一种太阳能污泥干化结合污泥堆肥的处理方法及设备与流程

本发明涉及污泥处理技术领域，具体来说是一种太阳能污泥干化结合污泥堆肥的处理方法及设备。

背景技术：

太阳能污泥干化是指利用太阳能为主要能源对污泥进行干化处理。该工艺借助传统的温室干燥技术，并结合当代自动化控制技术，以应用于污泥处理领域，主要目的是利用太阳能这种清洁能源作为污泥干化的主要能量来源。太阳能污泥处理干化技术与传统的热干化技术相比，其优点主要在于：能耗小、运行管理费用低、系统运行稳定安全、温度低、灰尘产生量小，利用可再生能源太阳能作为主要能源来源，能满足可持续发展的需求。

而污泥堆肥是将污泥按照一定比例与各种添加剂混合，利用污泥中的好氧微生物进行污泥好氧发酵，在好氧的情况下使有机物转化为腐殖质的过程。堆肥有两个主要优点：一是可以把令人讨厌的废弃物转变为易于处理的物料；二是能创造有价值的商品即堆肥产品。

而在利用堆肥技术对含水率高的污泥进行堆肥时一直面临一个很紧迫的问题，即含水率高的污泥不能实现造粒，必须在污泥里掺杂一些含水率低的有机质降低污泥的含水率便于对污泥实现造粒，其成本较高且处理不够便捷。

此外，在通过太阳能进行污泥干化的过程中，温度和湿度是决定污泥干化产量的重要因素，而在常见的气候条件下，污泥处理效率在梅雨季节或是冬季时会产生较大的下降，而污泥每天的产量是近似的，因此在建设太阳能污泥干化大棚时需要按照每日最小处理量来建设，这样会造成大量的资源浪费。

太阳能干化大棚内的水气要及时排出才能够确保后续的蒸发和干化能力，一般的通风量是大棚体积的3-5倍/小时。而通风过的后续气体往往需要除臭，这么大的通风量后续除臭的投资和运行成本都特别高。所以目前太阳能干化工艺使用地区仅局限于西北太阳辐射强和空气干燥地区使用。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种太阳能污泥干化结合污泥堆肥的处理方法，将太阳能污泥干化和除湿加热系统以及污泥堆肥装置相结合，使得太阳能污泥干化效率更加稳定，能适用与温度较低和湿度较大的地区，且将太阳能污泥干化和污泥堆肥相结合，更经济、便捷，易于实现。

为了实现上述目的，设计一种太阳能污泥干化结合污泥堆肥的处理方法，所述的方法包括如下步骤：s1.在太阳能干化大棚内通过太阳能污泥干化方法对污泥进行预干化；s2.对干化后的污泥进行堆肥发酵。

优选地，所述步骤s1之后还设有以下步骤：s1.5将太阳能污泥干化方法生成的湿热空气通过除湿加热系统重新导入太阳能干化大棚。

优选地，所述步骤s2中还包括以下步骤：s1.51将高湿空气导入蒸发器中，冷媒通过膨胀阀膨胀吸热，对蒸发器内的湿热空气冷凝，冷凝水和湿冷空气直接进入冷凝器，冷凝器排出冷凝水；s1.52冷媒通过压缩机压缩做工后升温，升温后的冷媒进入冷凝器中，将湿冷空气升温变为干热空气，再将干热空气重新导入太阳能干化大棚。

优选地，在步骤s1.5之后还包括步骤s1.6.将预干化的污泥翻抛，与所述干热空气接触干化，将干化后的污泥输送出太阳能干化大棚。

优选地，在所述步骤s2后还包括以下步骤：s3.重复进行步骤s1～s2，将所有污泥干化完成后，对太阳能干化大棚内的空气除臭后排出。

本发明还包括一种用于所述的太阳能结合除湿加热系统的污泥干化方法的处理设备，包括太阳能污泥干化大棚和除湿加热系统，所述除湿加热系统用于将所述太阳能污泥干化大棚内生成的湿空气进行除湿加热，并重新接入所述太阳能污泥干化大棚内，所述太阳能污泥干化大棚内设有污泥运输装置，所述的污泥运输装置上依次设有污泥干化造粒区和污泥混合区，在污泥混合区的起始处上侧还设有有机物输送机，以用于将有机物输送至污泥的上方，所述的污泥运输装置的末端设有污泥堆肥发酵槽以作为污泥堆肥发酵区，沿污泥堆肥发酵槽底部设有成组的穿孔管，所述的穿孔管与风机相连以在污泥发酵的过程中不断向污泥条剁内鼓入空气，污泥堆肥发酵区内还设有翻抛设备。

优选地，所述除湿加热系统包括蒸发器，膨胀阀、冷凝器和压缩机，所述大棚内的湿空气进入蒸发器，冷媒通过膨胀阀对湿空气进行冷凝，再通过压缩机对冷凝后的空气加温，使得湿空气经过除湿加热系统后变为高温干空气。

优选地，所述太阳能污泥干化大棚内设有污泥翻抛机，所述污泥翻抛机用于使大棚内的污泥充分接触空气。

优选地，所述污泥翻抛机下方设有热风穿流管，所述热风穿流管与所述除湿加热系统连接。

优选地，还包括与所述太阳能污泥干化大棚连接的外排除臭系统，用于处理太阳能污泥干化过程中产生的臭气。

本发明同现有技术相比，将太阳能污泥干化和除湿加热系统相结合，实现了一种更为经济、便捷，且效率更为稳定的污泥处理方法，其优点在于：

1、通过在太阳能干化大棚内增加除湿加热系统，提高了整个大棚的干化能力，大大的减少了土地占用，可以大大减少太阳能污泥干化线数量，节约了投资和后期维护保养费用，并能使太阳能污泥干化技术可以广泛的应用于气候不同的地域。

2、可以大大减少太阳能污泥干化线数量，节约了投资和后期维护保养费用。

3、可以让太阳能污泥干化在冬季和阴雨天气的时候依然可以有正常的处理能力，让系统更好的匹配来泥的处理量需求。这样就不需要污泥储存系统。也不用担心湿污泥堆放厌氧发臭了。

4、在大棚内采用了除湿循环加热系统，去除水气的同时大大的节约了使用能源。一般的低温除湿污泥干化技术，换热器损坏，不仅要停产，而且更换时要打开罩子，后续密封会不够严密，会造成臭气外溢。本技术中，如果换热器或者压缩机故障了，需要检修或更换时，由于在大棚内部，而且大棚有巨大的干化缓冲能力，不仅产能不会受影响，而且不存在臭气外溢的风险。

5、在干化大棚内让湿空气循环除湿加热，就不需要大量外排湿空气来把水分带走了，整个外排气体和除臭量大大降低，这样不仅外排设备和除臭设备投资以及运行成本大大降低，而且随着排出系统湿空气带走的热量也大大降低了，节约总的热能需求。

6、传统堆肥需要木屑、蘑菇土、秸秆等辅料，这样的原料不仅成本高，而且来源受限。本发明提出的复合工艺对辅料含水率没有要求，剩余的瓜果蔬菜，甚至厨余垃圾都是好的原料，原料来源广泛，不仅不需要成本，还可以收取补贴。

7、本发明技术还为城市有机垃圾(城市园林树叶，餐厨垃圾，畜禽粪便)提供了好的处理渠道。

8、本发明技术采用了创新的思路，全程采用自动化运行，工艺简单，运行稳定，节省了人员劳动强度，特别适合小型污水厂，不仅实现了污泥的减量化，更是实现了资源化，而且还能协同处理城市的其他有机垃圾，变废为宝，堆肥后的产物可以用于土地改良，绿化营养土等。

9、利用太阳能干化大棚的不同功能段，巧妙合理的对不同工段进行了强化。有机垃圾在干化工段添加，实现了充分混合，将干污泥的出泥料斗和堆肥条垛结合成一体，节约了场地和污泥转运周期。

10、污泥在太阳能污泥干化大棚内的发酵槽内发酵，大棚具有温室效应，能加快污泥发酵速度，缩短污泥成熟时间。

附图说明

图1是本发明中太阳能污泥干化结合污泥堆肥的处理设备的结构示意图；

图2是本发明中除湿加热系统的结构示意图；

图3是本发明中太阳能污泥干化结合除湿加热系统的处理设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，这种装置及方法的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，其示出了一种用于太阳能污泥干化结合污泥堆肥的处理方法的处理设备，包括太阳能污泥干化大棚，所述的太阳能污泥干化大棚内设有污泥运输装置，所述的污泥运输装置内设有翻抛机和除湿风机，所述的翻抛机用于翻抛和移动污泥及有机物和污泥的混合物，所述的污泥运输装置上依次设有污泥干化造粒区和污泥混合区，在污泥混合区的起始处上侧还设有有机物输送机，以用于将有机物输送至污泥的上方，所述的污泥运输装置的末端设有污泥堆肥发酵槽以作为污泥堆肥发酵区，沿污泥堆肥发酵槽底部设有成组的穿孔管，所述的穿孔管与风机相连以在污泥发酵的过程中不断向污泥条剁内鼓入空气，污泥堆肥发酵区内还设有翻抛设备。此外，在所述的污泥堆肥发酵槽底端中部设有营养土输送机，以将沿污泥堆肥发酵槽内的物料送至大棚外。

如图3所示，其示出了一种用于太阳能污泥干化结合除湿加热系统的处理方法的处理设备，包括太阳能污泥干化大棚和除湿加热系统，所述的太阳能污泥干化大棚内设有污泥运输装置和污泥翻抛机，所述的污泥翻抛机设置在污泥运输装置中间，所述污泥运输装置用于将污泥送入和送出所述太阳能污泥干化大棚，所述的翻抛机用于翻抛和移动污泥，所述污泥翻抛机的下方设有热风穿流管，所述热风穿流管与除湿加热系统连接，以用于将除湿加热系统产生的干燥热风输送至污泥的下方，此外，在所述的太阳能污泥干化大棚上还设有外排除臭系统，用于处理太阳能污泥干化过程中产生的臭气。

如图2所示，其示出了本发明中的除湿加热系统，该系统包括蒸发器，膨胀阀、冷凝器和压缩机，其中空气直接从蒸发器进入冷凝器，用于对空气进行除湿加温的冷媒在所述蒸发器，膨胀阀、冷凝器和压缩机中依次循环，所述大棚内的湿空气进入蒸发器，冷媒通过膨胀阀对湿空气进行冷凝，再通过压缩机对冷凝后的空气加温，使得湿空气经过除湿加热系统后变为高温干空气。其中所述初始加热系统可以外接在所述太阳能污泥干化大棚外部，也可以直接安装在所述太阳能污泥干化大棚内。

实施例1

本实施例中示出一种太阳能污泥干化结合污泥堆肥的处理方法，结合图1所示，其主要包括如下几个步骤，即进泥----翻抛----返混----干化----添加其他有机垃圾----发酵堆肥---出料。

首先，进泥、翻抛、返混、干化即为在污泥干化造粒区进行的整套干化流程，含水率约80％左右的污泥被输送装置送入太阳能污泥干化大棚，污泥在翻抛机的翻抛作用下不断向前翻抛移动，太阳能污泥大棚里布置有除湿风机，污泥在除湿风机和大棚温室效应的作用下水份不断蒸发，含水率不断降低，同时污泥在翻抛机的翻抛作用下待含水率降至60％左右时可实现造粒，翻抛机自带造粒功能，造粒后的污泥在连续的翻抛作用下含水率可降至35％左右，干化到此程度的污泥颗粒度良好，此时预干化完成。

预干化完成后，污泥进入污泥混合区，大棚此位置处布置了一台有机垃圾输送机，送入大棚内的有机垃圾含水率控制在60％左右，含水率高的有机垃圾落入大棚内之后会堆在含水率低的污泥上面，翻抛机继续对污泥翻抛，含水率低的污泥和含水率高的有机污泥在翻抛机的作用下继续混合并前进，最终含水率可达到45％左右。

在干化大棚末端沿着翻抛机主轴方向布置有污泥堆肥发酵槽，此发酵槽贯穿了整个大棚，翻抛机继续往前翻抛的时候将含水率45％左右的污泥翻入污泥堆肥发酵槽内。污泥翻抛机来回行走几个行程，污泥发酵槽内的污泥不断堆高直至满仓。此时进入污泥发酵槽内的污泥是颗粒度很好的干污泥裹着含水率60％左右的有机污泥，这种污泥进入料仓后能架桥，污泥颗粒与颗粒间是存在间隙的，空气能在料仓内部流通，沿着污泥发酵料仓底部布置有成组的穿孔管，穿孔管与风机连接在一起，污泥发酵的过程中不断向污泥条剁内鼓入空气，加之污泥大棚有温室效应，内部气温比较高，在高温和不断鼓入空气的双重作用下进一步促进料仓内的污泥降解发酵。

此外，考虑到堆肥的过程中污泥发酵料仓内的污泥也需要定期翻抛，还能沿着污泥发酵槽的长度方向布置能够翻抛污泥的机器人，此机器人可以沿着整个堆积的污泥条剁移动，机器人前端安装了翻抛滚轮，条剁内的污泥需要翻抛时此机器人能将前端的翻抛滚轮伸入堆积的污泥内部实现翻抛。

污泥在料仓内停留5天左右待全部污泥发酵完成后含水率降至35％，之前含水率较高的有机污泥已全部降解成了富含腐蚀殖质的营养土，此时布置在料仓底部的营养土输送机启动，将料仓内的物料送至大棚外。

实施例2

本实施例中示出一种太阳能污泥干化结合除湿加热系统的处理方法，以替代实施例1中的除湿风机，结合图2和图3所示，其主要包括如下几个步骤，即进泥----预干化----湿空气除湿加热----翻抛----干化----出料----除臭。

首先，进泥、预干化即为在太阳能污泥干化大棚内进行的整套干化流程，含水率约80％左右的污泥被送入太阳能污泥干化大棚，干化意味将污泥中的水份转化成蒸汽进入空气。为了克服或消除各种水份结合力，必须输入能量形成蒸发驱动力，这里的蒸发驱动力是指污泥中水蒸发压力和空气水蒸发压力之间的差值。空气是各种气体的混合物，其中含有水蒸气，一般称为空气湿度。如果污泥温度高(内部较大的水蒸发压力)和空气干燥(外部较小的水蒸发压力)，则可以获得最大的水蒸发效果。预干化后的污泥颗粒度良好，此时预干化完成。

预干化完成后，由于预干化污泥而产生的具有较高温度且含水量较高的湿空气将直接从太阳能污泥干化大棚内抽入除湿加热系统，经过除湿加热后的干热空气再次对预干化污泥进一步干化。

为了提高干化效率，在干化大棚内设置有翻抛机，所述污泥沿翻抛机主轴方向移动，所述翻抛机贯穿了整个大棚，翻抛机下方设有热风穿流管，吹出所述除湿加热系统产生的干热空气，翻抛机继续往前翻抛，直至污泥运输装置将其送出大棚。

能够吸收水分的能力被称之为非饱和程度或吸水能力。只要空气还有吸水能力，即使在晚上、下雨期间，仍然能够在装置内进行干化处理，只是在有太阳时干化速度要快得多。太阳能干化方法进行预干化的主要目的是通过太阳辐射能量和空气非饱和程度，将污泥中的水蒸发出来。由于气候因素和环境湿度是不可控的，因此为了更好的解决不同气候因素和环境湿度条件下仅采用预干化方法的处理能力波动太大和通风气体量过大两个困难问题，提出将大棚内部的高湿空气抽出后通过除湿机的技术将其中的湿气去掉，让空气变成干空气回到大棚内，这样就不需要从大棚排出大量的湿空气来带走水气了，后续除臭的气量也大大减小，整个带出系统的热量也大大减少。而且在去除湿气的同时，除湿机会把压缩做工的热量传递给干空气进一步加热大棚内空气热量，减少对外部热源依赖，提高干化能力。有了除湿加热系统，可以让干化能够力很好的匹配污水厂的产力量，不需要额外的湿污泥储存调节系统。

除湿加热系统的工作原理为：将湿空气从大棚内抽出后进入蒸发器，以抽出的湿空气为83.5％相对湿度和35度的温度举例，冷媒经过膨胀阀到达蒸发器后，压缩后的冷媒突然膨胀吸收大量的热，使得蒸发器的表面温度降低，湿空气遇到低温的蒸发器表面会过饱和，此时空气温度为25度，相对湿度为100％的饱和低温湿空气，形成露点效应，部分水蒸气凝结成水排出，同时将空气通入冷凝器。膨胀后的冷媒经过压缩机做工压缩后再次升温，高温高压的冷媒通过冷凝器后变成中温中压，得到冷却的同时将热量传递给饱和的低温湿空气，饱和低温湿空气水分排出吸热后变成了高温的干空气(60度，16％相对湿度)。这些干空气再次进入大棚，可以再次吸收污泥中的水分，完成干化工作。

完成干化后，外排除臭系统仅需要将一直在大棚内循环的空气进行除臭即可，相比较于每小时处理3～5倍大棚体积的臭气，外排除臭系统的工作压力大大减小。同时生成产物可以进入如上述实施例1中的污泥发酵料仓内，进行污泥堆肥操作。