污泥返混处理系统及方法与流程

本发明涉及污泥处理技术领域，尤其涉及一种污泥返混处理系统及方法。

背景技术：

随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快，污水处理量日益增多。作为污水处理末端产物的污泥，其产量也在逐年增加。随之而来的问题是污泥处置的压力也在不断增加。污泥的主要性质有：(1)有机物含量较高，易发腐发臭；(2)污泥中有毒有害污染物含量较高；(3)含水率高，呈胶装结构，不易脱水；(4)含有较多植物营养素；(5)含有病原菌和寄生虫卵等。如果污泥得不到合理妥善的处置，极易引发二次污染。

现在，污泥的处置目的包括：减量化、无害化、稳定化以及资源化等。处置的方法主要有：填埋、焚烧、厌氧消化、生物堆肥、污泥消化、干燥碳化等。其中，采用干燥碳化技术处理污泥的技术优势包括：(1)热效率高，热风能够直接且间接地接触污泥，实现双重干化。产生的热烟气能够重复利用；(2)尾气排放洁净，污泥碳化产生的干馏气返回至加热单元，实现资源化和无害化；(3)减量化优势明显，污泥的体积经碳化处置后，会大幅度降低；(4)社会综合效益高。

但是，污泥在经干燥处理时，会出现胶粘性较高的阶段，这个阶段的污泥含水率为55％～65％。此时，污泥极易依附在干燥用设备的内壁上，进而结块，使得污泥的表面较为坚硬，而里面却仍然是稀泥。含水率为55％～65％的污泥因其胶粘性会引起“抱轴”现象的发生。一方面，这会影响污泥干燥持续的推进；另一方面，极易造成设备的堵塞，进而破坏设备的内部结构。而且，对于粘结在设备死角的污泥，干化后达到污泥的燃点后，还有可能引起爆炸的危险。

目前，污泥的处理效率较低，不能满足实际生产需求。

技术实现要素：

为解决污泥的处理效率较低，不能满足实际生产需求的问题，本发明提供了一种污泥返混处理系统及方法。

为实现本发明目的提供的一种污泥返混处理系统，包括依次设置的返混单元、干燥单元和碳化单元；

所述返混单元包括中空结构的混合装置；所述混合装置的内部设有搅拌装置；所述混合装置的顶部设有污泥入口和干料入口，底部设有第一混合物出口；

所述干燥单元包括干燥机、固定于所述干燥机的一端的第一进料装置以及固定于所述干燥机远离所述第一进料装置的一端的第一出料装置；

所述第一进料装置的顶部设有第一混合物入口；通过所述第一混合物入口和所述第一混合物出口连通所述混合装置和所述第一进料装置；

所述第一出料装置的底部设有第二混合物出口；

所述干燥机包括第一内筒和第一外筒；所述第一内筒穿设于所述第一外筒的内部，且所述第一内筒和所述第一外筒活动连接；沿所述第一内筒的轴向，所述第一内筒的内部穿设有第一推送杆；所述第一进料装置和所述第一出料装置均与所述第一内筒连通；

所述碳化单元包括碳化机、固定于所述碳化机的一端的第二进料装置以及固定于所述碳化机远离所述第二进料装置的一端的第二出料装置；

所述第二进料装置的顶部设有第二混合物入口；通过所述第二混合物入口和所述第二混合物出口连通所述第一出料装置和所述第二进料装置；

所述第二出料装置的底部设有第三混合物出口；

所述碳化机包括第二内筒和第二外筒；所述第二内筒穿设于所述第二外筒的内部，且所述第二内筒和所述第二外筒活动连接；沿所述第二内筒的轴向，所述第二内筒的内部穿设有第二推送杆；所述第二进料装置和所述第二出料装置均与所述第二内筒连通；

所述第二混合物入口的顶部固定有星型结构的进料阀；所述第三混合物出口的底部设有星型结构的出料阀。

在其中一个具体实施例中，所述第一内筒的外壁与所述第一外筒的内壁转动连接；所述第一内筒能够围绕所述第一外筒的轴向转动；

所述第二内筒的外壁与所述第二外筒的内壁转动连接；所述第二内筒能够围绕所述第二外筒的轴向转动。

在其中一个具体实施例中，所述系统还包括加热单元；所述加热单元包括第一燃烧室、与所述第一燃烧室连通的第一调风室、第二燃烧室以及与所述第二燃烧室连通的第二调风室；所述第一燃烧室和所述第二燃烧室之间设有阀门；通过控制所述阀门能够连通所述第一燃烧室和所述第二燃烧室；

所述第一调风室设有第一热烟气出口；所述第一外筒靠近所述第一出料装置的一侧的顶部设有第一热烟气进口；通过所述第一热烟气出口和所述第一热烟气进口连通所述第一调风室和所述第一外筒；

所述第二调风室设有第二热烟气出口；所述第二外筒靠近所述第二出料装置的一侧的顶部设有第二热烟气进口；通过所述第二热烟气出口和所述第二热烟气进口连通所述第二调风室和所述第二外筒；

所述第一燃烧室还设有第一热源入口；所述第二燃烧室还设有第二热源入口；

所述第一调风室还设有第一二次风入口；所述第二调风室还设有第二二次风入口。

在其中一个具体实施例中，所述系统还包括干馏气处理单元；

所述干馏气处理单元包括干馏气处理器；所述干馏气处理器设有第一干馏气入口；所述第二出料装置的顶部设有第一干馏气出口；通过所述第一干馏气入口和所述第一干馏气出口连通所述干馏气处理器和所述第二出料装置。

在其中一个具体实施例中，所述干馏气处理器还设有第二干馏气出口；所述第二燃烧室设有第二干馏气入口；通过所述第二干馏气出口和所述第二干馏气入口连通所述干馏气处理器和所述第二燃烧室。

在其中一个具体实施例中，所述第二外筒远离所述第二出料装置的一侧的顶部设有第一回用风出口；所述第一外筒靠近所述第一出料装置的一侧的底部设有第一回用风入口；通过所述第一回用风出口和所述第一回用风入口连通所述第一外筒和所述第二外筒；

所述第一外筒远离所述第一出料装置的一侧的顶部设有第二回用风出口；所述第一进料装置远离所述第一外筒的一侧设有第二回用风入口；通过所述第二回用风出口和所述第二回用风入口连通所述第一外筒和所述第一进料装置。

在其中一个具体实施例中，所述系统还包括尾气处理单元；

所述尾气处理单元包括尾气处理器；所述尾气处理器的一端设有尾气入口，另一端设有尾气出口；所述第一出料装置的顶部设有第三回用风出口；通过所述第三回用风出口和所述尾气入口连通所述第一出料装置和所述尾气处理器。

相应的，基于同一发明构思，本发明还提供了一种污泥返混处理方法，所述方法包括将污泥和干料进行预混合；

对所述预混合之后的产物进行干燥处理；

对所述干燥处理之后产物进行碳化处理。

在其中一个具体实施例中，所述将污泥和干料进行预混合，包括：

将所述污泥和所述干料按照质量比值为1～1.5进行所述预混合。

本发明的有益效果：本发明的所述系统通过设置所述返混单元，利用所述混合装置和所述搅拌装置能够调节污泥的含水率，进而有效避免了污泥“抱轴”现象的发生，从而提高了污泥的处理效率。另外，通过在所述混合装置中加入不同的干料，使得污泥最终能够形成定向产品，从而实现污泥处置的资源化。

附图说明

图1是本发明一种污泥返混处理系统一具体实施例的结构示意图；

图2是本发明一具体实施例中返混单元的结构示意图；

图3是本发明一具体实施例中干燥单元的结构示意图；

图4是本发明一具体实施例中碳化单元的结构示意图；

图5是本发明一种污泥返混处理系统另一具体实施例的结构示意图；

图6是本发明一种污泥返混处理方法一具体实施例的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明或简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1至图4，作为本发明一种污泥返混处理系统的一具体实施例，所述系统包括依次设置的返混单元110、干燥单元120和碳化单元130。返混单元110包括中空结构的混合装置111，混合装置111的内部设有搅拌装置112。混合装置111的顶部设有污泥入口1111和干料入口1112，底部设有第一混合物出口1113。干燥单元120包括干燥机121、固定于干燥机121的一端的第一进料装置122以及固定于干燥机121远离第一进料装置122的一端的第一出料装置123。第一进料装置122的顶部设有第一混合物入口1221，通过第一混合物入口1221和第一混合物出口1113连通混合装置111和第一进料装置122。第一出料装置123的底部设有第二混合物出口1232。干燥机121包括第一内筒1212和第一外筒1211，第一内筒1212穿设于第一外筒1211的内部，且第一内筒1212和第一外筒1211活动连接。沿第一内筒1212的轴向，第一内筒1212的内部穿设有第一推送杆1213。第一进料装置122和第一出料装置123均与第一内筒1212连通。碳化单元130包括碳化机131、固定于碳化机131的一端的第二进料装置132以及固定于碳化机131远离第二进料装置132的一端的第二出料装置133。第二进料装置132的顶部设有第二混合物入口1321，通过第二混合物入口1321和第二混合物出口1232连通第一出料装置123和第二进料装置132。第二出料装置133的底部设有第三混合物出口1332。碳化机131包括第二内筒1312和第二外筒1311，第二内筒1312穿设于第二外筒1311的内部，且第二内筒1312和第二外筒1311活动连接。沿第二内筒1312的轴向，第二内筒1312的内部穿设有第二推送杆1313。第二进料装置132和第二出料装置133均与第二内筒1312连通。第二混合物入口1321的顶部固定有星型结构的进料阀，第三混合物出口1332的底部设有星型结构的出料阀。

在此实施例中，含水率为55％～65％的污泥能够通过污泥入口1111进入混合装置111，含水率为10％～35％的干料能够通过干料入口1112进入混合装置111。混合装置111的内部设有搅拌装置112，通过搅拌含水率为55％～65％的污泥和含水率为10％～35％的干料，使它们混合均匀，形成含水率为35％～37％的混合物。当混合物通过干燥单元120时，混合物能够有效避免“抱轴”现象的发生，从而提高了污泥的处理效率。其中，干料可以为经干燥单元120处理后的污泥，也可以为经碳化单元处理后形成的生物炭，还可以为碎的植物秸秆等。根据最终产品的需求，选择特定的干料，使得污泥能够形成定向产品，从而实现污泥处置的资源化。干燥单元120包括干燥机121、第一进料装置122以及第一出料装置123。干燥机121包括第一内筒1212和第一外筒1211，第一进料装置122和第一出料装置123均与第一内筒1212连通。含水率为35％～37％的混合物经第一进料装置122进入干燥机121，干燥机121对其进行处理，形成含水率为15％～25％的混合物，后经第一出料装置123输出。其中，沿第一内筒1212的轴向，第一内筒1212的内部穿设有第一推送杆1213。混合物在第一内筒1212的内部通过第一推送杆1213的推动进行移动。含水率为35％～37％的混合物通过第一混合物出口1113和第一混合物入口1221，流经混合装置111进入第一进料装置122。碳化单元130包括碳化机131、第二进料装置132以及第二出料装置133。碳化机131包括第二内筒1312和第二外筒1311，第二进料装置132和第二出料装置133均与第二内筒1312连通。含水率为15％～25％的混合物流经第一出料装置123和第二进料装置132进入碳化机131。其中，第一出料装置123的底部设有第二混合物出口1232，第二进料装置132的顶部设有第二混合物入口1321。含水率为15％～25％的混合物通过第二混合物出口1232和第二混合物入口1321从第一出料装置123输入至第二进料装置132。第二出料装置133的底部设有第三混合物出口1332。混合物经碳化机131的处理后产生生物炭，生物炭通过第三混合物出口1332从第二出料装置133的内部输出。沿第二内筒1312的轴向，第二内筒1312的内部穿设有第二推送杆1313。混合物在第二内筒1312的内部通过第二推送杆1313的推动进行移动。第二混合物入口1321的顶部固定有星型结构的进料阀，通过控制进料阀的旋转频率，能够控制进料速率。第三混合物出口1332的底部也设有星型结构的出料阀，通过控制出料阀的旋转频率，能够控制出料速率。

参照图3和图4，第一内筒1212的外壁与第一外筒1211的内壁转动连接，第一内筒1212能够围绕第一外筒1211的轴向转动。第二内筒1312的外壁与第二外筒1311的内壁转动连接，第二内筒1312能够围绕第二外筒1311的轴向转动。如此，第一外筒1211保持不动，第一内筒1212进行旋转，使得混合物在干燥机121的内部得以翻转。第二外筒1311保持不动，第二内筒1312进行旋转，使得混合物在碳化机131的内部得以翻转。

参照图1，所述系统还包括加热单元140，加热单元140包括第一燃烧室141、与第一燃烧室141连通的第一调风室142、第二燃烧室143以及与第二燃烧室143连通的第二调风室144。第一燃烧室141和第二燃烧室143之间设有阀门，通过控制阀门能够连通第一燃烧室141和第二燃烧室143。当第二燃烧室143内热能较大时，能够为第一燃烧室141补充热能。

其中，第一调风室142设有第一热烟气出口，第一外筒1211靠近第一出料装置122的一侧的顶部设有第一热烟气进口12111，通过第一热烟气出口和第一热烟气进口12111连通第一调风室142和第一外筒1211。如此，300～500℃的热烟气经第一调风室142抵至干燥机121的第一外筒1211和第一内筒1212之间，对第一内筒1212的内部的混合物进行间接加热。

其中，第二调风室144设有第二热烟气出口，第二外筒1311靠近第二出料装置132的一侧的顶部设有第二热烟气进口13111，通过第二热烟气出口和第二热烟气进口13111连通第二调风室144和第二外筒1311。如此，750～800℃的热烟气经第二调风室142抵至碳化机131的第二内筒1312和第二外筒1311之间，对第二内筒1312的内部的混合物进行间接加热。

第一燃烧室141还设有第一热源入口，通过第一热源入口为第一燃烧室141添加热源。第二燃烧室143还设有第二热源入口。通过第二热源入口为第二燃烧室143添加热源。热源包括：生物质、干馏气、煤油等。第一调风室142还设有第一二次风入口，通过第一二次风入口连接风机，进而能够为第一调风室142鼓入风源。第二调风室144还设有第二二次风入口，通过第二二次风入口连接风机，进而能够为第二调风室144鼓入风源。

参照图1和图4，所述系统还包括干馏气处理单元150，干馏气处理单元150包括干馏气处理器。干馏气处理器设有第一干馏气入口，第二出料装置133的顶部设有第一干馏气出口1331，通过第一干馏气入口和第一干馏气出口1331连通干馏气处理器和第二出料装置133。混合物经碳化机131处理，还会形成干馏气。干馏气经第二出料装置133进入干馏气处理器。干馏气处理器能够对干馏气进行除尘、降温以及去除混入干馏气中的酸性气体。干馏气处理器还设有第二干馏气出口，第二燃烧室143设有第二干馏气入口，通过第二干馏气出口和第二干馏气入口连通干馏气处理器和第二燃烧室143。如此，经干馏气处理器处理后的干馏气能够作为第二燃烧室143的热源进入第二燃烧室143，有效提高了资源的利用率。

参照图1、图3和图4，第二外筒1311远离第二出料装置133的一侧的顶部设有第一回用风出口13111，第一外筒1211靠近第一出料装置123的一侧的底部设有第一回用风入口12113，通过第一回用风出口13111和第一回用风入口12113连通第一外筒1211和第二外筒1311。如此，750～800℃的热烟气抵至碳化机131的第二内筒1312和第二外筒1311之间，对第二内筒1312的内部的混合物进行间接加热后，将热烟气的温度控制在300～350℃，然后通过第一回用风出口13111和第一回用风入口12113抵至干燥机121的第一外筒1211和第一内筒1212之间，作为补充热能对第一内筒1212内的混合物进行间接加热，实现了能量的耦合与集成，提高了热能的利用率，有效节约成本。另外，第一外筒1211远离第一出料装置123的一侧的顶部设有第二回用风出口12111，第一进料装置122远离第一外筒1211的一侧设有第二回用风入口1222，通过第二回用风出口12111和第二回用风入口1222连通第一外筒1211和第一进料装置122。如此，第一外筒1211和第一内筒1212之间的热烟气通过第一进料装置122能够进入第一内筒1212的内部，能够对第一内筒1212内的混合物直接接触，进而实现直接加热，大大提高了干燥效率。

参照图3和图5，所述系统还包括尾气处理单元160，尾气处理单元160包括尾气处理器。尾气处理器的一端设有尾气入口，另一端设有尾气出口。第一出料装置123的顶部设有第三回用风出口1231，通过第三回用风出口1231和尾气入口连通第一出料装置123和尾气处理器。热烟气流经第一内筒1212进入第一出料装置123，将热烟气的温度控制在120～150℃后，作为尾气经第三回用风出口1231和尾气入口进入尾气处理器。尾气处理器对尾气进行降温、除尘以及除化学杂质等处理后排出。

在其他一些实施例中，热烟气流经第一内筒1212进入第一出料装置123，将热烟气的温度控制在120～150℃后，作为回用风经第三回用风出口1231进入第一调风室142，在第一调风室142得以利用。

参照图6，作为本发明一种污泥返混处理方法一具体实施例，所述方法包括将污泥和干料进行预混合s1000，对所述预混合之后的产物进行干燥处理s2000，对所述干燥处理之后产物进行碳化处理s3000。

具体地，将污泥和干料进行预混合s1000是将含水率为55％～65％的污泥和含水率为10％～35％的干料进行翻抛、搅拌和通风供养，使它们充分混合均匀。对所述预混合之后的产物进行干燥处理s2000是在200℃条件下，持续对所述预混合之后的产物进行干燥处理，处理时间为0.5～1小时。进而使得所述预混合之后的产物的含水率降至20％。对所述干燥处理之后产物进行碳化处理s3000是在常压且绝氧的条件下，使用800℃的高温对所述干燥处理之后产物持续加热30分钟。

在本发明一具体实施例中，将污泥和干料进行预混合s1000包括将所述污泥和所述干料按照质量比值为1～1.5进行预混合。当干料为生物炭时，含水率为60％的污泥和含水率为10％的生物炭按照质量比至为1进行所述预混合。当干料为玉米秸秆时，含水率为60％的污泥和含水率为11％的玉米秸秆按照质量比至为1.5进行所述预混合。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、“一个具体实施例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。