一种微波减压蒸馏污泥干燥装置及干燥方法

本公开属于污泥处理技术领域，具体涉及一种微波减压蒸馏污泥干燥装置及干燥方法。

背景技术：

污泥是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体，种类繁多，根据来源可分为给水污泥、生活污水污泥和工业废水污泥。工业废水污泥还包含有高挥发性、高蛋白的食品加工、印染工业污泥，多金属、多油脂的钢铁加工工业污泥，高金属氢氧化物、多动物脂肪的金属加工、无机化工工业污泥等等，需要采用不同的处置方法。

传统的污泥脱水处理技术为：污泥→浓缩→稳定→脱水。脱水后的污泥通常采用农用、填埋或焚烧的处置方法。然而，浓缩污泥含水率太高(一般为92％～96％)，运输量大、运输困难，又因为脱水泥饼分散困难，使得农用处置方法在实际运用中有较多不便；填埋则因脱水泥饼含水率高(一般为70％～85％)，需要混入大量泥土，导致土地的容积利用系数明显降低；脱水泥饼直接焚烧，也因其含固率低，需要加入辅助燃料才能维持正常运作，使处理成本明显增加。因此，污泥的干燥是污泥进行资源化的前提。

目前，较为普遍的污泥处理方法以热力干化法和机械干化法为主，然而，这些方法普遍存在以下问题：(1)需要预处理，需要通过投入化学试剂、微生物或搅拌等的方法改变污泥性状，才能达到较好的干燥效果；(2)处理对象单一，只能单一处理高含水或含油或高有机质等的污泥，处理对象有限；(3)产物难以收集，干燥污泥的过程中会产生水蒸气、热油、烟气等，不仅对会对环境造成污染，还造成了一定的资源浪费；(4)耗能高、成本高。

技术实现要素：

针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提供一种微波减压蒸馏污泥干燥装置及干燥方法，利用微波对污泥进行干燥，可以减少热量损失从而减少耗能，并且通过对加热过程中产生的水蒸气进行循环利用，提纯回收有机液，提高了污泥资源化利用。

为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：

一种微波减压蒸馏污泥干燥装置，包括：

干燥室，

干燥室周围布置有微波加热模块，通过微波传输对干燥室内的污泥进行加热干燥处理，

干燥室顶端连接有减压模块，污泥在加热干燥过程中产生的高压混合蒸发气经减压模块调节后形成低压混合蒸发气，

减压模块的一侧连接有蒸馏模块，低压混合蒸发气中的非水蒸气部分在蒸馏模块中冷凝为有机液析出，水蒸气部分在蒸馏模块中冷凝为蒸馏水析出。

优选的，所述蒸馏模块包括隔膜分离器，低压混合蒸发气由隔膜分离器分离为非水蒸气部分和水蒸气部分；隔膜分离器的一侧连接有压缩机，水蒸气部分经压缩机压缩升温后回流至隔膜分离器；隔膜分离器的一侧还连接有冷却器，回流至隔膜分离器中的水蒸气冷凝为热蒸馏水后经冷却器冷却为蒸馏水。

优选的，所述加热模块包括磁控管。

优选的，所述减压模块包括气压调节阀和真空泵。

优选的，所述干燥室内还设置有搅拌器，用于在微波加热干燥过程中对污泥进行持续均匀搅拌。

优选的，所述减压模块连接至隔膜分离器下端四分之一处。

优选的，所述磁控管的加热温度为40～800℃，真空度为0.01～0.09mpa。

优选的，所述隔膜分离器的温度为50～100℃，真空度为0.01～0.09mpa。

优选的，所述水蒸气部分经压缩机压缩升温后的体积为0.09mpa，温度为100～120℃。

本公开还提供一种利用微波对污泥进行干燥的方法，包括如下步骤：

s100：加热模块产生微波透过干燥室的不锈钢外壳对污泥进行加热干燥，加热过程中形成高压混合气体；

s200：高压混合气体经减压模块调节后形成低压混合气体并流入蒸馏模块；

s300：低压混合气体经隔膜分离器分离后，其中的非水蒸气部分冷凝为有机液，水蒸气部分经压缩机压缩升温后回流至隔膜分离器，且在将有机液中的水分蒸出的过程中冷凝为热蒸馏水，热蒸馏水经冷却器冷却为蒸馏水后回收存储。

与现有技术相比，本公开带来的有益效果为：

1、利用微波直接作用于污泥，能够减少热量损失，减少耗能；

2、通过蒸馏对污泥干燥过程中产生的气体中的污染物进行冷凝、分离和回收，减少大气污染；

3、通过反复蒸馏对污泥干燥过程中产生的有机液进行浓缩、提纯和收集，降低了处理成本，促进污泥资源化利用。

附图说明

图1是本公开一个实施例提供的一种微波减压蒸馏污泥干燥装置的结构示意图；

附图标记说明如下：

1-干燥室；2-污泥进料口；3-干燥污泥排出口；4-磁控管；5-搅拌器；6-排气口；7-气压调节阀；8-真空泵；9-进气口；10-隔膜分离器；11-压缩机；12-热水排出口；13-废液排出口；14-冷却器；15-蒸馏水储液罐；16-废液储液罐。

具体实施方式

下面将参照附图1详细地描述本公开的具体实施例。虽然附图中显示了本公开的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本公开的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本公开实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本公开实施例的限定。

一个实施例中，如图1所示，本公开提供一种微波减压蒸馏污泥干燥装置，包括：

干燥室1，

干燥室1周围布置有微波加热模块，通过微波传输对干燥室内的污泥进行加热干燥处理，

干燥室顶端连接有减压模块，污泥在加热干燥过程中产生的高压混合蒸发气经减压模块调节后形成低压混合蒸发气，

减压模块的一侧连接有蒸馏模块，低压混合蒸发气中的非水蒸气部分在蒸馏模块中冷凝为有机液析出，水蒸气部分在蒸馏模块中冷凝为蒸馏水析出。

本实施例中，通过污泥进料口2将带干燥污泥投放至干燥室内，利用微波对污泥进行加热干燥，不需要加入化学助剂，微波产生的能量直接作用于污泥，从而能够减少能耗。另外，本实施例对污泥在加热干燥过程产生的混合气体进行分离，通过对分离后的水蒸气进行循环利用，从而能够提高有机液的浓度。

本实施例提供的污泥干燥装置在30-50分钟内可一次可处理50-200kg含水率为70-90％的湿污泥，处理后的泥饼的含水率可控制在20％以下。

另一个实施例中，所述蒸馏模块包括隔膜分离器10，低压混合蒸发气由隔膜分离器10分离为非水蒸气部分和水蒸气部分；隔膜分离器10的一侧连接有压缩机11，水蒸气部分经压缩机11压缩升温后回流至隔膜分离器10；隔膜分离器10的一侧还连接有冷却器14，回流至隔膜分离器10中的水蒸气冷凝为热蒸馏水后经冷却器14冷却为蒸馏水。

本实施例中，隔膜分离器采用纳米隔膜分离器，允许水蒸气流过隔膜，该隔膜包括网状物，该网状物的表面限定延伸通过隔膜的多个互连孔，该多个互连孔具有约0.1-40纳米的孔，对于蒸气和空气是可渗透的，对于液体是不可渗透的。隔膜分离器分离出来的非水蒸气在隔膜分离器中冷凝为有机液，水蒸气则进入压缩机，经压缩机压缩升温后回流至隔膜分离器中，为隔膜分离器提供压力和热量，用于将有机液中的水分重新蒸发出来。并且，回流至隔膜分离器的水蒸气由于发生了热交换冷凝为热蒸馏水，热蒸馏水从蒸馏水排出口12排出，经冷却器14冷却为蒸馏水被回收至蒸馏水储液罐15。而提纯后的有机液则直接从废液排出口13排出，并被回收至废液储液罐16。

另一个实施例中，所述加热模块包括磁控管4。

本实施例中，磁控管具有功率大、效率高和成本低的特点，管内电子在相互垂直的恒定磁场和恒定磁场的控制下，与高频电磁场发生相互作用，从而把从恒定电场中获得的能量转变为微波能量。

另一个实施例中，所述气压调节模块包括气压调节阀7和真空泵8。

本实施例中，由于真空泵8作用，干燥室1内保持真空状态，污泥中的液体被蒸发，形成高压混合蒸发气，经气压调节阀7调节后变为低压混合气体，并由真空泵泵入隔膜分离器中做进一步处理。

另一个实施例中，所述干燥室内还设置有搅拌器5，用于在微波加热干燥过程中对污泥进行持续均匀搅拌。

本实施例中，通过搅拌器5可以使得污泥团块被打散，从而增加表面积使得污泥中的水分被快速蒸发。

另一个实施例中，所述减压模块连接至隔膜分离器下端四分之一处。

另一个实施例中，所述磁控管的加热温度为40～800℃，真空度为0.01～0.09mpa。

另一个实施例中，所述隔膜分离器的温度为50～100℃，真空度为0.01～0.09mpa。

另一个实施例中，所述水蒸气部分经压缩机压缩升温后的体积为0.09mpa，温度为100～120℃。

另一个实施例中，本公开还提供一种微波减压蒸馏污泥干燥装置，包括：

干燥室1，

干燥室1包括腔室主体1-1和顶盖1-2，腔室主体1-1外设置有外壳0，顶盖1-2位于外壳0的外侧，顶盖1-2和腔室主体1-1连接呈倒漏斗状，

外壳0的顶端偏左位置设置有污泥进料口2，外壳0的下端偏右位置设置有干燥污泥排出口3，

腔室主体1-1和外壳0之间布置有若干磁控管4，每根磁控管4的底端和腔室主体1-1的底端水平，且每根磁控管4的高度低于腔室主体1-1，

所述装置还包括搅拌器5，搅拌器5包括桨叶和电机，桨叶位于腔室主体1-1内正中位置，电机从腔室主体1-1和外壳0伸出，

顶盖1-2中间设置有排气口6，排气口6通过气压调节阀7连接至真空泵8的一侧，真空泵8的另一侧连接至位于隔膜分离器10下方一侧的进气口9，

隔膜分离器10的另一侧设置有压缩机11，压缩机11的进气口连接隔膜分离器10的上端，出气口连接隔膜分离器10的中端偏下位置，隔膜分离器10的另一侧还设置有热水排出口12，热水排出口12位于压缩机11的出气口与隔膜分离器11的连接处的下方，热水排出口12的一侧设置有冷却器14，冷却器通过第一阀门连接至蒸馏水储液罐15，且蒸馏水储液罐15和冷却器14、热水排出口12、进气口9及真空泵8处于同一水平线上。

隔膜分离器的底部中间位置设置有废液排出口13，废液排出口13通过第二阀门连接至废液储液罐16，且该废液储液罐16位于蒸馏水储液罐15的下方。

另一个实施例中，本公开还提供一种对污泥进行干燥的方法，包括如下步骤：

s100：加热模块产生微波透过干燥室的不锈钢外壳对污泥进行加热干燥，加热过程中形成高压混合气体；

s200：高压混合气体经减压模块调节后形成低压混合气体并流入蒸馏模块；

s300：低压混合气体经隔膜分离器分离后，其中的非水蒸气部分冷凝为有机液，水蒸气部分经压缩机压缩升温后回流至隔膜分离器，且在将有机液中的水分蒸出的过程中冷凝为热蒸馏水，热蒸馏水经冷却器冷却为蒸馏水后回收存储。

以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解地作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将人事到其某些变形、修改、改变、添加和子组合。