基于能量梯级利用的污泥干化系统的制作方法

本发明涉及污泥处理设备领域，特别涉及污泥干化技术领域，具体为基于能量梯级利用的污泥干化系统。

背景技术：

城镇生活污水处理后会产生大量污泥，这些污泥如果不能得到及时、有效和稳定的处理，将为城市区域环境和人民生活的安全带来极大的隐患。此外，造纸、化工、制革、印染等工业过程和江河湖泊疏浚等也会产生大量的污泥。

污泥的减量化、无害化已经成为城市科学发展过程中必须解决的重大环保问题。污水处理厂产生的污泥经脱水后含水率仍高达80％，体积、质量较大，不利于后续处理处置。不论最终污泥采用何种处理处置方式，污泥水分的降低都十分重要。机械脱水处理技术只能去除污泥中的自由水，如需进一步降低污泥的含水率则需采用热干化的方式。

含水率较高的污泥呈现流体状态，随着其在干化过程中含水率的降低，塑性逐步显现，并产生极大的粘性。现有的污泥干化机多采用间接传热的加热方式，传热工质的热量经热壁间接传递给污泥。随着干化的进行，污泥含水率降低，体积减小，极易粘附在热壁的表面，不利于污泥的均匀混合和蒸发表面的更新。污泥表面水分蒸发后将结壳，由于污泥壳的传热系数低，如果污泥壳不能被破碎，壳内污泥向外传热的效率也随之降低，导致干化机的综合传热系数降低。同时，污泥内水分通过污泥壳向外传质的速率也显著降低，导致污泥干化速率降低，制约了污泥干化机的处理量。

目前常用的间接传热桨叶式污泥干化机，根据处理量设置两根或四根搅拌转轴，相邻的搅拌转轴逆向转动。每根搅拌转轴上设置若干个搅拌桨叶(圆盘)，桨叶设计为楔形双叶，并垂直安装于搅拌转轴上。相邻搅拌转轴上的桨叶间隔分布，并相互齿合，以实现搅拌效果的强化。

目前，本领域中的技术研发人员，关注的焦点是怎样提高污泥的干化效果及效率，如何降低干化后污泥的含水量，降低能耗等方面。

常用的圆盘干化机，利用蒸汽(一般180℃，0.8mp)采用热传递方式，将湿污泥干化后，冷凝成90℃热水。90℃的热水无法进行再利用，导致整个污泥干化系统的能源利用率低。

技术实现要素：

针对现有污泥干化系统存在能源利用率低及针对圆盘式污泥干化设备，申请人经过长时间研究，发现其还存在的致命缺点是，圆盘干化机内属于高温(100-180℃)，高尘(污泥干化并旋转推进产生的粉尘，干污泥粉尘可燃)空气环境，且处于摩擦状态，存在爆炸的风险较大，因此，本发明提供一种能源利用率高、安全性能高的基于能量梯级利用的污泥干化系统。

为了解决上述问题，本发明采用如下方案：

一种基于能量梯级利用的污泥干化系统，包括圆盘干化系统及压滤干化系统，所述圆盘干化系统包括壳体，壳体中安装有搅拌轴，搅拌轴上隔开安装有圆盘片，壳体的顶部设有污泥进口、蒸汽出口，底部设有干污泥出口，搅拌轴由一端的电机驱动，搅拌轴为空心结构，其一端为热蒸汽入口并插置有冷凝水导出管；所述压滤干化系统包括压滤系统、与所述压滤系统连接的进泥系统、抽真空系统、热水循环系统及污泥输出系统，所述进泥系统与压滤系统的进泥端连接，污泥输出系统与压滤系统的出泥端连接，所述抽真空系统用于保持压滤系统压滤污泥时为负压状态，所述热水循环系统与圆盘干化系统的蒸汽出口连接。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述壳体包括安装所述搅拌轴并与所述搅拌轴同轴的半圆筒及从所述半圆筒上侧向上延伸而成的穹顶，所述壳体的截面结构为：从所述穹顶的顶端至所述半圆筒的中心之间的间距为所述半圆筒半径的1-2倍；所述穹顶的顶部沿着搅拌轴的轴向间隔安装有多块上隔板及下隔板，所述下隔板的上端与穹顶的内顶面具有导尘间隙。

所述上隔板的顶端通过两侧的支撑块与穹顶固连，所述下隔板的下端通过两侧的横梁与穹顶固连。

所述上隔板的顶端与穹顶的内顶面具有泄尘间隙，所述泄尘间隙的高度小于导尘间隙的高度。

所述泄尘间隙的高度为所述导尘间隙高度的1/6至1/3之间。

靠近所述泄尘间隙的穹顶的内顶面固定安装有挡尘板，所述挡尘板的高度大于所述泄尘间隙的高度。

所述挡尘板位于远离污泥进口的一侧。

所述穹顶的截面为半圆形，其半径与半圆筒的截面半径相等。

所述壳体的一端的穹顶顶部设有污泥进口，另一端的半圆筒底部设有干污泥出口，所述干污泥出口连接倾斜向上设置的螺旋输送器。

从所述穹顶的顶端至所述半圆筒的中心之间的间距为半圆筒半径的1.5倍。

本发明的技术效果在于：

本发明将圆盘干化系统与低温压滤干化系统巧妙结合，对圆盘干化系统使用后的水蒸气进行再利用，可大大节省污泥干化能耗，节能环保。本发明的圆盘干化系统中，改变了传统的圆筒状壳体结构，增设穹顶结构，并采用隔板挡尘、泄压的方式，可彻底避免爆炸，提高安全性；并且，隔板经过巧妙设计，其挡尘效果好、防爆效果佳。

附图说明

图1为本发明的结构图。

图2为本发明中圆盘干化系统的结构示意图。

图3为本圆盘干化系统中壳体的端面图。

图中：100、圆盘干化系统；200、压滤干化系统；201、压滤系统；202、进泥系统；203、抽真空系统；204、热水循环系统；205、污泥输出系统；1、壳体；10、半圆筒；11、穹顶；12、上隔板；13、下隔板；14、导尘间隙；15、支撑块；16、横梁；17、泄尘间隙；18、挡尘板；19、螺旋输送器；2、搅拌轴；3、圆盘片；4、污泥进口；5、蒸汽出口；6、干污泥出口；7、电机；8、热蒸汽入口；9、冷凝水导出管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

如图1所示，本实施例的基于能量梯级利用的污泥干化系统，包括圆盘干化系统100及压滤干化系统200，圆盘干化系统100包括壳体1，壳体1中安装有搅拌轴2，搅拌轴2上隔开安装有圆盘片3，壳体1的顶部设有污泥进口4、蒸汽出口5，底部设有干污泥出口6，搅拌轴2由一端的电机7驱动，搅拌轴2为空心结构，其一端为热蒸汽入口8并插置有冷凝水导出管9；压滤干化系统200包括压滤系统201、与压滤系统201连接的进泥系统202、抽真空系统203、热水循环系统204及污泥输出系统205，进泥系统202与压滤系统201的进泥端连接，污泥输出系统205与压滤系统201的出泥端连接，抽真空系统203用于保持压滤系统201压滤污泥时为负压状态，热水循环系统204与圆盘干化系统的蒸汽出口5连接。

本发明中，由于压滤干化系统200采用抽真空压滤方式对污泥进行压滤干化，抽真空后，污泥中的水的沸点降低，故只需要90℃左右的热水输入至压滤系统201即可；而圆盘干化系统100对污泥进行干化后，从蒸汽出口5输出的蒸汽的温度恰好在90℃左右，故可直接用于压滤干化系统200。本发明对圆盘干化系统100使用后的水蒸气进行再利用，可大大节省污泥干化能耗，节能环保。

如图2、图3所示，壳体1包括安装搅拌轴2并与搅拌轴2同轴的半圆筒10及从半圆筒10上侧向上延伸而成的穹顶11，壳体1的截面结构为：从穹顶11的顶端至半圆筒10的中心之间的间距为半圆筒10半径的1-2倍；穹顶11的顶部沿着搅拌轴2的轴向间隔安装有多块上隔板12及下隔板13，下隔板13的上端与穹顶11的内顶面具有导尘间隙14。

本发明中，采用在原有筒体状的干化机壳体的顶部，增高设置穹顶11并设置上隔板12及下隔板13，目的在于：由于申请人发现，现有的圆盘干化机工作时，筒体内高温高尘的环境，易出现爆炸的风险，一旦爆炸后果不堪设想；经试验表明，当降低壳体内的气压时，并不影响污泥的干化效果；由于粉尘一般是集中在壳体的顶部，故整体来说，顶部粉尘密度较大，粉尘之间、粉尘与空气之间的摩擦程度较大，导致温度高、压强较大。本发明增加穹顶11，一方面增大了了壳体顶部的空间，使得顶部集中的粉尘空间增大，采用扩容的方式降压，效果明显；另一方面，通过设置高低的上隔板12及下隔板13，使得粉尘在相邻隔板之间导向，堆积在隔板表面后，沿着隔板下降，从而降低粉尘之间的摩擦程度。

进一步的，上隔板12的顶端通过两侧的支撑块15与穹顶11固连，下隔板13的下端通过两侧的横梁16与穹顶11固连。上隔板12的顶端与穹顶11的内顶面具有泄尘间隙17，所述泄尘间隙17的高度小于导尘间隙14的高度。申请人在研发过程中巧妙的发现，当上隔板12与穹顶11的顶面形成封闭状态时，由于堆积在上隔板12与穹顶11顶面之间的灰尘颗粒较多，特别是角落处更为密集，灰尘在此处一方面容易粘附形成块，另一方面其摩擦程度还是较大，温度较高，还是存在爆炸隐患。因此，申请人进一步研究发现，只需将上隔板12与穹顶11的顶面之间隔开一段距离，形成泄尘间隙17，泄尘间隙17可完全解决上述问题，利用灰尘流通，起到局部降压作用。降压的同时不能影响挡尘效果，故泄尘间隙17的高度小于导尘间隙14，作为优选，泄尘间隙17的高度为所述导尘间隙高度的1/6至1/3之间时，其效果好，如可以是1/5，1/4等。

进一步的，为了布置于灰尘从泄尘间隙17穿过后，直接导入至后方空处，故在靠近所述泄尘间隙17的穹顶11的内顶面固定安装有挡尘板18，挡尘板18的高度大于所述泄尘间隙17的高度。在挡尘板18的阻挡下，保证泄压后的灰尘碰撞挡尘板18，沿着板表面下滑；由于污泥从壳体1的一端进入，另一端导出，故所述挡尘板18位于远离污泥进口4的一侧。

如图1、图2所示，壳体1的截面结构为：从穹顶11的顶端至半圆筒10的中心之间的间距h为半圆筒10半径r的1-2倍。对穹顶11的高度进行限制，若穹顶太低，则减压效果不佳，隔板的挡尘效果也随之下降；若穹顶太高，则会大幅提升设备成本，且污泥进口4与圆盘片3之间的距离太大，污泥进入壳体1时，对圆盘片3的冲击力大，导圆盘片3变形、磨损大，从而需要短周期更换，其维护成本高。试验表面，当从穹顶11的顶端至半圆筒10的中心之间的间距h为半圆筒10半径r的1.5倍时，杜绝爆炸的同时，避免成本增加。

如图1所示，穹顶11的截面为半圆形，其半径与半圆筒10的截面半径相等。壳体1的截面呈腰形对称结构，其使用寿命更长，制作工艺更简单，成本更低。

本发明中，如图1所示，壳体1的一端的穹顶11顶部设有污泥进口4，另一端的半圆筒10底部设有干污泥出口6，干污泥出口6连接倾斜向上设置的螺旋输送器19。倾斜向上的螺旋输送器19的巧妙之处在于，能避免直接从壳体1底部的干污泥出口6输出的污泥扬尘，并且能利用螺旋输送器19的输出流量。

以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部改动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。