一种芬顿铁泥干燥系统及工艺与应用的制作方法

1.本发明属于芬顿铁泥处理技术领域，具体涉及一种芬顿铁泥干燥系统及工艺与应用。


背景技术：

2.公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
3.芬顿氧化工艺是一种经济高效的废水处理技术，具有氧化性强，成本低，常温常压下即可进行等优点，广泛应用于纺织、制药、造纸、垃圾处理、化工等行业。芬顿氧化反应在酸性条件下进行，在反应过程中fe
2
会被不断氧化成fe
3
，反应结束后加碱液将溶液调至中性或弱碱性，随后加入一定量的絮凝剂使fe
3
以fe(oh)3的形式沉淀，并通过过滤的方式将fe(oh)3与溶液分离，从而使工业废水得到有效处理。但过滤后的污泥中含有大量的重金属和难降解有机物属于工业危废，若直接排放会严重破坏生态环境。目前我国对芬顿铁泥的处理措施主要是填埋、干燥、堆肥、水泥基固化等。芬顿铁泥含水量极高，直接处置、利用会增加运输成本，增大铁泥处理量，而对芬顿铁泥预先进行干燥处理不仅可以有效去除芬顿铁泥中的难降解有机物，且铁泥的体积会大幅缩减，既为后续的运输及处理节约了成本，又为芬顿铁泥的资源化利用创造了条件。
4.现有技术中，针对芬顿铁泥的干燥处理一般采用干燥箱或普通流化床进行干燥，这种干燥方式容易产生结块现象，而且干燥过程中产生的大量vocs(挥发性有机物)会对尾气除尘、净化处理过程造成极大的负担，使整个干燥过程非常低效，因此，提供一种高效进行芬顿铁泥干燥的系统和工艺具有重要意义。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术的不足，本发明提供一种芬顿铁泥干燥系统及工艺，采用光催化反应器与振动流化床配合进行干燥，能够在针对芬顿铁泥进行深度干燥处理、避免结块的同时，对产生的vocs进行降解，光催化反应器的设置能够显著降低振动流化床内气量，降低了后处理过程的负荷，实现了芬顿铁泥的高效干燥处理。
6.为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种芬顿铁泥干燥系统，包括：造粒装置、振动流化床、光催化装置、干污泥存储仓；
7.所述振动流化床进料口与造粒装置连接，振动流化床出料口与干污泥存储仓连接；光催化装置置于振动流化床外箱体顶部，与振动流化床内部空间相连通。
8.本发明第二方面提供一种芬顿铁泥干燥工艺，具体步骤如下：
9.芬顿铁泥经造粒装置造粒粉碎后，送至振动流化床进行干燥，干燥时所产生的vocs被光催化装置持续降解，干燥后的芬顿铁泥由振动流化床底部出料口排出，输送至干污泥存储仓；振动流化床内的气体进入除尘装置，经除尘处理后，收集到的干粉输送至干污
泥存储仓，除尘后剩余的气体经尾气处理装置处理后排出系统。
10.本发明第三方面提供一种上述的芬顿铁泥干燥系统在废物资源化利用和材料领域的应用。
11.本发明的一个或多个实施方式至少具有以下有益效果：
12.(1)本发明采用振动流化床对芬顿铁泥进行干燥，既可以获得均匀的流化状态，提高热质传递强度及干燥效率，增大传热系数与相界面积，使边界层湍流程度增加，强化芬顿铁泥的干燥效果，又有助于减缓铁泥干燥过程中在热气流中不易分散及结块现象，获得更为均匀的干燥产品。
13.(2)本发明通过在振动流化床顶部安装光催化装置，利用光催化技术来有效降解芬顿铁泥干燥过程中所产生的vocs，振动流化床与光催化装置的配合作用有助于降低系统气量，相较于普通流化床干燥机，本发明中振动流化床内气量可降低70～80％，有效降低了旋风除尘器回收粉尘的负荷，实现干燥尾气分级处理，减轻了尾气处理装置的负担，提高了干燥效率。
附图说明
14.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
15.图1为本发明实施例1提供的芬顿铁泥干燥系统的示意图。
16.图2为本发明实施例1提供的vocs检测器的结构示意图。
17.图3为本发明实施例1提供的光催化装置的结构示意图。
18.图4是本发明实施例1提供的太阳能光照装置的结构示意图。
19.其中，1.料仓，2.输泥泵，3.输泥管，4.碎泥器，5.振动流化床内箱体，6.振动流化床外箱体，7.vocs检测器，8.热源进风口，9.振动电机、10.振簧、11.菲涅尔透镜、12.光照跟踪装置、13.控制器、14.伸缩电机、15.驱动反应器、16.光催化板、17.连架杆、18.太阳能电池板、19.蓄电池组、20.太阳能控制器、21.逆变器、22.紫外线灯、23.旋风除尘器，24.电除尘器，25.酸洗塔，26.碱洗塔，27.干污泥存储仓。
具体实施方式
20.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
21.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
22.正如背景技术所介绍的，现有技术中一般采用采用干燥箱或普通流化床进行干燥，这种干燥方式容易产生结块现象，而且干燥过程中产生的大量vocs(挥发性有机物)会对尾气除尘、净化处理过程造成极大的负担，使整个干燥过程非常低效。
23.为了解决如上的技术问题，本发明第一方面提供一种芬顿铁泥干燥系统，包括：造
粒装置、振动流化床、光催化装置、干污泥存储仓；
24.所述振动流化床进料口与造粒装置连接，振动流化床出料口与干污泥存储仓连接；光催化装置置于振动流化床外箱体顶部，与振动流化床内部空间相连通。
25.其中，
26.本发明采用振动流化床对芬顿赤泥进行干燥处理，原因在于：振动流化床底部热源进风口进入的烟气会将芬顿铁泥打散并进行流化加热，振动流化床的振动电机持续抛掷产生激振力，使芬顿铁泥沿固定方向跳跃前进，有效减少芬顿铁泥干燥过程中的结块现象。
27.在采用振动流化床对芬顿铁泥干燥过程中会产生大量的vocs，大多数vocs具有毒性、污染性及刺激性，对人体有很强的危害性，若直接排放会严重破环生态环境，造成空气污染。因此，本发明采用光催化技术与振动流化床配合作用，利用光能中的能量光子激发光催化剂内部形成羟基自由基和氧负离子，进而发生氧化还原反应，实现vocs的无毒化、无害化降解处理。
28.本发明将光催化装置与振动流化床连接，及时降解芬顿赤泥干燥过程中产生的vocs，能够防止干燥过程中产生的vocs排放到大气中造成环境污染。而之所以直接在振动流化床外箱体顶部设置，而非在振动流化床出气口设置，原因在于，在振动流化床干燥芬顿铁泥的同时将产生的vocs有效降解，能有助于降低芬顿铁泥系统中的气量，相较于普通流化床干燥机，本发明中振动流化床内气量可降低70～80％，这样能够显著降低后续对气体进行后处理时设备的负荷，进一步提高处理效率。
29.所述造粒装置用于获得细小的芬顿赤泥颗粒，从而在后续的振动流化床干燥处理时与热烟气接触的面积更大，干燥效果更好，实现高效干燥。作为优选的实施方式，造粒的粒径为：3～8mm，粒度太小易被气流夹带，粒度太大不宜流化。
30.在本发明的一个或多个实施方式中，所述造粒装置包括污泥仓、输泥泵、输泥管、碎泥器；污泥仓中的芬顿铁泥经输泥泵送至输泥管，再经由输泥管运输到碎泥器。
31.在本发明的一个或多个实施方式中，所述光催化装置包括：菲涅尔透镜、光催化板、连架杆、光照跟踪装置、控制器、伸缩电机、驱动反应器；
32.所述光照跟踪装置固定在菲涅尔透镜上，光催化板布置在菲涅尔透镜正下方；菲涅尔透镜通过连架杆固定于流化床外箱体顶部，连架杆一端连接伸缩电机，另一端连接驱动反应器，伸缩电机和驱动反应器均与控制器相连。
33.所述菲涅尔透镜用于聚焦太阳光，并将太阳光聚集到光催化板上；所述光照跟踪装置固定在菲涅尔透镜上方，用于追踪太阳光线，并将信息传递给控制器，保证阳光实时垂直入射菲涅尔透镜；控制器对光照跟踪装置传递来的信号进行处理，并先后对伸缩电机和驱动反应器发出指令；伸缩电机用于控制连架杆单侧的伸缩长度，进而调节菲涅尔透镜的偏转角度；驱动反应器通过控制连架杆横杆与菲涅尔透镜的旋转，进而调节菲涅尔透镜的俯仰角度。
34.进一步的，所述光催化装置中的光催化板以滑石板或铝板作为载体，表面涂覆有纳米tio2。
35.进一步的，所述光催化装置中的菲涅尔透镜与连架杆横杆保持固定，连架杆横杆可180
°
转动。
36.目前的光催化装置按光源的照射方式可分为非聚集式和聚集式两种。非聚集式反
应器主要采用电光源，整体结构简单、效率高反应快，但运行过程中电能损耗较大，催化成本较高；聚集式反应器以太阳光作为光源，耗能较低但反应速率较慢。为了实现兼具低能耗和高效率的光催化装置，本发明采用太阳能装置与光催化装置配合进行vocs的降解；
37.所述太阳能光照装置设置于振动流化床外箱体顶部，包括：太阳能电池板、蓄电池组、太阳能控制器、逆变器、紫外线灯；所述太阳能光照装置中的太阳能电池板在日间吸收太阳能并在太阳能控制器的控制下对蓄电池组进行充电，在夜间太阳能控制器控制蓄电池组为紫外线灯供电，逆变器将供电过程中的直流电转变为交流电。
38.本发明采用太阳光与紫外线相结合的方式，交替为光催化装置提供光源。太阳能光照装置利用日间存储的能量，在夜间提供紫外光线射入光催化板，改变了传统电光源光催化装置电能损耗大、运行费用高的缺点，极大地延长了系统工作时长，实现对vocs的全天候降解。
39.所述太阳能光照装置中的太阳能电池板采用铜铟镓硒太阳能电池板。
40.在本发明的一个或多个实施方式中，所述振动流化床进气口与热源进风口相连接，振动流化床尾气出口连接有除尘装置；
41.进一步的，所述除尘装置包括旋风除尘器和电除尘器。
42.在本发明的一个或多个实施方式中，所述系统还包括尾气处理装置，除尘装置与尾气处理装置相连；
43.进一步的，所述尾气处理装置包括酸洗塔和碱洗塔。
44.在本发明的一个或多个实施方式中，所述振动流化床内箱体上设置有vocs检测器，vocs检测器对振动流化床内的vocs含量进行实时监测，从而确定振动流化床内的气体依次进入除尘装置、尾气处理装置的时机。
45.本发明第二方面提供一种芬顿铁泥干燥工艺，具体步骤如下：
46.芬顿铁泥经造粒装置造粒粉碎后，送至振动流化床进行干燥，干燥时所产生的vocs被光催化装置持续降解，干燥后的芬顿铁泥由振动流化床底部出料口排出，输送至干污泥存储仓；振动流化床内的气体进入除尘装置，经除尘处理后，收集到的干粉输送至干污泥存储仓，除尘后剩余的气体经尾气处理装置处理后排出系统。
47.其中，所述振动流化床内气体为烟气携带干燥过程中析出的水分及部分干燥的芬顿铁泥。
48.进一步的，采用vocs检测器对振动流化床内的vocs含量进行实时监测，当vocs检测器检测到的vocs含量达到标准值后，振动流化床内的气体进入除尘装置。
49.进一步的，所述除尘装置包括旋风除尘器和电除尘器，振动流化床内的气体经旋风除尘器处理后分离掉干粉，剩余的气体再经电除尘器进行二级除尘后，进入尾气处理装置处理。
50.进一步的，所述振动流化床热源进风口的烟气温度在400～600℃之间，出风口的烟气温度为100～130℃。
51.进一步的，所述光催化装置在日间以太阳光为光源，在夜间以紫外线灯为光源。
52.进一步的，所述酸洗塔吸收液为用于消除硫化氢等酸性气体的碱性溶液。
53.进一步的，所述碱洗塔吸收液为用于消除氨等碱性气体的酸性溶液。
54.本发明第三方面提供一种上述的芬顿铁泥干燥系统在废物资源化利用和材料领
域的应用。
55.为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
56.实施例1
57.如图1
‑
4所示，本实施例提供一种芬顿铁泥干燥处理系统及工艺，料仓1出口经污泥泵2、输泥管3、碎泥器4与振动流化床内箱体5进料口连接，将料仓中的芬顿铁泥造粒为细小颗粒后进入振动流化床进行干燥，所述干燥过程通过热源进风口8进入的热烟气来与水分换热实现，振动电机9安装在振动流化床内箱体5外壁的一侧，振簧10安装在振动流化床内箱体5底部，连接振动流化床内、外箱体，在振动电机的驱动下，热烟气能够与芬顿铁泥颗粒充分接触，对芬顿铁泥进行脱水，干燥后的芬顿铁泥由振动流化床底部出料口排出，输送至干污泥存储仓27；
58.所述振动流化床内箱体5上设置有vocs检测器7，对振动流化床内的vocs含量进行实时监测，芬顿铁泥干燥过程中所产生的vocs被光催化装置持续降解。
59.光催化装置均布置在振动流化床外箱体6顶部，光照跟踪装置12固定在菲涅尔透镜11上，菲涅尔透镜11与底部通过连架杆17连接，连架杆17一端连接伸缩电机14，另一端与控制器13及驱动反应器15连接，光催化板16布置在菲涅尔透镜11正下方。
60.所述光催化装置一侧设置有太阳能光照装置，为光催化装置提供光源，包括：太阳能电池板18、蓄电池组19、太阳能控制器20、逆变器21、紫外线灯22；紫外线灯22通过灯杆布置在菲涅尔透镜11上方，太阳能电池板18布置在灯杆顶部，蓄电池组19、太阳能控制器20、逆变器21均布置在灯杆底部。
61.振动流化床内箱体5的出气口与旋风除尘器23的进气口连接，使振动流化床内的气体进入旋风除尘器23进行除尘，旋风除尘器23的出料口与干污泥存储仓27的进料口连接，分离出干粉进行收集。
62.旋风除尘器23的出气口与电除尘器24进气口相连接，旋风分离器内剩余的气体继续进入电除尘器24，进行二次除尘处理，电除尘器24的出气口依次与酸洗塔25、碱洗塔26相连，二次除尘后的气体经酸、碱处理后排放。
63.实施例2
64.本实施例提供一种芬顿铁泥干燥工艺，具体步骤如下：
65.(1)将含水率60％～70％的芬顿铁泥经造粒装置造粒粉碎后进入振动流化床内箱体5，由热源进风口8进入的烟气气流将湿芬顿铁泥打散加热并达到流化状态，振动流化床的振动电机持续抛掷产生激振力，使芬顿铁泥沿固定方向跳跃前进，烟气的持续加热和芬顿铁泥的颗粒的反复碰撞使得铁泥粒径逐渐变小，达到粉碎效果的同时强化了加热效率，有效减少了芬顿铁泥干燥过程中的结块现象，干燥后的芬顿铁泥由振动流化床内箱体5底部的出料口排出，输送至干污泥存储仓27；
66.(2)光照跟踪装置12实时追踪太阳光源并将信号传递给控制器13，控制器13首先对连架杆17一侧的伸缩电机14发出指令，通过改变伸缩电机14的高度来调节菲涅尔透镜11的偏转角度，随后控制器13对连架杆17另一侧的驱动反应器15发出指令，驱动反应器15通过控制连架杆17横杆的旋转，进而调节菲涅尔透镜11的俯仰角度，从而保证阳光始终垂直射入菲涅尔透镜11，通过菲涅尔透镜11聚集后的阳光经光催化板16射入振动流化床内箱体
5内，对芬顿铁泥干燥过程中所产生的vocs进行持续降解。
67.太阳能电池板18在日间不断吸收太阳光并将其转化为电能存储在蓄电池组19中，当太阳能光照装置在夜间无法运行时，太阳能控制器13控制蓄电池组19为紫外线灯22供电，逆变器21将电路中的直流电转变为交流电，紫外线灯22发射出的紫外线通过光催化板16射入振动流化床内箱体5内，实现了对vocs的全天候降解。
68.(3)vocs检测器7对振动流化床内箱体5内的vocs含量进行实时监测，当vocs含量达到标准值后，振动流化床内箱体5内的烟气携带干燥过程中析出的水分及部分干燥的芬顿铁泥进入旋风除尘器23，经旋风除尘器23处理后，收集到的干粉输送至干污泥存储装仓27中，烟气则进入电除尘器24中进行二级除尘，最后再依次经过酸洗塔25、碱洗塔26处理后排出系统。
69.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。