基于圆盘干化的污泥干化脱水系统的制作方法

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，具体为基于圆盘干化的污泥干化脱水系统。

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：

针对现有圆盘式污泥干化设备，申请人经过长时间研究，发现其存在的致命缺点是，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；并且，现有污泥干化设备中，圆盘片周面的刮板为固定结构，不能针对粉尘压力进行方向的改变，刮尘效率较低。因此，本发明提供一种安全性能高的基于圆盘干化的污泥干化脱水系统，并且解决传统污泥干化系统能源利用率低的问题。

为了解决上述问题，本发明采用如下方案：

一种基于圆盘干化的污泥干化脱水系统，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；

所述圆盘片的周面安装有可调式刮板组件，所述可调式刮板组件包括安装于圆盘片周面的密封腔、安装于所述密封腔上的可转动刮板及安装于所述密封腔中用于驱动所述可转动刮板转动的驱动组件。

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，所述穹顶上设有高压水输入口及氮气输入口，所述高压水入口与储水箱相连的水管上安装有高压水泵，氮气输入口与氮气罐相连的气管上安装有高压气泵；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。

所述穹顶的内部设有喷雾管，所述喷雾管沿着半圆筒的轴向延伸，喷雾管上设有多个喷雾嘴。

所述壳体内设有温度监测点及粉尘监测点，所述温度监测点处安装有温度传感器，粉尘监测点处安装有粉尘传感器；所述干化机还包括控制器，所述控制器与所述温度传感器、粉尘传感器、高压水泵及高压气泵连接，所述控制器根据温度传感器检测的温度信号控制所述高压水泵、根据粉尘传感器的粉尘量信号控制所述高压气泵。

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。

所述喷雾管呈波浪型贴合布置在穹顶的顶部内壁，其每个折弯点均布置有所述喷雾嘴。

所述喷雾管呈波浪型悬吊于穹顶的内顶面，起每个折弯点均布置有向下及前后喷射的喷雾嘴。

所述密封腔有内隔板分隔成内腔及外腔，所述驱动组件包括固定于所述内腔中的电机、与所述电机输出轴相连主动齿轮及安装于所述外腔中的丝杠组件、从动齿轮，所述丝杠组件包括与所述从动齿轮固连的丝杆及与所述丝杆配合的螺母套，所述螺母套滑动安装于支撑板的滑孔中，所述支撑板与所述内隔板固连；所述刮板通过铰轴铰接于外腔中并通过两侧的限位杆限定转动角度；所述刮板靠近铰轴的一端侧面设有抵靠槽并通过弹簧与支撑板连接，所述螺母套的端部抵靠于所述抵靠槽中。

所述壳体中靠近所述圆盘片的内壁安装有多个压力感应器，控制单元根据所述压力感应器检测的信号，控制所述电机的启动状态。

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，并采用高压喷雾、喷氮气的方式，可彻底避免爆炸，提高安全性；并且，高压喷雾管的结构设计巧妙，可实现快速降温，并能节省水源；本发明巧妙设计的可摆动的刮板，灵活使用，及时调节壳体内的粉尘、污泥压力，可进行定点降压，保证设备运行安全，调整污泥推进速度，提高后半程污泥界面，增加换热效率，同时减小圆盘裸露带来的局部温度过高(污泥会燃烧起来)和爆炸风险。

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4为本圆盘干化系统中穹顶的内部仰视图。

图5为本圆盘干化系统中壳体的内部主视图。

图6为本发明中可调式刮板组件的结构图。

图7为本发明中可调式刮板组件的一使用状态图。

图8为本发明中可调式刮板组件的另一使用状态图。

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、高压水输入口；13、氮气输入口；14、储水箱；15、高压水泵；16、氮气罐；17、高压气泵；18、喷雾管；19、喷雾嘴；2、搅拌轴；20、温度传感器；21、粉尘传感器；22、控制器；23、螺旋输送器；24、可调式刮板组件；241、密封腔；2411、内腔；2412、外腔；242、可转动刮板；244、内隔板；245、电机；246、主动齿轮；247、从动齿轮；248、丝杆；249、螺母套；250、支撑板；251、铰轴；252、限位杆；253、弹簧；3、圆盘片；4、污泥进口；5、蒸汽出口；6、干污泥出口；7、搅拌电机；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，本实施例的基于圆盘干化的污泥干化脱水系统，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6所示，圆盘片的周面安装有可调式刮板组件24，可调式刮板组件24包括安装于圆盘片3周面的密封腔241、安装于密封腔241上的可转动刮板242及安装于密封腔241中用于驱动可转动刮板242转动的驱动组件。密封腔241有内隔板244分隔成内腔2411及外腔2412，驱动组件包括固定于内腔2411中的电机245、与电机245输出轴相连主动齿轮246及安装于外腔中的丝杠组件、从动齿轮247，丝杠组件包括与从动齿轮247固连的丝杆248及与丝杆248配合的螺母套249，螺母套249滑动安装于支撑板250的滑孔中，支撑板250与内隔板244固连；刮板242通过铰轴251铰接于外腔2412中并通过两侧的限位杆252限定转动角度；刮板242靠近铰轴251的一端侧面设有抵靠槽2421并通过弹簧253与支撑板250连接，螺母套249的端部抵靠于抵靠槽2421中。

可调式刮板组件24中可转动刮板242的使用状态如图6至图8所示，图6为可转动刮板242未摆动状态图。当需要将可转动刮板242摆动时，启动电机245，电机245通过啮合的主动齿轮246及从动齿轮247带动丝杆248转动，丝杆248驱动螺母套249向前伸出，从而推动可转动刮板242绕着铰轴251转动，实现摆动，摆动后的状态如图7所示；当电机245反转时，借助弹簧253，刮板242反向摆动，摆动状态如图8所示。

进一步的，作为进一步优选方案，在壳体1中靠近圆盘片3的内壁安装有多个压力感应器(未画出)，通过控制单元根据压力感应器检测的信号，控制电机245的启动状态。如，当压力传感器检测到此处的压力较大(粉尘压力)时，控制单元单独启用此处的刮板电机245，带动刮板摆动，从而调节刮尘方向，及时降低粉尘压力。

如图2、图3所示，本实施例的基于圆盘干化的污泥干化脱水系统，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由一端的搅拌电机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，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，穹顶11上设有高压水输入口12及氮气输入口13，高压水入口12与储水箱14相连的水管上安装有高压水泵15，氮气输入口13与氮气罐16相连的气管上安装有高压气泵17。

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并设置喷高压水或喷氮气的方式，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，顶部粉尘空气之间的摩擦程度较大，导致压强较大。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；另一方面，通过喷射高压水(喷雾)的方式，对顶部空间降温处理避免爆炸，由于高压喷雾于穹顶11喷射，在高温状态下，会迅速变成水蒸气从顶部蒸汽出口5排出，并不会影响原污泥的干化效果；为避免爆炸，还可以采用喷氮气的方式，利用氮气稀释壳体内的空气实现；通入氮气，还可以增大壳体内压强，保证原有干化机壳体压强不变，从而最大程度的不影响原有干化效果。另外，当通氮气较多时，还能将压强提高到比原有筒体状壳体的压强大，可进一步提高干化效果，提升干化速度。

如图2、图3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，喷雾雾化面积窄，降温效果不佳，且喷雾水容易沾附在圆盘片3表面，污泥粘度大，影响干化效果；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2所示，为保证穹顶11的迅速降温，在穹顶11的内部设有喷雾管18，喷雾管18沿着半圆筒10的轴向延伸，喷雾管18上设有多个喷雾嘴19。即尽可能实现均匀喷雾降温。

如图2所示，本发明中，壳体1内设有温度监测点及粉尘监测点，温度监测点处安装有温度传感器20，粉尘监测点处安装有粉尘传感器21；干化机还包括控制器22，控制器22与温度传感器20、粉尘传感器21、高压水泵15及高压气泵17连接，控制器22根据温度传感器20检测的温度信号控制高压水泵15、根据粉尘传感器21的粉尘量信号控制高压气泵17。通过传感器的设置，实现高压高温防爆的自动控制，无需人工干预。

如图2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2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1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23。倾斜向上的螺旋输送器23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23的输出流量。

如图4、图5所示，经过长时间研究后，本申请人发现，当喷雾管18呈波浪型贴合布置在穹顶11的顶部内壁且每个折弯点均布置有喷雾嘴19时，可更加均匀的对穹顶11降温。还可以是：喷雾管18呈波浪型悬吊于穹顶11的内顶面，且每个折弯点均布置有向下及前后喷射的喷雾嘴19，同样能最大均匀的降温。其中，波浪型喷雾管18的波峰和波长，依据喷雾嘴19的喷雾面积确定。

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。