化的除湿热泵67，将水蒸气冷凝加压后形成干空气，从而实现出风口64处的排出的湿空气的温度从35℃提升至55℃，变成干热空气。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。