一种环境友好并能准确判断终点的污泥低温干化方法与流程

1.本发明涉及污泥处理技术领域，具体涉及一种环境友好并能准确判断终点的污泥低温干化方法。


背景技术：

2.污水处理厂污泥的无害化处置，是当前污水处理厂面临的比较棘手的问题。污水处理厂通用脱泥装备一般有：带式污泥脱水机、叠螺式污泥脱水机和板框压滤机。污泥中有相当的水分是以结晶水的形式存在，因此污泥脱水比较困难，一般带式脱水和叠螺脱水的污泥含水率都在80%左右，板框压滤的污泥含水率也只能达到60%左右。由于板框压滤需要额外加药或者特别大的压力，因此带式脱水相较于板框压滤，具有投资省、效率高、运行成本低等优点，但在污泥的无害化处置方面，却处于劣势。
3.目前，污泥无害化处置最常见的方式，是采用水泥窑或者火电厂协同方式进行处置，但是通常只能处理（或者只愿处理）含水率60%及以下的污泥，污水处理厂80%含水率的污泥后续无害化处置途径受到很大限制。
4.如果利用成本低、效率高的带式脱水方式，将污泥含水率降到80%，再通过经济可行的方式进一步干化到60%或者更低，则会有很好的市场前景。
5.污泥进一步脱水干化的技术，有高温蒸发技术、热泵污泥低温干化技术、水热改性 深度脱水技术等，都存在投入大、运行成本高、废气处理难的局限。
6.真空蒸馏技术是冶金行业常用成熟技术，通过抽真空，可以降低杂质或者产品的挥发温度，达到产品提纯的目的。将真空蒸馏技术应用于污泥干化，可以降低干化温度，提高干化效率。
7.无论是高温蒸发还是真空蒸馏，都需要将污泥中的水分，变成蒸汽从污泥中挥发出来。与水蒸气一起进入气相转移的，还有臭气（主要是氨气、硫化氢等）和粉尘，只是干化温度越低，臭气和粉尘量越少。因此一般的污泥干化工艺，都需要设置冷凝罐以冷凝水蒸汽，设置除臭塔以处理废气。
8.无论是高温蒸发还是真空蒸馏，都需要比较准确判断终点以适时结束生产过程。如果结束过早，污泥含水率偏高，达不到后续无害化处置或者作为综合利用产品的要求，则会增加无害化处置成本或者降低综合利用产品的售价；如果结束过晚，则会增加污泥干化成本，造成浪费。目前污泥干化终点的判断，一般都采取经验时间法，即经过无数次摸索后，得出一个最佳时间，时间满足该经验值即结束生产过程。为保险起见，实际生产中一般都会做适当延后的调整，结果就是普遍的过干化，增加了成本。


技术实现要素：

9.为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种环境友好并能准确判断终点的污泥低温干化方法，该方法所用设备少、投资省、操作简单、运行成本低、环境友好，并能准确判断终点。
10.本发明目的是通过以下技术方案实现的：一种环境友好并能准确判断终点的污泥低温干化方法,该方法采用污泥低温干化装置对污泥进行脱水干化，所述污泥低温干化装置包括可拆卸连接有密封门的烘箱、安装在烘箱外并用于对烘箱内部抽真空的水环泵、设置在烘箱外并用于为水环泵工作提供工作液的循环水箱；在烘箱内设置有加热装置、地磅秤、料斗、搅拌机构；所述加热装置用于对烘箱内部进行加热并控制烘箱内温度，使料斗内污泥中的水分变成水蒸气被水环泵抽走；所述地磅秤安装在烘箱内部下侧，用于测量并显示料斗重量值及其变化情况；所述料斗放置在地磅秤上并用于装污泥；所述搅拌机构安装在料斗内并用于搅动料斗内部污泥。所述烘箱顶部开口，密封门可拆卸连接在烘箱顶部；所述料斗及其内搅拌机构能被吊进或吊出烘箱进行污泥的装卸泥。
11.采用所述污泥低温干化装置干化污泥的步骤如下：s1.检测待干化污泥起始含水率。
12.s2.将待干化污泥装入料斗；通过起吊装置，将装有污泥的料斗吊入烘箱内，使料斗放置于地磅秤之上；将密封门锁紧密封在烘箱顶部。
13.s3.开启加热装置，对烘箱加热；在循环水箱中加好水，启动水环泵对烘箱抽真空；启动搅拌机构对料斗内污泥进行搅拌。
14.s4.根据污泥起始含水率、设定终点含水率，测算需去除水分重量；根据地磅秤测量并显示的料斗重量值及其变化情况，可以判断污泥干化进程；当料斗重量减少值达到需去除水分重量时，即到达污泥干化终点。
15.s5.到达污泥干化终点后，依次停止加热装置、搅拌机构、水环泵；对烘箱放气至平压；卸下密封门；将料斗吊出烘箱，放出干化污泥，即完成对一批污泥的干化。
16.在本发明的另一种方法中，所述烘箱侧面开口，密封门可拆卸连接在烘箱侧面开口处；所述料斗及其内搅拌机构能被推入或拉出烘箱进行污泥的装卸泥。
17.采用所述污泥低温干化装置干化污泥的步骤如下：s1.检测待干化污泥起始含水率。
18.s2.将待干化污泥装入料斗；打开密封门，将装有污泥的料斗推入烘箱内，使料斗放置于地磅秤之上；将密封门锁紧密封在烘箱侧面。
19.s3.开启加热装置，对烘箱加热；在循环水箱中加好水，启动水环泵对烘箱抽真空；启动搅拌机构对料斗内污泥进行搅拌。
20.s4.根据污泥起始含水率、设定终点含水率，测算需去除水分重量；根据地磅秤测量并显示的料斗重量值及其变化情况，可以判断污泥干化进程；当料斗重量减少值达到需去除水分重量时，即到达污泥干化终点。
21.s5.到达污泥干化终点后，依次停止加热装置、搅拌机构、水环泵；对烘箱放气至平压；打开密封门，将料斗拉出烘箱，放出干化污泥，即完成对一批污泥的干化。
22.在本发明的另一种方法中，所述污泥低温干化装置的料斗一体安装在地磅上；在密封门上安装有导料管，所述导料管下端与烘箱内部接通，上端可拆卸连接有密封盖；在烘箱外设置有用于将待干化污泥送入料斗内的送料泵，以及用于将料斗内干化污泥吸出料斗外的吸料泵；在送料泵进料端与出料端都连接有送料管道，送料泵出料端所接送料管道的另一端能在密封盖打开后，穿过导料管并伸入料斗中，向料斗内送入待干化污泥；在吸料泵
进料端与出料端都连接有吸料管道，吸料泵进料端所接吸料管道的另一端能在密封盖打开后，穿过导料管并伸入料斗中，吸出料斗内的干化污泥。
23.采用上述述污泥低温干化装置干化污泥的步骤如下：s1.检测待干化污泥起始含水率。
24.s2.打开导料管的密封盖，将送料泵出料端所接送料管道的另一端穿过导料管并伸入料斗中，启动送料泵将待干化污泥泵入料斗内，泵料完成后，关闭送料泵，抽出送料管道，盖紧密封盖。
25.s3.开启加热装置，对烘箱加热；在循环水箱中加好水，启动水环泵对烘箱抽真空；启动搅拌机构对料斗内污泥进行搅拌。
26.s4.根据污泥起始含水率、设定终点含水率，测算需去除水分重量；根据地磅秤测量并显示的料斗重量值及其变化情况，可以判断污泥干化进程；当料斗重量减少值达到需去除水分重量时，即到达污泥干化终点。
27.s5.到达污泥干化终点后，依次停止加热装置、搅拌机构、水环泵；打开对密封盖放气至平压；将吸料泵进料端所接吸料管道的另一端穿过导料管并伸入料斗中，启动吸料泵将干化污泥抽出料斗，泵料完成后，关闭吸料泵，抽出吸料管道，即完成对一批污泥的干化。
28.采用本发明方法进行污泥干化的有益效果是：第一，环境友好。本污泥干化方法有利于污泥（固废）的无害化处置或者资源化利用，同时具有设备噪声小、无废气污染、废水污染易处理、能耗低并能利用余热等特点。
29.第二，可准确判断终点。通过直接称量污泥重量及变化情况，即可准确判断污泥干化终点，方法简单、可靠。
30.第三，设备简单。相较于普通的污泥干化系统，设备少了蒸汽冷凝罐、除臭塔，同时其他设备也很简单，方便制作。
31.第四，成本低。由于工艺简单，设备少，因此投入不大。由于干化效率高，又不需要处理废气，废水几乎零成本返回污水处理厂处理，因此运行成本低。
附图说明
32.下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
33.图1为本发明所述污泥低温干化装置的结构示意图；图中所示：1-搅拌机构、2-烘箱、3-料斗、4-螺栓、5-密封门、6-循环水箱、7-水环泵、8-地磅秤、9-加热装置。
具体实施方式
34.下面由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.须知，本说明书附图所绘的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产
生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.实施例1：如图1所示，本发明的一种环境友好并能准确判断终点的污泥低温干化方法,该方法采用污泥低温干化装置对污泥进行干化脱水。
38.所述污泥低温干化装置包括烘箱2、水环泵7、循环水箱6、加热装置9、地磅秤8、料斗3、搅拌机构1。
39.所述烘箱2为顶部开口四周封闭的中空箱体，其体积可按需调整。在烘箱2顶部通过螺栓4可拆卸连接有密封门5，在密封门5与烘箱2顶部开口之间垫有密封垫。烘箱2与密封门5通过螺栓4及胶垫连接后，在烘箱2内形成一个密闭空间。
40.所述水环泵7（即现有的水环式真空泵）安装在烘箱2外，水环泵7进气口（通过真空胶管或者钢管或者硬塑料管）与烘箱2内部接通，用于对烘箱2内部抽真空（抽出烘箱2内部气体）。本发明采用水环泵7作为抽空动力，直接将烘箱2内的水蒸气抽出并压缩、冷却变成水后进入工作液，不需要设置专门蒸汽冷凝罐；工作液使用自来水即可，循环使用，定期排放（但注意不能放尽），返回污水处理厂处理；水不仅作为水环泵7的工作液，还作为废气吸收液，将所抽气体（废气）中的臭气（氨气、硫化氢等）和粉尘，转移到水中，不需要除臭塔等废气处理设施。
41.所述循环水箱6通过两根管道与水环泵7连接，循环水箱6中的工作液不断通过两管道在水环泵7中循环（循环水箱6与水环泵7通过两根管道形成环形回路），由于水环泵7内工作液与进入水环泵7内的水蒸气两者温差大，工作液可有效降低进入水环泵7的水蒸气温度，使水蒸气快速冷凝成水并融入工作液中。所述循环水箱6中的水须视水温和水位，适时间断排放，返回污水处理厂处理，注意排放时不能放尽，需保证水环泵的运行；适量补充自来水，以保证水蒸气的冷凝。
42.所述加热装置9安装在烘箱2内，用于对烘箱2内直接加热；加热装置9可以是常规的电炉、电热板、电热棒、蒸汽换热器、热风换热器、工厂余热输送机构中的任意一种，热源为电或者蒸汽或者余热。烘箱内干化温度控制非常宽泛，60-120℃（优选100℃）之间都可实现，若热源为余热利用，则不需刻意控制温度。
43.所述地磅秤8安装在烘箱2内部下侧，选用常规铁制（不锈钢制）平台式地磅秤，用于测量并显示料斗3重量值及其变化情况，地磅秤8将烘箱2内部分隔成上下两个腔体，加热装置9安装在地磅秤8下方。
44.所述料斗3位于在烘箱2内部并放置在地磅秤8上（料斗3四周与顶部都不与烘箱2内壁接触），用于装料（污泥），其顶部开口四周封闭，料斗3能被吊进或吊出烘箱2进行装卸料。
45.所述搅拌机构1（选用常规的搅拌机）安装在料斗3内（其搅拌部位于料斗内，电机位于料斗外）并用于搅动料斗3内部污泥。所述搅拌机构1在生产过程中连续或者间歇搅拌污泥，随着搅拌机构1（搅拌部）的转动，污泥被不断搅动，大颗粒污泥被打碎，露出新鲜蒸发表面，使污泥中的废气从污泥中散发出来，有利于提高干化效率，同时能除去污泥中的臭气。搅拌机构1可横向设置也可竖向设置（优选横向设置的方式），横向设置时可按需增加搅拌机构1数量，以确保搅拌均匀，提升搅拌效率。
46.采用上述污泥低温干化装置干化污泥的步骤如下：s1.检测待干化污泥起始含水率，所述待干化污泥起始含水率为80%左右。
47.s2.将待干化污泥装入料斗3；通过起吊装置，将装有污泥的料斗3吊入烘箱2内，使料斗3放置于地磅秤8之上；将密封门5锁紧（通过螺栓4及密封垫）密封在烘箱2顶部。
48.s3.开启加热装置9，对烘箱2加热；在循环水箱6中加好水，启动水环泵7对烘箱2抽真空，烘箱2内真空度控制在-80kpa至-85kpa；启动搅拌机构1对料斗内污泥进行搅拌。
49.s4.根据污泥起始含水率、设定终点含水率，测算需去除水分重量；根据地磅秤8测量并显示的料斗3重量值及其变化情况，可以判断污泥干化进程；当料斗3重量减少值达到需去除水分重量时，即到达污泥干化终点。
50.s5.到达污泥干化终点后，依次停止加热装置9、搅拌机构1、水环泵7；对烘箱2放气至平压；卸下密封门5；将料斗3吊出烘箱2，放出干化污泥，即完成对一批污泥的干化。
51.本实施例每次在吊出装有干化污泥的料斗3前，可提前将另一个装有待干化污泥的料斗3备好，在将装有干化污泥的料斗3吊出后，马上就将下一个待干化污泥的料斗3吊入烘箱2，以提升整体的干化速度。
52.料斗内污泥的含水率计算公式如下：m1(1-a)=m2(1-b)，即b=1-m1(1-a)/m2;其中m1为污泥放入料斗内污泥的初始重量；a为干化前所测污泥的初始含水率；m2为干化过程中或干化结束时，料斗内污泥的重量；b为干化过程中或干化结束时，污泥的含水率。
53.m1与m2计算公式为：m1=n
1-n；m2=n
2-n；其中n1为干化前，磅秤称取的污泥及料斗的总重量；n2为干化过程中或干化结束时，磅秤称取的污泥及料斗的总重量；n为料斗空重（未装污泥时的重量，也通过磅秤称取）。
54.实施例2：采用实施例1就要结构需要，不断频繁的吊进或吊出料斗3进行装卸料，比较麻烦。为克服上述缺点，本实施例对污泥低温干化装置进行了下列改进：本实施例与实施例1的区别在于：所述烘箱2侧面开口，密封门5可拆卸连接在烘箱2侧面开口处；所述料斗3及其内搅拌机构能被推入或拉出烘箱2进行污泥的装卸泥。
55.采用所述污泥低温干化装置干化污泥的步骤如下：s1.检测待干化污泥起始含水率，所述待干化污泥起始含水率为80%左右。
56.s2.将待干化污泥装入料斗3；打开密封门5，将装有污泥的料斗3推入烘箱5内，使料斗3放置于地磅秤8之上；将密封门5锁紧密封在烘箱2侧面。
57.s3.开启加热装置9，对烘箱2加热；在循环水箱6中加好水，启动水环泵7对烘箱2抽真空，烘箱2内真空度控制在-80kpa至-85kpa；启动搅拌机构1对料斗3内污泥进行搅拌。
58.s4.根据污泥起始含水率、设定终点含水率，测算需去除水分重量；根据地磅秤8测量并显示的料斗3重量值及其变化情况，可以判断污泥干化进程；当料斗3重量减少值达到需去除水分重量时，即到达污泥干化终点。
59.s5.到达污泥干化终点后，依次停止加热装置9、搅拌机构1、水环泵7；对烘箱2放气至平压；打开密封门5，将料斗3拉出烘箱2，放出干化污泥，即完成对一批污泥的干化。
60.实施例3：采用实施例1所述料斗每完成一次污泥干化就需拧动螺栓4，然后将密封门5打开，再利用吊车吊出料斗3，若待干化污泥量大，而料斗2容量小，就要不断频繁的吊进或吊出料斗3进行装卸料，比较麻烦。为克服上述缺点，本实施例对污泥低温干化装置进行了下列改进。
61.本实施例与实施例1的区别在于：与实施例1中料斗3是放置在地磅8上并能吊进或吊出烘箱2不同，本实施例中所述料斗3是一体安装在地磅8上的（料斗3无需吊进或吊出烘箱2）；在密封门5上安装有导料管（用于往料斗3内进料或抽料），所述导料管下端与烘箱3内部接通（并正对料斗3顶部开口），上端可拆卸连接有密封盖；在烘箱2外设置有用于将待干化污泥送入料斗3内的送料泵，以及用于将料斗3内干化污泥吸出料斗3外的吸料泵；在送料泵进料端与出料端都连接有送料管道，送料泵出料端所接送料管道的另一端能在密封盖打开后，穿过导料管并伸入料斗中，向料斗3内送入待干化污泥；在吸料泵进料端与出料端都连接有吸料管道，吸料泵进料端所接吸料管道的另一端能在密封盖打开后，穿过导料管并伸入料斗3中，吸出料斗3内的干化污泥。本实施例中搅拌机构1（搅拌机构1同样采用现有的搅拌机，其搅拌轴竖向设置，在搅拌片安装在搅拌轴四周）竖向设置，同时搅拌轴外侧的搅拌片上可设置刮板，刮下料斗内壁的污泥，防止料斗3内壁上的污泥结块。为加快送料速度，可按需增加送料泵及送料管道的数量进行快速送料；同样为加快吸料速度，也可按需增加吸料泵及吸料管道的数量进行快速吸料。
62.由于结构的改进，故在污泥干化方法上本实施例与实施例1也存在区别，采用本实施例所述污泥低温干化装置干化污泥的步骤如下：s1.检测待干化污泥起始含水率，所述待干化污泥起始含水率为80％左右。
63.s2.打开导料管的密封盖，将送料泵出料端所接送料管道的另一端穿过导料管并伸入料斗中，启动送料泵将待干化污泥泵入料斗3内，泵料完成后，关闭送料泵，抽出送料管道，盖紧密封盖。
64.s3.开启加热装置9，对烘箱2加热；在循环水箱6中加好水，启动水环泵7对烘箱2抽真空，烘箱2内真空度控制在-80kpa至-85kpa；启动搅拌机构1对料斗3内污泥进行搅拌。
65.s4.根据污泥起始含水率、设定终点含水率，测算需去除水分重量；根据地磅秤8测量并显示的料斗3（料斗3及其内部污泥与搅拌机构1总重量）重量值及其变化情况，可以判断污泥干化进程；当料斗3重量减少值达到需去除水分重量时，即到达污泥干化终点。
66.s5.到达污泥干化终点后，依次停止加热装置9、搅拌机构1、水环泵7；打开对密封盖放气至平压；将吸料泵进料端所接吸料管道的另一端穿过导料管并伸入料斗3中，启动吸
料泵将干化污泥抽出料斗3，泵料完成后，关闭吸料泵，抽出吸料管道，即完成对一批污泥的干化。
67.实施例4：本实施例与实施例1-3的区别在于：为了进一步实现污泥的干化（使污泥干化到更低的含水率），同时提升干化效率，在步骤s4或步骤m4中，当料斗内污泥的含水率变为45-65％（一般在60％左右）时，对烘箱2内真空度进行脉动式控制，即在水环泵7抽气端安装精密泄压阀，控制精密泄压阀阀门的开度，使真空度降为-60kpa，保持真空度在-60kpa左右30-60秒后，控制精密泄压阀阀门的开度，使烘箱2内真空度重新控制在-80kpa至-85kpa范围保持10-15分钟，之后继续将真空度降为-60kpa并保持30-60秒后，如此反复，直至料斗内污泥的含水率需要的含水率时（一般控制在20%以下）；则可停止干化过程，完成干化，取出干化后的污泥；真空度脉动式控制，可以使悬浮的污泥粉尘重新落入污泥中（根据水汽与粉尘比重不同，实现污泥与水汽分离，水汽被抽走，而污泥则下降到污泥中，进一步吸收污泥中的水分，提升干化效率），吸取料斗内污泥的水分，当真空度再次上升时，污泥粉尘再次悬浮（悬浮沸腾），进而高效的失去其内包含的水分，提升脱水效率。可以进一步的在料斗可拆卸设置一个带有许多筛孔的筛板（限制粉尘的被抽入水环泵，降低水环泵工作压力），在密封门上可设置一个振动电机，振动电机上设置偏心轮，偏心轮在振动电机驱动下高频振打筛板，防止粉尘堵塞筛孔。
68.需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
69.本发明的保护范围不限于具体实施方式所公开的技术方案，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同替换、改进等，均落入本发明的保护范围。