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。
目前市场上的污泥干化系统多为热干化，利用蒸汽或导热油对污泥加温干化，存在能耗高、设备易磨损、腐蚀等问题，尤其是石化污泥，在干化过程中易燃易爆气体的挥发，存在爆炸的风险；另外热干化过程中桨叶对污泥不断的翻动，容易产生粉尘，既污染环境，还可能发生粉尘爆炸，非常的不安全。
市场也有少量的低温干化系统，利用热泵吸收环境中的热量对系统内的污泥进行循环干化，具有节能、少污染的优势，但是环境的湿度、温度对干化系统造成一定的影响，而且处理速度慢、设备庞大，无法满足大量的污泥处理需求。
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微波红外耦合低温干化设备以及污泥脱水干化方法，该系统集成微波加热与红外加热结合、相互交替进行的加热系统和耦合热泵低温干化装置，充分利用系统内的能量对污泥进行循环干化，降低运行费用。
一种污泥微波红外耦合低温干化设备，包括螺旋输送机、污泥挤压成型机、污泥预热器和微波红外耦合干化装置；所述螺旋输送机、污泥挤压成型机、污泥预热器和微波红外耦合干化装置依次通过管线相连；所述微波红外耦合干化装置包括微波红外耦合干化机、第一引风机、第一换热器、第二换热器、热泵、水循环泵和电加热器，其中微波红外耦合干化机、第一引风机、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微波红外耦合干化机。
优选地，所述微波红外耦合干化机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；在每条滤带上方均交替分布着若干个红外加热器和微波加热器。
优选地，所述微波红外耦合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，第一换热器通过高压气体管道与污泥预热器中的第三换热器连通，高压气体管道上设有压缩机。
优选地，微波红外耦合干化装置为全封闭装置，其顶部设有电磁阀和第二引风机，所述第二引风机连接废气净化装置；微波红外耦合干化机内部还设有若干气体检测探头。
利用上述污泥微波红外耦合低温干化设备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80-85％的污泥螺旋输送机输送至污泥挤压成型机进行成型，然后送入污泥预热器中进行预热处理；
(2)、经预热后的污泥被集中送至微波红外耦合干化装置的污泥分布器，然后被均匀分布在微波红外耦合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、热泵和第一引风机，利用交替分布在滤带上方的红外加热器和微波加热器加热微波红外耦合干化机内的空气，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，微波红外耦合干化机内的水蒸气经过第一引风机排入第一换热器中，在第一换热器内侧循环的制冷剂将热量全部吸收，水蒸气冷凝成水后经管道排出；吸收热量后的制冷剂气化后被压缩机再次压缩升温，形成高温高压气体，然后将高温高压气体输送至污泥预热器内的换热器中。
优选地，当气体检测探头检测到微波红外耦合干化机内易燃易爆气体超过安全警戒浓度后，系统自动启动第二引风机和相应的电磁阀，将红外耦合干化装置内的易燃易爆气体排入废气净化装置中净化后高空排放；当气体检测探头检测到易燃易爆气体低于安全警戒浓度时，系统自动关闭引风机和电磁阀。
优选地，气体检测探头首先检测t1时刻易燃易爆气体的浓度C1，然后检测t2时刻易燃易爆气体的浓度C2，计算该气体在此段时间的浓度变化速率，其中矫正系数k为1.125，若浓度变化速率大于4ml/(m3﹒s)，则继续计算微波红外耦合干化机内易燃易爆气体的总体浓度变化值，若浓度变化值大于185ml/m3，则判定为超过警戒浓度，系统自动启动第二引风机和相应的电磁阀。
优选地，电加热器加热的温度为60-90℃。
本发明提供的污泥微波红外耦合低温干化系统以及污泥脱水干化的方法具有以下有益效果：1)干化速度快，在同等处理能力的条件下，比常规热干化节约40-70％，比热泵低温干化节约60-90％；2)占地面积小，在同等处理能力的条件下，是常规热干化的1/3-1/2，是热泵低温干化的10％-30％；3)装机功率低，在同等处理能力的条件下，装机功率仅为热干化的1/3-2/3，是热泵低温干化的40％-70％；4)热量利用率高，系统外侧采用保温材料全密封结构，隔热效果好；预热采用热泵循环系全部回用利用，所以系统热利用率很高，大大降低能耗；5)安全稳定，运行温度约60-90℃，系统外侧和常温一致，无热干化的蒸汽、导热油的高温伤害；功率比热泵低温干化低，降低高压电伤人风险；6)系统排出的干化污泥含水率低，仅为10-30％；不改变污泥性质，可根据需要自行控制干化污泥的含水率；7)湿污泥经干化系统处理后，分离出的干泥与冷凝水温度均接近常温，可避免烫伤，而且异味很小，操作环境得以改善；8)系统配备有尾气收集净化系统和易燃易爆气体检测探头以及报警装置，设定特定的报警程序，能有效减少二次污染、降低爆炸风险；9)不改变污泥性质，干化后的污泥可根据污泥的性质进行二次利用，如做燃料、肥料、建材等。
附图说明
图1为本发明的污泥脱水干化工艺流程图；
图2为本发明微波红外耦合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-微波红外耦合干化机，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，11-红外加热器，12-微波加热器。
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微波红外耦合低温干化设备，包括螺旋输送机、污泥挤压成型机、污泥预热器和微波红外耦合干化装置；所述螺旋输送机、污泥挤压成型机、污泥预热器和微波红外耦合干化装置依次通过管线相连；所述微波红外耦合干化装置包括微波红外耦合干化机、第一引风机、第一换热器、第二换热器、热泵、水循环泵和电加热器，其中微波红外耦合干化机、第一引风机、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微波红外耦合干化机。
所述微波红外耦合干化机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；在每条滤带上方均交替分布着若干个红外加热器和微波加热器。
微波透入污泥时，由于微波能与污泥颗粒发生一定的相互作用，以微波频率2450兆赫兹，使污泥颗粒的分子每秒产生24亿五千万次的震动，污泥颗粒的分子间互相产生摩擦，引起的污泥颗粒温度的升高，使污泥颗粒内部、外部几乎同时加热升温，形成体热源状态，大大缩短了常规加热中的热传导时间，且在条件为介质损耗因数与介质温度呈负相关关系时，物料内外加热均匀一致。
同时，微波对污泥颗粒是瞬时加热升温，升温速度快；另一方面，微波的输出功率随时可调，介质温升可无惰性的随之改变，不存在“余热”现象，极有利于自动控制和连续化生产的需要。污泥中的水分子属极性分子，介电常数较大，其介质损耗因数也很大，对微波具有强吸收能力。
红外线的传热形式是辐射传热，由电磁波传递能量。在远红外线照射到被加热的污泥时，一部分射线被反射回来，一部分被穿透过去。当发射的远红外线波长和被加热污泥的吸收波长一致时，被加热的物体吸收远红外线，这时，污泥内部分子和原子发生“共振”——产生强烈的振动、旋转，而振动和旋转使物体温度升高，达到了加热的目的。
采用红外和微波共同加热污泥，能大大提高干化效率，热量利用率也显著提高，在同等处理能力的条件下，比常规热干化节约40-70％，比热泵低温干化节约60-90％的能源。
微波红外耦合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。这样可以增大热风的辐射面积。
含水率80-85％的污泥经过螺旋输送机输送至污泥挤压成型机中，通过机械挤压成形后均匀分布在下方缓慢运动的运输机构2的滤带表面，然后利用滤带上方交替分布的红外加热器11、微波加热器12产生的热量对污泥加热烘干。烘干过程中产生的水蒸气经过侧边的第一引风机排入第一换热器6外侧中，在第一换热器6内侧循环的制冷剂将热量全部吸收，水蒸气冷凝成水后经管道排出；吸收热量后的制冷剂气化后被压缩机再次压缩升温，形成高温高压气体，输送至污泥进料预热段污泥下方的第三换热器中，通过风扇将热量传递给污泥预热，提高热量利用率，降低能耗。
微波红外耦合干化装置为全密封结构，有利于热泵9循环系统正常过程，防止热量外溢，降低能耗。对于具有危废性质的污泥，在烘干过程中可能有部分易燃易爆气体释放，易造成系统内易燃易爆气体浓度达到爆炸极限，在特定的温度，因产生爆炸风险，所以本系统所有动力设备全部采用防爆电机，另外在设备内部设置有对应的易燃易爆气体检测探头；在设备顶部有第二引风机，第二引风机连接后续的废气净化装置。易燃易爆气体检测探头首先检测t1时刻易燃易爆气体的浓度C1，然后检测t2时刻易燃易爆气体的浓度C2，计算该气体在此段时间的浓度变化速率，其中矫正系数k为1.125，若浓度变化速率大于4ml/(m3﹒s)，则继续计算微波红外耦合干化机内易燃易爆气体的总体浓度变化值，若浓度变化值大于185ml/m3，则判定为超过警戒浓度，系统自动启动第二引风机和相应的电磁阀，将系统内的易燃易爆气体排入后续的废气净化装置中净化后高空排放。当系统判断不符合上述条件时，自动关闭引风机和电磁阀。该检测方式能对设备进行全方位不间断的检测，检测精度高，设定特定的报警程序，能有效减少二次污染、降低爆炸风险。
经过干化后的污泥含水率可低至5-30％，由于污泥首先成型，在滤带上缓慢运动，没有剧烈翻动，干化后的污泥具有规则的外型，所以产生的粉尘量很少，减少粉尘污染和粉尘爆炸的风险。
以上对本发明所提供的一种污泥微波红外耦合低温干化设备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。