公布日：2023.12.26
申请日：2023.11.09
分类号：C02F11/13(2019.01)I;C02F11/123(2019.01)I;C02F11/147(2019.01)I;C02F3/00(2023.01)I;C02F3/12(2023.01)I;C02F3/28(2023.01)I;C10B53/00(2006.01)I;B02C19/
00(2006.01)I;B02C23/16(2006.01)I
摘要
本发明公开了一种附带深度脱水功能的污泥处理装置及干化炭化方法，涉及污泥处理处置及资源化利用技术领域，包括污水处理装置、污泥一次脱水装置、污泥干化装置和污泥炭化装置，所述污泥处理装置包括污泥深度脱水装置和粉碎筛分装置，所述污泥深度脱水装置包括污泥调理模块和高压带机脱水模块，所述污泥调理模块一侧与脱水装置相连接，所述污泥调理模块的另一侧与高压带机脱水模块相连接，所述高压带机脱水模块的底部与污泥干化装置相连接。本发明具通过污水处理装置、污泥一次脱水装置、污泥深度脱水装置、污泥干化装置、污泥炭化装置和粉碎筛分装置的设置，降低污泥含水率，提高污泥的热值，减少后端干化炭化规模，降低碳排放。
权利要求书
1.一种附带深度脱水功能的污泥干化炭化方法，其特征在于：该污泥干化炭化方法包括如下步骤：S1、污水处理；S2、污泥脱水；S3、污泥干化；S4、污泥炭化；S5、粉碎筛分。
2.根据权利要求1所述的一种附带深度脱水功能的污泥干化炭化方法，其特征在于：步骤S1包括如下具体步骤：S101、采用生物法、生物膜法或厌氧生物法对污水进行处理，使污水中沉底出污泥；步骤S3包括如下具体步骤：S301、利用高温低湿空气与污泥进行直接或者间接热交换，对步骤S2处理后的污泥进行干化处理；步骤S4包括如下具体步骤：S401、利用高温低氧或者无氧气体对步骤S301干化后污泥在炭化炉中进行直接或者间接传热，实现污泥炭化；步骤S5包括如下具体步骤：S501、将污泥炭化固体产物进行粉碎，并按照不同目数要求进行筛分。
3.根据权利要求2所述的一种附带深度脱水功能的污泥干化炭化方法，其特征在于：步骤S2包括如下具体步骤：S201、对污水沉淀出的污泥进行脱水，往污泥中添加絮凝剂，将污泥含水率从99％左右降低至80％左右；S202、向步骤S201处理后的污泥中添加调理剂和骨架剂，将污泥与调理剂和骨架剂进行均匀混合；S203、对步骤S202处理后的污泥进行脱水处理，同时添加炭粉，将污泥含水率从80％左右降低至55％～60％。
4.根据权利要求2所述的一种附带深度脱水功能的污泥干化炭化方法，其特征在于：步骤S2包括如下具体步骤：S201、对污水沉淀出的污泥进行脱水，往污泥中添加絮凝剂，将污泥含水率从99％左右降低至80％左右；S202、向步骤S201处理后的污泥中添加调理剂，将污泥与调理剂进行均匀混合；S203、对步骤S202处理后的污泥进行脱水处理，不添加炭粉，将污泥含水率从80％左右降低至65％～70％。
5.一种附带深度脱水功能的污泥处理装置，包括污水处理装置(1)、污泥一次脱水装置(2)、污泥干化装置(4)和污泥炭化装置(5)，其特征在于：所述污泥处理装置包括污泥深度脱水装置(3)和粉碎筛分装置(6)；所述污泥深度脱水装置(3)包括污泥调理模块(301)和高压带机脱水模块(302)，所述污泥调理模块(301)，所述污泥调理模块(301)一侧与污泥一次脱水装置(2)出口相连接，所述污泥调理模块(301)的另一侧与高压带机脱水模块(302)出口相连接，所述高压带机脱水模块(302)的出口与污泥干化装置(4)相连接；所述污泥一次脱水装置(2)的一侧设置有污水处理装置(1)，所述污泥一次脱水装置(2)的另一侧设置有污泥深度脱水装置(3)，所述污泥深度脱水装置(3)位于污泥干化装置(4)的一侧，所述污泥干化装置(4)远离污泥深度脱水装置(3)的一侧设置有污泥炭化装置(5)，所述粉碎筛分装置(6)位于污泥炭化装置(5)的一侧，所述粉碎筛分装置(6)与污泥炭化装置(5)之间安装有传输带，污泥炭化装置(5)将炭化的污泥由传输带送入粉碎筛分装置(6)。
6.根据权利要求5所述的一种附带深度脱水功能的污泥处理装置，其特征在于：所述污泥调理模块(301)包括U型筒体(3014)，所述U型筒体(3014)的顶部设置有加料口(3011)，所述加料口(3011)的一侧设置有加药口(3012)，所述U型筒体(3014)的内壁设置有搅拌轴(3013)，所述搅拌轴(3013)包括右侧搅拌轴(30131)和左侧搅拌轴(30132)，所述右侧搅拌轴(30131)的一端设置有右侧搅拌叶片(30133)，所述左侧搅拌轴(30132)的一端设置有左侧搅拌叶片(30134)；所述高压带机脱水模块(302)包括进料口(3021)，所述进料口(3021)的底部设置有三轴布料装置(3022)，所述三轴布料装置(3022)的底部设置有下滤布张紧装置(30232)，所述下滤布张紧装置(30232)的一侧设置有下滤布纠偏装置(30242)，所述下滤布纠偏装置(30242)的顶部设置有上滤布张紧装置(30231)，所述上滤布张紧装置(30231)的一侧设置有上滤布纠偏装置(30241)，所述上滤布纠偏装置(30241)远离上滤布张紧装置(30231)的一侧设置有上滤布清洗装置(30251)，所述下滤布纠偏装置(30242)远离下滤布张紧装置(30232)的一侧设置有下滤布清洗装置(30252)，所述上滤布清洗装置(30251)的底部设置有压滤辊筒装置(3026)，所述上滤布清洗装置(30251)的顶部设置有滤布驱动装置(3027)，所述压滤辊筒装置(3026)的外壁缠绕设置有上滤布(30281)和下滤布(30282)。
7.根据权利要求5所述的一种附带深度脱水功能的污泥处理装置，其特征在于：所述粉碎筛分装置(6)包括粉碎机构(601)和筛分机构(602)，所述粉碎机构(601)的底部与筛分机构(602)相连接，所述粉碎机构(601)包括罐体(60101)，所述罐体(60101)的底部与筛分机构(602)相连接，所述罐体(60101)的顶部设置有进料斗(60102)，所述罐体(60101)的一侧设置有电机(60103)，所述电机(60103)的输出轴设置有动力转杆(60104)，所述动力转杆(60104)与罐体(60101)内壁相连接，所述转杆(60104)的一端设置有粉碎转盘(60105)，所述粉碎转盘(60105)的一侧设置有活动转盘(60107)。
8.根据权利要求7所述的一种附带深度脱水功能的污泥处理装置，其特征在于：所述活动转盘(60107)远离粉碎转盘(60105)的一侧设置有定位机构(60106)，所述罐体(60101)的底部设置有滤网(60108)，所述滤网(60108)的内侧与粉碎转盘(60105)相连接。
9.根据权利要求7所述的一种附带深度脱水功能的污泥处理装置，其特征在于：所述粉碎转盘(60105)包括连接套筒(601051)，所述连接套筒(601051)的内壁与动力转杆(60104)相连接，所述连接套筒(601051)的外壁设置有动力转盘(601052)，所述动力转盘(601052)的一侧开设有通孔(601053)，所述动力转盘(601053)的外壁设置有固定凸块(601054)，所述定位机构(60106)包括定位套筒(601061)，所述定位套筒(601061)的内壁与动力转杆(60104)相连接，所述定位套筒(601061)的外壁开设有滑槽(601062)，所述定位套筒(601061)的外壁设置有伸缩套筒(601063)，所述伸缩套筒(601063)的内壁设置有弹簧(601064)，所述活动转盘(60107)包括限位套筒(601071)，所述限位套筒(601071)的内壁通过滑槽(601062)与定位套筒(601061)卡接，所述限位套筒(601071)的外壁设置有挤压转盘(601072)，所述挤压转盘(601072)的外壁设置有挤压凸块(601073)。
10.根据权利要求5所述的一种附带深度脱水功能的污泥处理装置，其特征在于：所述筛分机构(602)包括箱体(60201)，所述箱体(60201)与罐体(60101)相连接，所述箱体(60201)的底部设置有出料斗(60202)，所述箱体(60201)的一侧设置有分料口(60203)，所述箱体(60201)的另一侧设置有振筛模组(60204)，所述箱体(60201)的内壁设置有分筛网(60205)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种附带深度脱水功能的污泥处理装置及干化炭化方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种附带深度脱水功能的污泥干化炭化方法，该污泥干化炭化方法包括如下步骤：
S1、污水处理；
S2、污泥脱水；
S3、污泥干化；
S4、污泥炭化；
S5、粉碎筛分。
步骤S1包括如下具体步骤：
S101、采用生物法、生物膜法或厌氧生物法对污水进行处理，使污水中沉底出污泥，对污水中的污泥进行沉降，降低污水中污泥的含量，随后将污水底部的污泥进行集中处理；
步骤S3包括如下具体步骤：
S301、利用高温低湿空气与污泥进行直接或者间接热交换，对步骤S2处理后的污泥进行干化处理，通过污泥干化装置，对污泥进行干化燃烧，通过燃烧形成高温低湿空气，并将其与高压带机脱水模块处理后的污泥在干化炉中进行直接或者间接热交换，干化后污泥温度升高含水率降低。
步骤S4包括如下具体步骤：
S401、利用高温低氧或者无氧气体与步骤S301干化后污泥在炭化炉中进行直接或者间接传热，实现污泥炭化，污泥炭化装置包含污泥炭化燃烧器、炭化炉、尾气处理装置，燃烧器对干化后的污泥进行加热色号是耐高温，炭化炉降低污泥燃烧环境的氧气含量，构成低氧的炭化环境，尾气处理装置对污泥炭化产生的有害气体进行处理。
步骤S5包括如下具体步骤：
S501、将污泥炭化固体产物进行粉碎，并按照不同目数要求进行筛分，对炭化的污泥进行充分粉碎，随后将炭粉筛分为不同目数，根据炭粉的目数进行回收利用。
步骤S2包括如下具体步骤：
S201、对污水沉淀出的污泥进行脱水，往污泥中添加絮凝剂，将污泥含水率从99％左右降低至80％左右，絮凝剂为聚丙烯酰胺(PAM)，对污泥中的水体进行初步脱水，降低后续加工的工作压力和工作量；
S202、向步骤S201处理后的污泥中添加调理剂和骨架剂，将污泥与调理剂和骨架剂进行均匀混合，通过污泥调理模块将污泥与调理剂和骨架剂进行均匀混合，实现污泥胞外聚合物(EPS)破壁，释放胞内水，提高污泥的不可压缩性；
S203、对步骤S202处理后的污泥进行脱水处理，同时添加炭粉，将污泥含水率从80％左右降低至55％～60％。
步骤S2包括如下具体步骤：
S201、对污水沉淀出的污泥进行脱水，往污泥中添加絮凝剂，将污泥含水率从99％左右降低至80％左右，絮凝剂为聚丙烯酰胺(PAM)，对污泥中的水体进行初步脱水；
S202、向步骤S201处理后的污泥中添加调理剂，将污泥与调理剂进行均匀混合；
S203、对步骤S202处理后的污泥进行脱水处理，不添加炭粉，将污泥含水率从80％左右降低至65％～70％。
一种附带深度脱水功能的污泥处理装置，包括污水处理装置、污泥一次脱水装置、污泥干化装置和污泥炭化装置；
所述污泥处理装置包括污泥深度脱水装置和粉碎筛分装置；
所述污泥深度脱水装置包括污泥调理模块和高压带机脱水模块，所述污泥调理模块，所述污泥调理模块一侧与污泥一次脱水装置出口相连接，所述污泥调理模块的另一侧与高压带机脱水模块进口相连接，所述高压带机脱水模块的出口与污泥干化装置相连接；
所述污泥一次脱水装置的一侧设置有污水处理装置，所述污泥一次脱水装置的另一侧设置有污泥深度脱水装置，所述污泥深度脱水装置位于污泥干化装置的一侧，所述污泥干化装置远离污泥深度脱水装置的一侧设置有污泥炭化装置，所述粉碎筛分装置位于污泥炭化装置的一侧，所述粉碎筛分装置与污泥炭化装置之间安装有传输带，污泥炭化装置将炭化的污泥由传输带送入粉碎筛分装置。
所述污泥调理模块包括U型筒体，所述U型筒体的顶部设置有加料口，所述加料口的一侧设置有加药口，所述U型筒体的内壁设置有搅拌轴，所述搅拌轴包括右侧搅拌轴和左侧搅拌轴，所述右侧搅拌轴的一端设置有右侧搅拌叶片，所述左侧搅拌轴的一端设置有左侧搅拌叶片；
所述高压带机脱水模块包括进料口，所述进料口的底部设置有三轴布料装置，所述三轴布料装置的底部设置有下滤布张紧装置，所述下滤布张紧装置的一侧设置有下滤布纠偏装置，所述下滤布纠偏装置的顶部设置有上滤布张紧装置，所述上滤布张紧装置的一侧设置有上滤布纠偏装置，所述上滤布纠偏装置远离上滤布张紧装置的一侧设置有上滤布清洗装置，所述下滤布纠偏装置远离下滤布张紧装置的一侧设置有下滤布清洗装置，所述上滤布清洗装置的底部设置有压滤辊筒装置，所述上滤布清洗装置的顶部设置有滤布驱动装置，所述压滤辊筒装置的外壁缠绕设置有上滤布和下滤布；
污泥进入U型筒体，通过驱动装置驱动搅拌轴转动，将污泥与调理剂和骨架剂均匀混合，同时将混合后的混合物输送至出泥口，搅拌轴位于U型筒体内部，搅拌轴与驱动装置通过联轴器连接；
所述高压带机脱水模块一方面可实现污泥在滤布宽度方向上的均匀分布，形成滤布-污泥-滤布三明治夹心结构；另一方面通过辊筒的转动和滤布张力的施加实现对夹在滤布中间的污泥正向和切向的二维压滤，使污泥含水率从80％左右降低至55％～70％；
污泥均匀布料装置位于所述污泥进料口下方，采用三轴设计，实现将污泥均匀布置在下滤布的有效宽度上，上下滤布纠偏装置位于所述上下滤布清洗装置和上下滤布张紧装置之间，通过光电信号和气缸伸出缩回运动实现滤布自动检测和自动纠偏。
滤布张紧装置位于污泥进料口之前，确保污泥进入上下滤布并形成“三明治”结构后保持张力，所述上下滤布压滤辊筒装置，通过上下或者左右错开布置，上下滤布与污泥形成的“三明治”穿过所述滤布压滤辊筒装置，形成S型布置，并使污泥受到滤布张力转化而来的正向压力和切向剪切力，从而使污泥完成脱水减量；所述上下滤布驱动装置位于所述上下滤布清洗装置和所述上下滤布压滤辊筒装置之间，通过减速电机带动上下驱动辊轴，带动上下滤布运动，上下滤布清洗装置位于所述上下滤布驱动装置和上下滤布纠偏装置之间，通过扇形出水的喷嘴排列，实时对上下滤布进行冲洗，保证滤布的洁净程度，从而保证污泥脱水减量效果。
所述三轴布料装置由布料、辊轴和电机组成，辊轴的外壁与布料贴合，电机的输出轴与辊轴的中心转杆连接，启动电机带动辊轴转动，用于对污泥进行传送；
所述上滤布张紧装置和下滤布张紧装置由滤布、辊轴和液压缸组成，辊轴的外壁与滤布贴合，辊轴的两端与液压缸的输出端连接，通过伸缩液压缸调整滤布与辊轴外壁的张紧程度；
所述上滤布纠偏装置和下滤布纠偏装置由滤布、传感器、液压缸和辊轴组成，滤布缠绕在辊轴的外壁，液压缸设置在辊轴的两端，传感器设置在辊轴的两端，通过传感器对滤布在辊轴上转动的位置进行检测，在滤布向辊轴一端偏移后，伸缩液压缸带动辊轴进行偏转，调整滤布在辊轴上的位置；
所述上滤布清洗装置和下滤布清洗装置由水泵、喷头和水箱组成，水箱内存储有水体，水箱的顶部与水泵连通，水泵的一端与喷头连接，水泵将水箱中的水体由喷头喷出，通过喷头对滤布进行冲洗；
所述压滤辊筒装置由辊轴和滤布组成，多个辊轴交错排布，将滤布交错缠绕在辊轴的外壁，将两个滤布缠绕在同一辊轴的同一侧，使得两个滤布之间构成夹角，将污泥放入两滤布之间通过转动辊轴，将两滤布之间的污泥进行压滤；
所述滤布驱动装置由电机和辊轴组成，电机的输出轴与辊轴的中心轴连接，通过启动电机带动辊轴转动，为压滤辊筒装置提供动力。
所述粉碎筛分装置包括粉碎机构和筛分机构，所述粉碎机构的底部与筛分机构相连接，所述粉碎机构包括罐体，所述罐体的底部与筛分机构相连接，所述罐体的顶部设置有进料斗，所述罐体的一侧设置有电机，所述电机的输出轴设置有动力转杆，所述动力转杆与罐体内壁相连接，所述转杆的一端设置有粉碎转盘，所述粉碎转盘的一侧设置有活动转盘。通过电机带动动力转杆转动，使得动力转杆带动粉碎转盘顺着罐体的内壁转动，粉碎转盘与罐体的内壁贴合，同时粉碎转盘关于动力转杆倾斜设置，在转动的同时，粉碎转盘能够将沉积在罐体底部的炭粉扬起，保证炭化污泥的充分粉碎加工。
所述活动转盘远离粉碎转盘的一侧设置有定位机构，所述罐体的底部设置有滤网，所述滤网的内侧与粉碎转盘相连接。通过粉碎转盘转动配合一侧的活动转盘，将活动转盘与活动转盘之间的炭粉进行加工，活动转盘同样关于罐体的内壁倾斜设置，活动转盘通过定位机构相对罐体静止，使得粉碎转盘顺着活动转盘一侧环形移动，便于对炭粉的多层级均匀的挤压粉碎。
所述粉碎转盘包括连接套筒，所述连接套筒的内壁与动力转杆相连接，所述连接套筒的外壁设置有动力转盘，所述动力转盘的一侧开设有通孔，所述动力转盘的外壁设置有固定凸块。通过动力转盘一侧的通孔，便于罐体内炭化污泥向动力转盘两侧流动，便于粉碎筛分装置对炭化污泥的均匀加工。
所述定位机构包括定位套筒，所述定位套筒的内壁与动力转杆相连接，所述定位套筒的外壁开设有滑槽，所述定位套筒的外壁设置有伸缩套筒，所述伸缩套筒的内壁设置有弹簧。滑槽设置有若干个，相邻滑槽的同一端连通，定位套筒的内壁通过卡块与滑槽卡接，在粉碎转盘转动时，由于粉碎转盘倾斜设置，粉碎转盘的一侧推动活动转盘顺着滑槽滑动，同时压缩弹簧，同时在粉碎转盘转动对活动转盘产生转动摩擦力，活动转盘通过滑槽的同一端连通的槽口小角度转动，将炭粉推动至滤网上，同时减少炭粉在活动转盘一侧夹缝的残留。
所述活动转盘包括限位套筒，所述限位套筒的内壁通过滑槽与定位套筒卡接，所述限位套筒的外壁设置有挤压转盘，所述挤压转盘的外壁设置有挤压凸块。挤压凸块与固定凸块平行设置，粉碎转盘转动时，挤压凸块与固定凸块发生挤压，同时挤压凸块与固定凸块均经过圆角设置，在挤压凸块与固定凸块挤压过后，对活动转盘和粉碎转盘的表面产生振动，减少炭粉的粘黏，提高粉碎筛分装置的自清理能力。
所述筛分机构包括箱体，所述箱体与罐体相连接，所述箱体的底部设置有出料斗，所述箱体的一侧设置有分料口，所述箱体的另一侧设置有振筛模组，所述箱体的内壁设置有分筛网。经过滤网的炭粉掉落至分筛网上，分筛网设置为弧形，且分筛网关于水平面倾斜设置，通过振筛模组震动分筛网将分筛网上的炭粉进行筛分，分筛网设置有两个，关于箱体的内壁上下分布，两个分筛网的倾斜角度交错设置，通过分料口对炭粉进行收集，随后根据不同目数的炭粉进行回收利用。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
1、通过污水处理装置、污泥一次脱水装置、污泥深度脱水装置、污泥干化装置、污泥炭化装置和粉碎筛分装置的设置，降低污泥含水率，提高污泥的热值，减少后端干化炭化规模，降低投资和运行费用，降低建设过程和运行过程的碳排放水平，能够有效回用炭化产物，可作为污水处理过程中的碳源，亦可作为高压带机脱水过程中的骨架剂和干化炭化过程所需燃料，实现炭粉的内部循环利用，降低碳排放。
2、通过污泥深度脱水装置的设置，加速了污泥中水分的排出，提高了污泥排水效率，通过将污泥与调理剂和骨架剂进行均匀混合，实现污泥胞外聚合物破壁，释放胞内水，提高污泥的不可压缩性，便于本装置对污泥后续的炭化处理。
3、通过粉碎筛分装置的设置，提高了对炭化污泥的粉碎效率，节约了工作人员的操作时间，粉碎转盘转动对活动转盘产生转动摩擦力，活动转盘通过滑槽的同一端连通的槽口小角度转动，将罐体底部的炭粉推动至滤网上，同时减少炭粉在活动转盘一侧夹缝的残留，在挤压凸块与固定凸块挤压过后，对活动转盘和粉碎转盘的表面产生振动，减少炭粉的粘黏，提高本装置的自清理能力。
（发明人：魏宏斌;胡维杰;曹晶;阮燕霞;生骏;杨文文;张鹏飞;唐秀华;金则陈;刘立文）
