本实用新型涉及一种污泥干化的技术领域，特别涉及一种两级式污泥干化装置及系统。
背景技术：
随着工业的飞速发展以及城市人口的不断增加，使得城市污水的排放量空前增加，污水处理问题成为我国需要重点研究的问题。其中，污泥蒸汽热干化技术是指利用热介质(蒸汽或高温烟气)，通过专门的工艺和设备直接或间接加热污泥，使污泥中全部或部分水分蒸发的一种工艺，脱水后污泥含水率可达5％-15％。其中，直接式热干化是将热介质直接引入干燥器，通过气体与湿物料的接触、对流进行换热。这种做法的特点是干燥效率高，干燥时间短，但是如果被干化的物料具有污染物性质，将带来排放问题，因高温烟道气的进入是持续的，因此也造成同等流量的、与物料有过直接接触的废气必须经特殊处理后排放，而且干燥后的尾气余热和水蒸气的潜热没有得到利用，热效率低，热损失高，成本巨大。
高压隔膜板框压榨脱水工艺和污泥蒸汽热干化技术是常用的污水处理工艺。然而，通过高压隔膜板框压榨脱水工艺处理后的污泥饼一般均以干片状呈现，不时有少许湿粘块状物料。如果采用常用的破碎或粉碎设备对污泥饼进行粉碎时，经常会产生粘堵现象。同时，通过高压隔膜板框压榨脱水工艺得到的污泥饼的含水率最低只能做到60％左右，并不能满足高脱水率的要求。
技术实现要素：
本实用新型实施例提供了一种两级式污泥干化装置及系统，解决了现有的污水处理装置的热效率低、热损失高和成本巨大的问题。
为了解决上述技术问题，依据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种两级式污泥干化装置，包括：压滤机、造粒机和干燥机，其中，所述压滤机的出料口与所述造粒机的进料口连通，所述造粒机的出料口与所述干燥机的进料口连通；
所述压滤机的进料口用于接收稀释装置中第一含水量的污泥，所述压滤机对第一含水量的污泥进行压滤处理得到第二含水量的泥饼，所述造粒机将接收到的所述第二含水量的泥饼转换为第二含水量的多个颗粒污泥，所述干燥机对接收到的第二含水量的多个颗粒污泥进行干燥处理，得到第三含水量的多个颗粒污泥。
可选地，所述压滤机包括：第一泵、第二泵、压紧装置、多个滤板、滤框、滤布和隔膜板；
所述滤板的表面有沟槽，所述沟槽的凸出部位用以支撑滤布，所述滤板与所述滤布之间设置有隔膜板，多个滤板通过压紧装置压紧构成一个或多个密闭第一容纳空间，所述隔膜板上设置有用于容纳第一液体的第二容纳空间，所述第一泵将通过所述压滤机的进料口接收到的第一含水量的污泥注入第一容纳空间，通过滤布对第一含水量的污泥进行过滤，所述第二泵将第一液体注入第二容纳空间以使第二容纳空间的容积变大且第一容纳空间的容积变小，将所述第一容纳空间中的所述第一含水量的污泥压滤处理得到第二含水量的泥饼。
可选地，所述压紧装置包括：压紧板和第三泵；
所述第三泵与所述压紧板相连，所述第三泵用于给所述压紧板提供动力将多个滤板压紧，使得多个滤板共同形成密闭的第一容纳空间。
可选地，所述压滤机还包括：用于清洗滤布的清洗装置，其中，所述清洗装置包括：第四泵、控制阀门和喷嘴；
所述第四泵通过管道与所述喷嘴相连，所述第四泵与所述喷嘴之间设置有所述控制阀门，所述控制阀门用于控制所述管道的开启和关闭，通过所述第四泵将第二液体通过所述管道输送到所述喷嘴处，通过所述喷嘴喷射所述第二液体对所述滤布进行清洗。
可选地，所述造粒机为双轴差速造粒机。
依据本实用新型实施例的另一个方面，还提供了一种污泥干化系统，包括：稀释装置和如上所述的两级式污泥干化装置，其中，所述稀释装置的出料口与所述两级式污泥干化装置中的压滤机的进料口连通。
可选地，所述污泥干化系统还包括：用于对所述第一含水量的污泥的物理或化学性质的调理装置，所述调理装置的进料口与所述稀释装置的出料口连通，所述调理装置的出料口与所述两级式污泥干化装置中的压滤机的进料口连通。
可选地，所述污泥干化系统还包括：用于收集所述稀释装置和两级式污泥干化装置中气体的气体收集装置，所述气体收集装置的进气口分别与所述稀释装置和/或两级式污泥干化装置连通。
可选地，所述污泥干化系统还包括：气体净化装置，所述气体净化装置的进气口与所述气体收集装置的出气口连通。
可选地，所述压滤机还包括：用于向压滤机吹入空气并将进料口内的没有压榨的污泥回吹到稀释装置中的回吹管，所述回吹管与所述压滤机的进料口连通。
本实用新型的实施例具有如下有益效果：
在本实用新型实施例中，两级式污泥干化装置在初段干化利用压滤机在较低成本下脱去大部分水分，在深度干化段通过干燥机利用蒸汽干化进一步提高污泥干度，不仅能够满足高脱水率的要求，而且平衡了干化成本，同时加入了造粒机，无论是干饼还是稀泥，均可以得到很好的颗粒，运转速度低、驱动功率小、磨损小。同时，污泥进入干燥受热前就已经形成膨松的颗粒，得到重复破壁热干化，内含水变成表面水；并且在重复造粒过程中水分几乎全部表面化，由于无需其他物质混合，其需要的干燥热能仅是其本身蒸发耗能，两级式污泥干化装置无需附加热能，大大降低热能消耗。
进一步地，两级式污泥干化装置采用了特殊的污泥造粒原理和立式盘式干燥，两级式污泥干化装置没有挤压、滑动摩擦，近趋零磨损，使得两级式污泥干化装置的使用寿命大大增加。
进一步地，在本实用新型实施例中，物料颗粒浮动在干燥机的蒸发盘面和造粒机的换热表面，颗粒多以表层干基形态与加热传热金属接触，依靠暴露在热干燥室的庞大的表面积蒸发，两级式污泥干化装置而不是像桨叶、卧式转盘、涡轮薄层、气流破碎室、喷东床等干燥设备将污泥紧贴换热金属表面，在干基状态下的酸性物腐蚀能力很小，如HCL(氯化氢)绝干状态下腐蚀为0，大大降低酸腐蚀。同时，两级式污泥干化装置的尾气含尘量极少，从根本上控制粉体爆炸现象，系统安全。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种两级式污泥干化装置示意图；
图2为本实用新型实施例提供的一种污泥干化系统的示意图。
具体实施方式
为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
图1为本实用新型实施例提供的一种两级式污泥干化装置示意图，参见图1，所述两级式污泥干化装置1包括：压滤机11、造粒机12和干燥机13。其中，所述压滤机11的出料口与所述造粒机12的进料口连通，所述造粒机12的出料口与所述干燥机13的进料口连通。
在本实用新型实施例中，所述压滤机11的进料口用于接收稀释装置中第一含水量的污泥，所述压滤机11对第一含水量的污泥进行压滤处理得到第二含水量的泥饼，所述造粒机12将接收到的所述第二含水量的泥饼转换为第二含水量的多个颗粒污泥，所述干燥机13对接收到的第二含水量的多个颗粒污泥进行干燥处理，得到第三含水量的多个颗粒污泥。
需要说明的是，含水量(或称为含水率)是指含水物质中所含水分量占该物质总重量的百分比(重量含水量)或所含水分的体积占该物质总体积的百分比(容积含水量)。所述第一含水量约为80％，通过所述两级式污泥干化装置1对所述第一含水量的污泥进行干燥，可形成第三含水量约为30％的污泥，相对于现有的污泥干化装置，本实用新型实施例的两级式污泥干化装置1可降低干化后污泥的含水率，可满足高脱水率的要求。
在本实用新型实施例中，两级式污泥干化装置1在初段干化利用压滤机11在较低成本下脱去大部分水分，在深度干化段通过干燥机13利用蒸汽干化进一步提高污泥干度，不仅能够满足高脱水率的要求，而且平衡了干化成本，同时加入了造粒机12，无论是干饼还是稀泥，均可以得到很好的颗粒，运转速度低、驱动功率小、磨损小。同时，污泥进入干燥受热前就已经形成膨松的颗粒，得到重复破壁热干化，内含水变成表面水；并且在重复造粒过程中水分几乎全部表面化，由于无需其他物质混合，其需要的干燥热能仅是其本身蒸发耗能，所述两级式污泥干化装置1无需附加热能，大大降低热能消耗。
可选地，所述压滤机11包括：第一泵、第二泵、压紧装置、多个滤板、滤框、滤布和隔膜板；所述滤板的表面有沟槽，所述沟槽的凸出部位用以支撑滤布，所述滤板与所述滤布之间设置有隔膜板，多个滤板通过压紧装置压紧构成一个或多个密闭第一容纳空间，所述隔膜板上设置有用于容纳第一液体的第二容纳空间，所述第一泵将通过所述压滤机11的进料口接收到的第一含水量的污泥注入第一容纳空间，通过滤布对第一含水量的污泥进行过滤，所述第二泵将第一液体注入第二容纳空间以使第二容纳空间的容积变大且第一容纳空间的容积变小，将所述第一容纳空间中的所述第一含水量的污泥压滤处理得到第二含水量的泥饼。
在本实用新型实施例中，所述压滤机11可采用滤膜板框压滤机，例如，所述压滤机11的过滤面积可为450㎡，进料压力可为0.8MPa、压榨压力可为1.6MPa。所述压滤机11可为间歇运行，例如，每个工作周期约为3h。需要说明的是，在本实用新型实施例并不具体限定所述压滤机11的种类及工艺参数。
可选地，所述压紧装置包括：压紧板和第三泵；所述第三泵与所述压紧板相连，所述第三泵用于给所述压紧板提供动力将多个滤板压紧，使得多个滤板共同形成密闭的第一容纳空间。
需要说明的是，第二泵可为水泵，所述第三泵可为油泵，当然并不仅限于此。
可选地，所述压滤机11还包括：用于清洗滤布的清洗装置，其中，所述清洗装置包括：第四泵、控制阀门和喷嘴；所述第四泵通过管道与所述喷嘴相连，所述第四泵与所述喷嘴之间设置有所述控制阀门，所述控制阀门用于控制所述管道的开启和关闭，通过所述第四泵将第二液体输送到所述喷嘴处，通过所述喷嘴喷射所述第二液体对所述滤布进行清洗。
可选地，所述造粒机12为双轴差速造粒机，当然并不仅限于此。所述两级式污泥干化装置1可采用特殊的污泥无摩擦双轴造粒干化机，在无任何辅助添加物条件情况下，实施双轴造粒并获得表面干化，使得所述两级式污泥干化装置1的造粒驱动功率极低，每吨污泥造粒成单体颗粒的动能仅需1度电。
可选地，干燥机13可为盘式干燥机，所述两级式污泥干化装置1采用了特殊的污泥造粒原理和立式盘式干燥，所述两级式污泥干化装置1没有挤压、滑动摩擦，近趋零磨损，使得所述两级式污泥干化装置1的使用寿命大大增加。
进一步地，在本实用新型实施例中，物料颗粒浮动在造粒机的蒸发盘面和造粒机12的换热表面上，颗粒多以表层干基形态与加热传热金属接触，依靠暴露在热干燥室的庞大的表面积蒸发，所述两级式污泥干化装置1而不是像桨叶、卧式转盘、涡轮薄层、气流破碎室、喷东床等干燥设备将污泥紧贴换热金属表面，在干基状态下的酸性物腐蚀能力很小，如HCL(氯化氢)绝干状态下腐蚀为0，大大降低酸腐蚀。同时，所述两级式污泥干化装置1的尾气含尘量极少，从根本上控制粉体爆炸现象，系统安全。
参见图2，本实用新型实施例还提供了一种污泥干化系统，包括：稀释装置2和如上所述的两级式污泥干化装置1，其中，所述稀释装置2的出料口与所述两级式污泥干化装置1中的压滤机11的进料口连通。
其中，在污泥脱水前可进行调理，使污泥粒子改变物化性质，破坏污泥的胶体结构，减少其与水的亲和力，从而改善其脱水性能。为此，在上述实施例的基础上，本实用新型实施例还提供了另一种污泥干化系统，继续参见图2，所述污泥干化系统还包括：用于对所述第一含水量的污泥的物理或化学性质的调理装置3，所述调理装置3的进料口与所述稀释装置2的出料口连通，所述调理装置3的出料口与所述两级式污泥干化装置1中的压滤机11的进料口连通。现在常用的有物理调理和化学调理两大类，物理调理有淘洗法、冷冻法及热调理等方法，而化学调理主要是向污泥中投机化学药剂，改善其脱水性能。目前实际应用中主要是化学调理，化学调理流程简单，操作不复杂，且调理效果很稳定。需要说明的是，所述调理装置3可选择化学调理方式，当然并不仅限于此。
在污泥干化的过程中会产生大量的废气，需要对废气进行除臭净化处理，因此在上述实施例的基础上，本实用新型实施例还提供了又一种污泥干化系统，继续参见图2，所述污泥干化系统还包括：气体净化装置4和用于收集所述稀释装置2和两级式污泥干化装置1中气体的气体收集装置5，所述气体收集装置5的进气口分别与所述稀释装置2和/或两级式污泥干化装置1连通。所述气体净化装置4的进气口与所述气体收集装置5的出气口连通。
为了避免泥浆对干泥饼的淋湿，在上述实施例的基础上，本实用新型实施例还提供了又一种污泥干化系统和两级式污泥干化装置1，该污泥干化系统和两级式污泥干化装置1中的压滤机11还包括：用于向压滤机11吹入空气并将进料口内的没有压榨的污泥回吹到稀释装置2中的回吹管，所述回吹管与所述压滤机11的进料口连通。
为了便于理解本实用新型实施例的两级式污泥干化装置1和污泥干化系统的结构和工作原理，接下来结合附图对污泥干化系统工艺流程进行详细描述。
所述污泥干化系统的工艺流程包括：污泥接收稀释处理、污泥调理、污泥压榨和清洗处理、污泥二级干燥处理和废气除臭净化处理。其中，
1、污泥接收稀释处理：含水量为80％的污泥集中运至稀释装置2，稀释装置2采用混凝建设。稀释装置2工作时先将池体中输送一定量的污泥和水混合，使此时污泥混合后的含水量接近92％。
2、污泥调理：污泥脱水前需进行调理，本方案选择化学调理，即向污泥中投机化学药剂，来改善其脱水性能。污泥调理流程简单，操作不复杂，且调理效果很稳定。
3、污泥压榨和清洗处理：压滤机11为脱水的关键设备，一般在污泥处理行业中，均采用高压进料、高压压榨的方式提高泥饼的含固率。调理好的污泥通过进料泵、自动控制阀门、向压滤机11进料，进料的开始和停止通过管路上的压力变送器由PLC进行控制。进泥泵的流量可为20m3/h；扬程可为80m，进料时间约为1.5h～2h。
进料时压滤机11由第三泵提供动力推动压紧板压紧滤板形成一个密闭的第一容纳空间(或称为滤室)，压榨时通过第二泵向压滤机11的隔膜板的第二容纳空间注第一液体，使第二容纳空间的容积变大且第一容纳空间的容积变小，也就是使滤板腔室内的容积变大且滤室容积变小，从而挤出水分，降低泥饼含水率。通过回吹管向压滤机11吹入高压空气，通过空压机提供气源，对进料口内的没有压榨的污泥回吹到稀释装置2，避免泥浆对干泥饼的淋湿。空压机的排气量可为10m3/min，排气压力可为0.8Mpa；储气罐容积可为20m3，工作压力可为0.8Mpa。卸料时可自动拉板，以上过程结束后，即可进行卸料，通过压滤机11的电控柜控制机械手拉板小车动作即可完成自动卸料。滤饼卸入卸料斗，卸料斗中设有格栅板，然后落入一级螺旋输送机，两台一级螺旋输送机汇总到二级螺旋输送机后再转入三级螺旋输送机，由带倾斜度的三级螺旋输送机将破碎后的泥饼输送至污泥料仓，再定期开启料仓底部的阀门将污泥由于自重跌落至污泥运输车。
例如，可通过程序启动压榨泵向隔膜板的空腔内注高压水，对泥饼进行挤压，从而进一步降低滤饼的含水率，压榨一定时间后，将隔膜板内高压水泄压释放回流到压榨储水箱，可循环使用，降低运行成本。第二泵的流量可为25m3/h；扬程可为150m，水箱的容积可为45m3，数量可为2个。需要说明的是，以上有关第一液体、第二泵和水箱的描述只是示例并非限定。所述压滤机11可间歇运行，若全天工作时间拟定为16h，压滤机11可为间歇运行，工作周期约为3h；压滤机11的过滤面积为450㎡，进料压力0.8MPa、压榨压力1.6MPa。
需要清洗滤布时，可通过清洗装置对滤布清洗，根据情况每洗涤滤布一次，用时20分钟～40分钟。通过操作压滤机11的电控柜，自动启动洗布清洗第四泵，通过控制阀门将第二液体(例如，清洗水)通过管道向输送喷嘴，通过喷嘴对滤布进行清洗，清洗过程是间歇过程，第四泵为持续运作。该系统可通过PLC设定，全自动控制。第四泵的流量可为12m3/h，扬程约可为400m。水箱容积可为25m3。
4、污泥二级干燥处理：进过压滤后的污泥在双轴差速造粒机12内，利用差速相扯为动力的造粒机12进行扯动造粒，形成含水量在60％左右的颗粒污泥，再进入干燥机13。此时的污泥颗粒的粒径约为3mm～10mm，污泥颗粒为独立的相互不粘连的颗粒。设备内流速为3m/s～5m/s，主机阻力在400Pa～600Pa之间。完成后成品含水率约为30％，工程污泥干品总量为228.5t/d。
5、废气除臭净化处理：废气的除臭净化有四种方式：(1)直接引入污水厂曝气池，进行吸附除臭洗涤；(2)通过冷凝后，送入炉膛进行焚烧净化处置；(3)通过冷凝后，采用高压静电除臭；(4)通过冷凝后，采用酸碱法加生物塔除臭。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。