本发明涉及污泥处理技术领域，尤其涉及一种污泥减量化设备与处理方法。
背景技术：
工业、生活废水经过净化处理后产生大量的含水率99.7-97％的污泥，经常规的污泥脱水设备脱水后生成为含水率约为80-85％的污泥。根据调研结果显示，废水处理站及污水处理厂所产生的污泥有近90％没有得到妥善的减量化与资源化处理。污泥的进一步干化是一种非常可行的污泥减量化的方法，这类经预脱水后的污泥进一步干化又不产生二次废气污染，以及高效地降低能耗是环保领域中的一项技术难题。
目前国内外应用较多的污泥干化工艺设备主要为热干化技术，包括流化床干化、带式干化、卧式转盘式干化、桨叶式干化、立式圆盘式干化、喷雾干化等工艺设备。干化工艺和设备在综合考虑技术成熟和投资运行成本的同时，需结合污泥处理项目的要求进行选择；同时，在污泥干化过程中产生的粉尘、臭气排放等问题需另外增加处理设施进行防治。
目前市场上常用的污泥干化设备能耗较高，并且一般需要在有废热源加热的条件下使用。若直接使用常用能源(如天然气、煤、蒸汽等)则处理费用极高，很难维持正常运行。而污水处理厂无多余余热热源，缺乏可直接回收利用的能量，若采用常规热干化技术，必将投入大量的资金用于热源的建设与能源消耗，性价比太低。此外，现有的污泥干化技术多以单性能设备实施干化处理，在干化污泥的同时不可避免地存在粉尘、臭气排放问题，如不另外增加处理防治设施，势必会对环境造成二次污染。
有鉴于此，特提出本发明。
技术实现要素：
针对以上问题，本发明提供一种污泥脱水干化一体化装置以及污泥脱水干化方法，该装置集成微负压干化、热风循环和热泵能源循环利用等技术，可有效提高能源的利用率。
一种污泥脱水干化一体化装置，包括污泥螺旋泵、叠螺污泥脱水机、螺旋输送机、自动加药装置和干化装置；所述污泥螺旋泵、叠螺污泥脱水机、螺旋输送机和干化装置自动加药装置依次通过管线连接，自动加药装置与叠螺污泥脱水机相连；所述干化装置包括热泵低温干化机、引风机、第一换热器、第二换热器、热泵、水循环泵和电加热器，热泵低温干化机、引风机、第一换热器、第二换热器、热泵和电加热器依次通过通风管道连接，电加热器还通过通风管道连接至热泵低温干化机。
优选地，所述热泵低温干化机还包括多个平行设置的运输机构，每个运输机构均包括两个传送轮和一条滤带，两个传送轮带动滤带定向循环运动，且相邻两个运输机构的运动方向相反。
优选地，所述热泵低温干化机还包括均风机构，所述均风机构包括主通风管道和多个通风支管路，通风支管路上设有通风孔，所述通风支管路与运输机构以平行交错的方式设置。
优选地，第一换热器和第二换热器之间设有水循环管路，水循环管路上设有水泵。
优选地，还设有冷凝水收集槽，并通过管道与螺旋输送机连接。
利用上述污泥脱水干化一体化装置进行污泥脱水干化的方法，包括如下步骤：
(1)、按照重量份数计，将含水率为99.7-97％的污泥200份经过污泥螺杆泵提升至叠螺污泥脱水机絮凝搅拌箱中，自动加药装置将0.5-5份的溶解均匀的改性絮凝剂经计量泵定量提升至叠螺污泥脱水机絮凝搅拌箱中，与污泥经机械搅拌机充分混合后自流入叠螺污泥脱水机中进行脱水，滤液排出；含水率为80-85％的污泥从叠螺污泥脱水机尾部被压板排出，经设置在被压板下方的污泥螺旋输送机集中排出；
(2)、污泥经螺旋输送机集中送入至干化装置的污泥分布器，然后被均匀分布在热泵低温污泥干化机内最上部运输机构的滤带上，开启循环水泵、电加热器、热泵和引风机，利用电加热器加热设备内空气，对污泥进行低温干化处理，处理后的干泥从干化装置底部排出，所述干泥的含水率为5-20％。
优选地，所述改性絮凝剂为下述重量份数的物质组成：聚丙烯酰胺10-15份，聚合氯化铝16-18份，硫酸亚铁5-7份，偏铝酸钾2-4份，丹宁酸1-3份和改性剂1-5份。
优选地，所述改性剂由以下重量份数的物质组成：羟甲基纤维素30-50份，β-环糊精20-30份，藿香蓟提取物2-10份。
优选地，所述藿香蓟提取物的提取方法为：将藿香蓟晒干，磨成粉末，加5-10倍重量的60％乙醇溶液回流提取5次，合并滤液，蒸干制成。
优选地，电加热器加热的温度为120-180℃。
本发明提供的一种污泥脱水干化一体化装置及污泥脱水干化的方法具有以下有益效果：1)能耗低，叠螺污泥脱水机具有低能耗、智能化、连续运行的优点；低温热泵污泥干化机仅需要补充系统运行过程中损失的热量。两者的有序结合，使整个系统的能耗降至最低，与国内常规处理工艺相比，处理能力相同时，节约能耗30-50％。2)能源易取，仅使用电能，不需要消耗任何燃料，从而可以节省运费和储存燃料的费用，避免燃料对环境的污染。3)运行安全、稳定，干化运行稳定低，且无需蒸汽加温，避免蒸汽烫伤的风险。4)采用特定的改性絮凝剂，有效消除99.5％以上的重金属污染物，脱水过程中产生的滤液经简单处理后即可排放，不会对环境造成污染。5)设备一体化，方便运输、安装调试，无需特殊地基处理，缩短建设周期。
附图说明
图1为本发明的污泥脱水干化工艺流程图；
图2为本发明干化装置的结构示意图；
图中：
1-污泥分布器，2-运输机构，3-均风机构，4-热泵低温干化机，5-干泥出口，6-第一换热器，7-水循环泵，8-第二换热器，9-热泵，10-电加热器。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1-2，本发明所提供的一种污泥脱水干化一体化装置，包括污泥螺旋泵、叠螺污泥脱水机、螺旋输送机、自动加药装置和干化装置；所述污泥螺旋泵、叠螺污泥脱水机、螺旋输送机和干化装置自动加药装置依次通过管线连接，自动加药装置与叠螺污泥脱水机相连；所述干化装置包括热泵低温干化机4、引风机、第一换热器6、第二换热器8、热泵9、水循环泵7和电加热器10，热泵低温干化机4、引风机、第一换热器6、第二换热器8、热泵9和电加热器10依次通过通风管道连接，电加热器10还通过通风管道连接至热泵低温干化机4。
含水率99.7-97％的污泥经过污泥螺杆泵提升至叠螺污泥脱水机絮凝搅拌箱中，利用自动加药装置将溶解均匀的改性絮凝剂经计量泵定量提升至叠螺污泥脱水机絮凝搅拌箱中，与污泥经机械搅拌机充分混合后自流入叠螺污泥脱水机中进行脱水，滤液排出；含水率80-85％的污泥从叠螺污泥脱水机尾部被压板排出，经设置在被压板下方的污泥螺旋输送机集中排出。
叠螺污泥脱水机脱水后的污泥经螺旋输送机集中收集至污泥分布器1、然后均匀分布在热泵低温污泥干化机内上层的运输机构2上，污泥随着运输机构2的定向移动依次跌落至下部的运输机构2，污泥在运输机构2上定向运动时，其中的水分不断挥发而分离，干泥从底层滤带尾部排出设备，干泥含水率约10-30％。开启循环水泵7、电加热器10、热泵9、引风机，设备运行初始，利用电加热器10加热热泵低温干化机4内的空气，通过引风机在热泵低温干化机4内循环，引风机出口依次与第一换热器6和第二换热器8相连，循环水泵7将第一换热器6和第二换热器8相连，污泥干化过程中产生的高温饱和湿空气经引风机输送经过第一换热器6，利用水冷却，高温饱和湿空气降温使所含的水蒸气形成冷凝水经过污泥螺旋输送机二次换热后排到冷凝水收集槽中，并循环使用。干化过程中收集的热量被水循环管路中的循环水吸收；然后经过第二换热器8，利用循环水吸收的热量对降温后的低温空气加温，重新形成高温干空气，由于冷凝水和干泥均带走部分能量，另有系统热损失，利用电加热器10对系统加温补充能量，经过加热后重新在热泵低温干化机4中循环利用，所以系统正常运行时仅需要补充系统损失的热量。
下面结合具体实施例做详细的说明。
实施例1
采用污泥脱水干化一体化装置进行污泥脱水干化的方法，包括如下步骤：
(1)、按照重量份数计，将含水率为99.7-97％的污泥200份经过污泥螺杆泵提升至叠螺污泥脱水机絮凝搅拌箱中，自动加药装置将1份的溶解均匀的改性絮凝剂经计量泵定量提升至叠螺污泥脱水机絮凝搅拌箱中，与污泥经机械搅拌机充分混合后自流入叠螺污泥脱水机中进行脱水，滤液排出；含水率为80-85％的污泥从叠螺污泥脱水机尾部被压板排出，经设置在被压板下方的污泥螺旋输送机集中排出；
所述改性絮凝剂为下述重量份数的物质组成：聚丙烯酰胺12份，聚合氯化铝16.5份，硫酸亚铁5.5份，偏铝酸钾2份，丹宁酸1.5份和改性剂2份。
所述改性剂由以下重量份数的物质组成：羟甲基纤维素35份，β-环糊精23份，藿香蓟提取物5份。所述藿香蓟提取物的提取方法为：将藿香蓟晒干，磨成粉末，加6倍重量的60％乙醇溶液回流提取5次，合并滤液，蒸干制成。
(2)、污泥经螺旋输送机集中送入至干化装置的污泥分布器，然后被均匀分布在热泵低温污泥干化机内最上部运输机构的滤带上，开启循环水泵、电加热器、热泵和引风机，利用电加热器加热设备内空气，加热温度为135℃，对污泥进行低温干化处理，处理后的干泥从干化装置底部排出，所述干泥的含水率为20％。
经计算，与国内常规处理工艺相比，处理能力相同时，该工艺能节约能耗35％。
实施例2
采用污泥脱水干化一体化装置进行污泥脱水干化的方法，包括如下步骤：
(1)、按照重量份数计，将含水率为99.7-97％的污泥200份经过污泥螺杆泵提升至叠螺污泥脱水机絮凝搅拌箱中，自动加药装置将5份的溶解均匀的改性絮凝剂经计量泵定量提升至叠螺污泥脱水机絮凝搅拌箱中，与污泥经机械搅拌机充分混合后自流入叠螺污泥脱水机中进行脱水，滤液排出；含水率为80-85％的污泥从叠螺污泥脱水机尾部被压板排出，经设置在被压板下方的污泥螺旋输送机集中排出；
所述改性絮凝剂为下述重量份数的物质组成：聚丙烯酰胺15份，聚合氯化铝17份，硫酸亚铁6份，偏铝酸钾4份，丹宁酸2.5份和改性剂4份。
所述改性剂由以下重量份数的物质组成：羟甲基纤维素45份，β-环糊精25份，藿香蓟提取物8份。所述藿香蓟提取物的提取方法为：将藿香蓟晒干，磨成粉末，加5倍重量的60％乙醇溶液回流提取5次，合并滤液，蒸干制成。
(2)、污泥经螺旋输送机集中送入至干化装置的污泥分布器，然后被均匀分布在热泵低温污泥干化机内最上部运输机构的滤带上，开启循环水泵、电加热器、热泵和引风机，利用电加热器加热设备内空气，加热温度为150℃，对污泥进行低温干化处理，处理后的干泥从干化装置底部排出，所述干泥的含水率为6％。
经计算，与国内常规处理工艺相比，处理能力相同时，该工艺能节约能耗35％。
实施例3
采用污泥脱水干化一体化装置进行污泥脱水干化的方法，包括如下步骤：
(1)、按照重量份数计，将含水率为99.7-97％的污泥200份经过污泥螺杆泵提升至叠螺污泥脱水机絮凝搅拌箱中，自动加药装置将3.5份的溶解均匀的改性絮凝剂经计量泵定量提升至叠螺污泥脱水机絮凝搅拌箱中，与污泥经机械搅拌机充分混合后自流入叠螺污泥脱水机中进行脱水，滤液排出；含水率为80-85％的污泥从叠螺污泥脱水机尾部被压板排出，经设置在被压板下方的污泥螺旋输送机集中排出；
所述改性絮凝剂为下述重量份数的物质组成：聚丙烯酰胺12份，聚合氯化铝17.5份，硫酸亚铁6.5份，偏铝酸钾3份，丹宁酸1.5份和改性剂2.5份。
所述改性剂由以下重量份数的物质组成：羟甲基纤维素38份，β-环糊精27份，藿香蓟提取物9份。所述藿香蓟提取物的提取方法为：将藿香蓟晒干，磨成粉末，加9倍重量的60％乙醇溶液回流提取5次，合并滤液，蒸干制成。
(2)、污泥经螺旋输送机集中送入至干化装置的污泥分布器，然后被均匀分布在热泵低温污泥干化机内最上部运输机构的滤带上，开启循环水泵、电加热器、热泵和引风机，利用电加热器加热设备内空气，加热温度为150℃，对污泥进行低温干化处理，处理后的干泥从干化装置底部排出，所述干泥的含水率为25％。
经计算，与国内常规处理工艺相比，处理能力相同时，该工艺能节约能耗40％。
以上对本发明所提供的一种污泥脱水干化一体化装置及污泥脱水干化的方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。