一种污泥干化机的尾气处理和排放机构的制作方法

本发明涉及污泥处理技术领域，尤其涉及一种污泥干化机的尾气处理和排放机构。

背景技术：

污泥是在工农业生产和城市生活当中形成的一种重要的污染产出物，在给水水源净化、生活污水排放处理、造纸、印染等工业废水处理、河道疏浚开挖和下水道清淤等活动中都会产生污泥。污泥中含有大量有害微生物、重金属和有机污染物，如果不加以妥善处置，会对自然环境和人民健康带来严重的负面影响。

污泥焚烧是使污泥中的可燃性物质在高温下产生燃烧，令其氧化分解，从而达到降低污泥容量、杀灭有害微生物、去除毒性以及充分利用能源的目的。污泥焚烧是目前在国外应用较为广泛和成熟的污泥高温处理技术，可以使污泥体积最小化，并且具有处理速度快，场地限制少、降低运输堆放成本、二次利用能源的优势。污泥焚烧技术在我国近年来也得到了长足的发展。

污泥焚烧包括污泥原料收集、机械脱水、污泥干化、焚烧、焚烧烟气处理、焚烧后废料处理、热量回收利用等环节。污泥干化是污泥焚烧当中必需的工艺步骤。污泥原料经过机械脱水处理后的含水率仍保持在80％左右，为了实现焚烧，就需要通过干化处理进一步将其含水率降低至40％-50％左右。

污泥干化过程主要是水分蒸发的过程，根据导热介质与污泥接触的方式，分为直接干化、间接干化。直接干化是以热空气或热烟气作为导热介质流过污泥的表面，通过直接接触向污泥传输热量。间接干化中，导热油等导热介质不与污泥产生直接接触，而是通过流经热交换器内部，将热量传输给热交换器外部的污泥，促使污泥水分蒸发。

在干化的过程中，除了污泥中的水分以蒸汽形式排出，污泥中含有的易挥发性化合物也会随之转化为气态，形成污泥干化尾气。污泥干化尾气成分复杂，其中无机化合物包括硫化物、氨气等，有机化合物包括胺类化合物、醛类化合物、挥发性有机酸、酮类、醚类等成分，这些成分多有毒有害，气味恶臭，排出之前必须予以处理，否则会污染环境，并严重危及人体健康。另外，污泥干化尾气中还会携带以飘离污泥微粒为主的粉尘，也需要在排放前给予净化，否则会增加空气中颗粒物含量，造成重金属污染。

现有技术中处理污泥干化尾气的主要手段是粉尘分离以及化合物吸收。粉尘分离可采用静电吸附除尘或旋风分离除尘等手段，去除尾气中的污泥颗粒。化合物吸收是以水、碱性溶液等清洗除尘后的尾气，吸收尾气中易溶成分和酸性成分，降低其有害性。但是，现有的处理工艺并不能比较彻底地清除尾气中的所有有害成分，特别是不能有效清除其中能够造成恶臭和带来人身健康威胁的含活性基团有机化合物；而且碱性溶液等成分的应用还有可能产生二次污染。

生物处理法是近年来新兴的污泥干化尾气处理方式，其原理是在过滤塔中利用微生物滤材对尾气中的有机化合物成分进行吸附和分解，使这些有机化合物一部分转化为微生物自身成长所需要的成分，另一部分则转化为滤材中的滤渣。这一技术对污泥干化尾气中有害成分的清除作用更彻底，没有二次污染，可以显著节约能耗，运行成本也显著降低。

现有的生物处理法带来的问题是：尾气中被吸附的有机化合物成分以及滤材中衰亡的微生物都会转化为滤渣，滤渣堵塞滤材具有的微孔，影响气体通透性，而且降低吸附作用，又难以进行有效清理，因此，导致微生物滤材使用寿命变短，需要经常更换；另外，滤材作用的发挥依赖于保持其中微生物的活性，故需要为微生物提供适当的湿度和养分，现有技术中在过滤塔内安装喷头，依靠喷淋为滤材中的微生物补充水分和养料以及调节PH值，但是，由于喷淋溶液被反复循环使用，其成分难以控制，也容易受到滤材中积累的滤渣和残液的污染。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术中存在的以上问题，本发明提出一种污泥干化机的尾气处理和排放机构。本发明对污泥干化产生的尾气先后进行除尘、喷淋和生物过滤处理；其中，利用除尘处理除去尾气中的飘离污泥颗粒；通过喷淋清洗尾气中的可溶性无机化合物，并且增加尾气湿度，增强生物过滤效果；在生物过滤塔中以微生物滤材吸附并分解尾气中的有机化合物。本发明采用在生物炭基质上培养的微生物滤材，通过生物炭的微孔增强了对尾气的吸附性，以及强化了微生物附着的牢固程度；设置离心旋转结构，能够及时有效清理滤材上积累的滤渣，延长滤材使用寿命，提高净化效率；对滤材进行喷淋补液，以维持其适宜的湿度、PH值和营养成分，对滤材渗出液进行回收、过滤、成分调节后循环喷淋，可以去除渗出液中的污染，有效控制补给液的PH值和成分比例。

本发明提供了一种污泥干化机的尾气处理和排放机构，其特征在于，包括：除尘装置、 喷淋塔以及生物过滤塔；除尘装置用于除去污泥干化机排出的尾气中的粉尘颗粒物；喷淋塔用于喷淋清洗经除尘装置处理后的尾气，去除其中的无机可溶性化合物，并且增加尾气湿度；生物过滤塔用于吸附和分解经喷淋塔处理后的尾气中的有机化合物，生物过滤塔内设置微生物滤材，并且向所述微生物滤材喷淋补液以便维持其适宜的湿度、调节滤材内部PH值以及补充所含营养成分；并且，喷淋塔的下部为储液池，该储液池储存的溶液用于为喷淋塔本身的喷淋处理以及生物过滤塔中的喷淋补液供液。

优选的是，所述喷淋塔具有进气管，所述进气管将尾气输入至喷淋塔的底部，进气管末端均匀分布若干出气孔以便尾气溢出；进气管末端位于储液池的液面之下；喷淋塔还具有喷淋口，所述喷淋口设置于喷淋塔上部，将从储液池抽取的溶液喷淋下来。

优选的是，所述生物过滤塔上部具有喷头组，所述喷头组由若干个喷头组成，各个喷头向位于其下方的微生物滤材喷淋补液。

优选的是，所述微生物滤材包括支撑框架、基质以及微生物层；支撑框架用于将微生物滤材悬置安装于生物过滤塔内，并且支撑固定在该框架之上的基质以及生长于基质之上的微生物层。

进一步优选的是，采用生物炭材料作为所述基质。

优选的是，所述微生物滤材的支撑框架呈圆筒状，并且在圆筒的中心线具有旋转轴，生物过滤塔可内置电机及其传动机构，通过向旋转轴输出转矩，带动微生物滤材绕该轴旋转，旋转所产生的离心作用使得贴附的滤渣被甩离微生物滤材。

进一步优选的是，支撑框架上方的外围设置半圆弧形的盖板，使得被向上甩出的滤渣会落在所述盖板上。

优选的是，生物过滤塔的底部具有回收槽，该回收槽用于收集离心旋转过程中自微生物滤材甩出的滤渣和补液，以及回收微生物滤材静止时自其渗沥出来的补液以及自然脱落的滤渣；回收槽具有凹形的底部，并且底部的最低点设置滤渣出口。

进一步优选的是，所述回收槽具有回流管，用于将滤渣沉淀后的上清液回流到喷淋塔内的储液池。

优选的是，储液池中的溶液由水泵抽取，然后沿着输液管道经过过滤装置，由分路接头分为两路，其中一路经过成分调节装置、取样接头之后进入生物过滤塔并连接喷头组，以便为微生物滤材提供补液，另外一路返回喷淋塔并连接喷淋口，从而实现喷淋塔内的循环喷淋。

可见，本发明对污泥干化产生的尾气先后进行除尘、喷淋和生物过滤处理；其中，将储 液池放在喷淋塔内部，实现了空间节约；循环喷淋回收降低了总用水量；具有特定结构和基质成分的微生物滤材吸附能力强、微生物活性高、滤渣清理手段快捷高效，能够显著延长滤材使用寿命，提高净化效率；对滤材实施喷淋补液，可将其湿度、PH值和营养成分维持在适宜的程度。

附图说明

图1是本发明优选实施例的整体架构示意图；

图2是本发明优选实施例的喷淋塔和生物过滤塔结构示意图；

图3是本发明优选实施例的微生物滤材结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步具体的说明。

图1是本发明优选实施例的整体架构示意图。污泥干化机1对污泥进行热干化脱水处理这一过程中产生的水蒸气、挥发性气体以及污泥粉尘颗粒以尾气的形式排出。尾气进入本发明的尾气处理和排放机构，该机构具体包括除尘装置2、喷淋塔3以及生物过滤塔4。尾气在该机构中依次执行除尘、喷淋去除无机可溶性化合物、生物过滤吸附和分解有机化合物的过程，使得最终向大气排放的干化尾气中的粉尘颗粒物以及有毒、有害、恶臭成分被基本消除，达到环保排放标准。为了保障排放达标，除尘装置2、喷淋塔3以及生物过滤塔4都具有气闭性，确保正在处理过程当中的尾气不会被释放出去。

除尘装置2的具体形式可采用静电除尘装置或旋风分离装置。静电除尘装置内部生成高压静电场，使得尾气中的污泥粉尘颗粒经过静电场时携带电荷而被吸附于电极之上。旋风分离装置通过叶片的搅动使得进入该装置的尾气形成强烈旋转的旋风，密度大的污泥粉尘颗粒因离心作用而被甩出，从而得到分离。除尘装置2一方面可以使尾气得到净化，另一方面也能够将污泥颗粒回收起来再次送入干化机进行处理。经除尘装置2净化后的尾气进而先后进入喷淋塔3、生物过滤塔4予以处理。

图2示出了本发明的喷淋塔和生物过滤塔结构示意图。经除尘装置2处理后的尾气由进气管3001输入至喷淋塔3的底部，并从在进气管3001末端均匀分布的若干出气孔3002溢出从而进入喷淋塔3内部。喷淋塔3的下部为储液池3003，该储液池用于为喷淋塔3本身的喷淋处理以及生物过滤塔4中的喷淋补液提供用水，以及用于接收并储存从喷淋塔3本身喷淋 下来的水和从生物过滤塔4回流的滤材渗出液，从而实现循环供水。进气管3001末端位于储液池3003的液面之下，因此自出气孔3002溢出的尾气首先以气泡的形式经过储液池中的储液，再在喷淋塔3内部的中空部分向上流动，在经过储液池的过程中尾气充分吸收水分，实现了对尾气的增湿，湿度增加对尾气中的有机化合物被生物过滤塔4中的微生物吸附和分解具有促进作用；而且，尾气中含有的硫化物、氨气等无机化合物易溶于水，因此能够被储液池3003中的储液吸收一部分。喷淋口3004设置于喷淋塔3上部，将从储液池3003抽取的溶液喷淋下来，再次落入到储液池3003之中；水滴在喷淋下落过程中，于喷淋塔3的中空部分内与向上流动的尾气展开大面积的充分接触，又进一步吸收了尾气中残存的无机化合物，实现了对硫化物、氨气等成分比较彻底的清洗。当然，考虑到反复循环喷淋最终会造成储液池3003的储液当中无机化合物溶解饱和，因此储液池3003中的储液也需要定期更换，关于储液循环过程中的处理、调节和更换的内容将在下文中予以详细介绍。经过喷淋清洗之后的尾气自喷淋塔3最顶部的排气管3005流出喷淋塔，并流入生物过滤塔4。

生物过滤塔4的顶部连通所述排气管3005，从而经喷淋塔3喷淋清洗和增湿之后的尾气进入生物过滤塔4的上部，并由上而下在生物过滤塔4内部空间中流动。在经历了除尘净化以及喷淋清洗之后，尾气中残存的有毒、有害、恶臭成分主要是胺类化合物、醛类化合物、挥发性有机酸、酮类、醚类等有机化合物。在适当基质上附着生长的微生物可以吸附尾气中的上述有机化合物，可供采用的微生物主要是异养菌类，这些菌类能够实现有机化合物的氧化，并且将这些有机化合物降解为水、二氧化碳和其它不对环境产生负面影响的产物，这些产物一部分作为微生物自身生存所需要的养料而被吸收，另有一些部分以滤渣的形式贴附在微生物滤材之上。不过，微生物的生长存活以及对尾气的处理能力都要依赖于为其提供充足的湿度、适当的营养物质，以及将其环境的PH值调节到适当程度。在本发明中，利用生物过滤塔上部的喷头组4001向位于其下方的微生物滤材4002喷淋补液，喷淋的补液被滤材吸收，从而将微生物滤材4002维持于适宜的湿度，并且通过补液调节滤材内部水环境的PH值和所含营养成分，保证了微生物滤材中微生物的生长存活和降解能力。为了实现均匀补液，并且将喷淋力度控制在合理范围，避免大力喷淋造成微生物体被冲刷脱落，采用若干个喷头组成的喷头组4001，从而能够将每个喷头的出水速度控制在合理范围以内，达到喷淋水流柔和均匀。

如图3所示，微生物滤材4002的结构包括支撑框架4002A、基质4002B以及微生物层4002C。支撑框架4002A用于将微生物滤材4002悬置安装于生物过滤塔4内，并且支撑固定 在该框架之上的基质4002B以及生长于基质之上的微生物层4002C。本发明采用生物炭材料作为基质4002B，生物炭是生物质在无氧条件下高温热解形成的材质，其像活性炭一样具有大量的微孔，因此比表面积大，吸附能力强，可以对尾气中的有机化合物起到吸附固定的作用；而且这些微孔有利于水分和营养成分的富集，对微生物的成长非常有利。微生物层4002C生长于生物炭的微孔内，从微观上看与基质彼此嵌合，使得微生物层始终牢固附着在基质之上，从而避免了微生物滤材的离心旋转造成微生物层的脱落。

如图3所示，支撑框架4002A呈圆筒状，并且在圆筒的中心线具有旋转轴4002D，生物过滤塔4可内置电机及其传动机构，通过向旋转轴4002D输出转矩，带动微生物滤材4002绕该轴旋转。旋转所产生的离心作用使得贴附的滤渣被甩离微生物滤材，从而达到清理滤渣的效果。在支撑框架4002A上方的外围设置半圆弧形的盖板4002E，使得被向上甩出的滤渣会落在盖板4002E上，进而滑下，落到生物过滤塔4的底部；向下甩出的滤渣则直接落到生物过滤塔4的底部。随着微生物滤材4002的旋转，其中的补液自然也会被甩出，因此，在定期通过离心旋转的方式清理滤渣之后，要喷淋补液以恢复滤材的湿度。

回到图2，尾气经过微生物滤材4002的吸附以及分解之后，含有的有机化合物基本消除，进而自位于微生物滤材4002下方的排放口4003排出。

在生物过滤塔4的底部，具有回收槽4004，该回收槽4004用于收集离心旋转过程中自微生物滤材4002甩出的滤渣和补液，以及回收微生物滤材4002静止时自其渗沥出来的补液以及自然脱落的滤渣。补液和滤渣在回收槽4004中进行沉淀；回收槽4004具有凹形的底部，并且底部的最低点设置滤渣出口4005，以便沉淀的滤渣自该出口排出；而滤渣沉淀后的上清液则由回流管4006回流到喷淋塔3内的储液池3003。由于经历了沉淀过程，回流的上清液中基本不含有滤渣等固体杂质，同时，滤渣在自重下能够及时自滤渣出口排出，这就避免了滤渣与补液相互混杂或者滤渣长期积聚带来的二次污染以及堵塞管路等问题。

下面介绍本发明实现循环喷淋以及成分调节的部分。储液池3003中的溶液由水泵3006抽取，然后沿着输液管道经过过滤装置3007，由分路接头3010分为两路，其中一路经过成分调节装置3008、取样接头3009之后进入生物过滤塔4并连接喷头组4001，以便为微生物滤材提供补液，另外一路返回喷淋塔3并连接喷淋口3004，从而实现喷淋塔内的循环喷淋。其中，过滤装置3007是为了彻底滤除经循环回收的溶液中残留的滤渣等固体成分，避免这些成分堵塞喷淋口和喷头组的眼孔。对于接入生物过滤塔4的一路，成分调节装置3008用于加入适于微生物生长的营养液成分以及调节PH值，该装置可以采用与输液管路连通的若干进 液三通接口，通过这些三通接口接入补给营养液和PH值调节液的管道。取样接头3009可采用连通输液管路的三通龙头，用于在成分调节之后从输液管路中抽取样本进行营养成分以及PH值的测定，为调节提供依据。

可见，本发明对污泥干化产生的尾气先后进行除尘、喷淋和生物过滤处理；其中，将储液池放在喷淋塔内部，实现了空间节约；循环喷淋回收降低了总用水量；具有特定结构和基质成分的微生物滤材吸附能力强、微生物活性高、滤渣清理手段快捷高效，能够显著延长滤材使用寿命，提高净化效率；对滤材实施喷淋补液，可将其湿度、PH值和营养成分维持在适宜的程度。

以上实施例仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。