一種污泥的噴霧顆粒化冷凍真空干燥裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種污泥的噴霧顆粒化冷凍真空干燥裝置。該裝置為轉筒式結構，轉筒從左至右依次為急速冷凍室、高溫真空干燥室和低溫真空干燥室；急速冷凍室安裝有冷凍室蒸發器，左端中心設有污泥顆粒化噴霧嘴；急速冷凍室與高溫真空干燥室之間設有垂向隔熱板，垂向隔熱板與轉筒內壁之間連接處留有狹縫；高溫真空干燥室與低溫真空干燥室貫通，高溫真空干燥室安裝有高溫室加熱器，低溫真空干燥室的右端設有真空管及出料斗；轉筒內壁上設有弧形攪拌片。本實用新型將含水率70％?80％的污泥，依次通過霧化階段、冷凍階段、真空干燥階段的干燥過程后，含水率降至40％以下，且不會產生二次污染；本實用新型能有效降低運行能耗，縮短系統運行時間。
【專利說明】
一種污泥的噴霧顆粒化冷凍真空干燥裝置
技術領域
[0001]本實用新型屬于一種泥漿狀物料的干燥處理設備，具體涉及一種污水處理廠、工業廢水處理廠剩余污泥的噴霧顆粒化冷凍真空干燥裝置。【背景技術】
[0002]污水處理廠剩余活性污泥數量大，城市污水處理廠所產生的污泥約為所處理水體積的0.5-1.0%左右，這些污泥體積大同時又富含有機物，若不加以處理就會對周圍環境產生嚴重的二次污染。
[0003]目前對污水處理廠剩余污泥的處理主要遵循減量化、穩定化這兩條原則。污水處理構筑物排出的污泥含水率大于95%，體積巨大。目前常用的脫水方法為重力濃縮、機械脫水、真空脫水等，剩余污泥經過以上方法脫水后含水率仍然高達70%-80%以上，此含水率的污泥一般仍然呈塑性泥漿，流動性強，難以外運和處置，同時，根據我國城市污水處理廠污染物排放標準，剩余污泥的含水率低于65 %時方可進行填埋處置，而目前常用的脫水技術的污泥含水率均難以滿足低于65%的要求，因此，污泥需要經過干燥處理后方能處置。
[0004]目前常用的污泥干燥方法有自然干燥、機械干燥和焚燒干燥等方法。自然干燥法處理過程受到自然條件的限制、所需時間長、占地面積大，目前采用自然干燥法來處理剩余污泥的處理廠較少。機械干燥法大多采用熱空氣或將污泥與燃料共同燃燒，采用這種方法需要的能耗大、系統復雜、所需的時間也較長，且會產生臭氣等二次污染。而采用燃燒干燥法的系統更為復雜、投資高、同時也需要對尾氣進行處理，否則會產生二次污染。而目前污水處理廠剩余污泥脫水采用的方法主要是機械脫水法，在脫水過程中需要加入污泥調理劑，脫水后的污泥一般呈糊狀，加入調理劑后污泥進一步脫水困難。而采用機械或焚燒法對脫水后的污泥進行干燥時又要對污泥進行粉碎，這種污泥粉碎困難，導致干燥機運行困難、 維護要求較高。這些問題嚴重地困擾著污水處理廠的良好運行。
[0005]冷凍真空干燥技術是一種廣泛應用的物料干燥技術，采用冷凍真空干燥法對物料進行干燥具有系統簡單、運行能耗低、干燥時間短、干燥物料的含水率低等優點。但是冷凍干燥技術要求物料的比表面積越大越好。而脫水后剩余污泥的粘度大、流動性強，難以破碎，因此，冷凍干燥技術用于剩余污泥的處理存在著污泥破碎難的問題。
【發明內容】
[0006]本實用新型的目的在于針對污水處理廠經濃縮脫水后的剩余污泥含水率高、破碎難、干燥系統復雜、成本高等問題，提供一種污泥的噴霧顆粒化冷凍真空干燥裝置。
[0007]本實用新型的目的是通過如下的技術方案來實現的:該污泥的噴霧顆粒化冷凍真空干燥裝置，它是一個密閉的、繞水平軸轉動的轉筒式結構，轉筒左部設有支撐輥，轉筒右部設有驅動齒輪和驅動電機;轉筒外殼為保溫外殼，轉筒從左至右依次劃分為急速冷凍室、 高溫真空干燥室和低溫真空干燥室;所述急速冷凍室段的轉筒殼體內安裝有冷凍室蒸發器，急速冷凍室內左端中心設有污泥顆粒化噴霧嘴，污泥顆粒化噴霧嘴經由高壓污泥管與安裝于轉筒外部的高壓泥漿栗連接，高壓泥漿栗經由吸泥管與儲泥井連接;所述急速冷凍室與高溫真空干燥室之間設有垂向隔熱板，垂向隔熱板與轉筒內壁之間連接處留有狹縫； 所述高溫真空干燥室與低溫真空干燥室貫通，高溫真空干燥室段的轉筒殼體內安裝有高溫室加熱器，低溫真空干燥室的右端設有真空管，真空管與安裝于轉筒外部的真空栗連接;低溫真空干燥室的右端設有傾斜的、可開閉和調節角度的出料斗;所述高溫真空干燥室和低溫真空干燥室段的轉筒內壁上設有弧形攪拌片。
[0008]具體的，所述高壓泥漿栗所加壓力為0.2?0.4MPa;從所述污泥顆粒化噴霧嘴噴出的是直徑為0.5?1.0_的霧化顆粒污泥。
[0009] 具體的，所述急速冷凍室內溫度為-20°C?-30°C;高溫真空干燥室內溫度為70°C ?90°C，壓力為30?50Pa;低溫真空干燥室內溫度為50°C?70°C。
[0010]本實用新型的噴霧顆粒化冷凍真空干燥裝置，能使污泥含水率降至40%以下，從而可直接外運填埋，且干燥過程中不會產生二次污染;本實用新型能有效地降低污泥干燥運行能耗，縮短系統運行時間。【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型裝置的結構示意圖。【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細的描述。
[0013]參見圖1，本實用新型污泥的噴霧顆粒化冷凍真空干燥裝置，是一個密閉的、繞水平軸轉動的轉筒式結構，轉筒左部設有支撐輥1，轉筒右部設有驅動齒輪2和驅動電機3;轉筒外殼為保溫外殼4,轉筒從左至右依次劃分為急速冷凍室5、高溫真空干燥室6和低溫真空干燥室7;急速冷凍室段的轉筒殼體內安裝有冷凍室蒸發器8，急速冷凍室5內左端中心設有污泥顆粒化噴霧嘴9,污泥顆粒化噴霧嘴9經由高壓污泥管10與安裝于轉筒外部的高壓泥漿栗11連接，高壓泥漿栗11經由吸泥管12與儲泥井連接;急速冷凍室5與高溫真空干燥室6之間設有垂向隔熱板13,垂向隔熱板13與轉筒內壁之間連接處留有狹縫14;高溫真空干燥室6 與低溫真空干燥室7貫通，高溫真空干燥室段的轉筒殼體內安裝有高溫室加熱器15,低溫真空干燥室7的右端設有真空管16,真空管16與安裝于轉筒外部的真空栗連接;低溫真空干燥室7的右端設有傾斜的、可開閉和調節角度的出料斗17;高溫真空干燥室6和低溫真空干燥室7段的轉筒內壁上設有弧形攪拌片18。
[0014]本實用新型裝置的污泥噴霧顆粒化冷凍真空干燥方法及過程如下:
[0015] 脫水后的污泥經由吸泥管12通過高壓泥漿栗11加壓到0.2?0.4MPa后，通過高壓污泥管10輸送到污泥顆粒化噴霧嘴9，在污泥顆粒化噴霧嘴9處壓力釋放，形成霧化顆粒污泥，顆粒的平均直徑為0.5?1.0mm;此時污泥中的水分轉變為包裹顆粒的水膜水、污泥顆粒內部的水分以及組成污泥的微生物細胞內水分。霧化的顆粒污泥在急速冷凍室5內_20°C ?-30 °C的急冷環境下，被快速冷凍到-20 °C?-30 °C，形成直徑為0.5?1.0mm的冰凍顆粒污泥;此時污泥顆粒表面的水膜水和污泥顆粒內部的結合水直接冷凍為冰晶，而微生物細胞內的生物質水與細胞中的有機物分離，形成冰晶，微生物細胞膜仍保持完整狀態，細胞中的有機物不會流失而產生二次污染。
[0016]通過上述急速冷凍的方式，使污泥中的水分與污泥中的固體物質分離。冷凍后的顆粒化污泥，顆粒間處于分散狀態，污泥顆粒的比表面積大，顆粒內的孔隙率高，從而有利于污泥中水分的真空干燥。
[0017]冷凍后的顆粒污泥從急速冷凍室5與高溫真空干燥室6相連的狹縫14進入到高溫真空干燥室6內，在真空條件下，水分從固態升華為水蒸氣，并隨著真空栗經由真空管16被抽出干燥室。
[0018]急速冷凍室5和高溫真空干燥室6采用垂向隔熱板13隔離，以滿足急速冷凍室5和高溫真空干燥室6不同的溫度需求，同時也阻止熱量從高溫真空干燥室6向急速冷凍室5傳遞。[〇〇19] 高溫真空干燥室6的溫度為70°C?90°C，采用高溫室加熱器15比如輔助電熱絲對污泥顆粒進行加熱，提供水分的升華潛熱，使水分由固態的冰晶直接升華為氣態的水蒸氣， 污泥中的大量水分在高溫作用下快速升華為水蒸氣，污泥在高溫真空干燥室6的停留時間為40?60分鐘，通過高溫真空干燥后污泥中的含水率降至40%以下，污泥已經處于半干燥狀態。由于進入高溫真空干燥室6的顆粒污泥含水率高，顆粒污泥中的水分升華所需的潛熱也高，高溫作用下有利于污泥中水分的快速升華。
[0020]污泥顆粒經高溫真空干燥后進入低溫真空干燥室7,低溫真空干燥室7內不進行加熱，主要利用高溫真空干燥室6的余熱輻射熱和顆粒污泥的余熱進行加熱，保持低溫干燥室內溫度處于50°C?70°C之間，補充水分升華過程中的潛熱需求，此時污泥中大部分的水分已經升華，提高溫度對水分升華的速度影響不大，而高溫所需的電耗高，低溫加熱干燥有利于降低干燥能耗。同時，利用高溫干燥室的輻射熱和顆粒污泥的溫度余熱對顆粒污泥繼續加熱也有利于提高干燥過程中的能量利用率，降低運行費用。在高溫室輻射熱和污泥顆粒的自身余熱的作用下，繼續真空干燥，污泥顆粒在低溫真空干燥室7的停留時間為60分鐘， 通過低溫真空干燥后污泥含水率降至20 %以下，此時污泥顆粒干燥，呈干燥分散狀態，污泥性質穩定，不會產生二次分解，且易于外運、裝袋、儲存、利用及處置。
[0021]當污泥直接填埋處置時，可以使污泥顆粒在高溫真空干燥室6的停留時間縮短為 20-30分鐘，在低溫真空干燥室7的停留時間為40分鐘，使污泥含水率降至40%后直接外運填埋，這樣可以有效地節省運行能耗，縮短系統運行時間。
[0022]冷凍室蒸發器8的作用是在急速冷凍室5內進行熱量交換，蒸發器內制冷劑的蒸發抽取急速冷凍室5內的熱量，使冷凍室內溫度處于-20 °C?-30 °C的急冷環境。
[0023]高溫真空干燥室6內水分升華所需要的熱量由高溫真空干燥室6的高溫室加熱器 15提供，以滿足高溫真空干燥室6內的溫度為70 °C?90 °C。[0〇24]真空管16的作用是抽取干燥室的氣體，使干燥室處于30?50Pa的真空環境，同時也將升華的水蒸氣抽取到干燥室外部，從而實現污泥的干燥。
[0025]急速冷凍室5、高溫真空干燥室6及低溫真空干燥室7組成轉筒式干燥機的主體部分，在驅動電機3和驅動齒輪2的帶動作用下轉筒式干燥機處于不斷旋轉狀態，在轉筒內焊接有弧形攪拌片18,在轉筒的轉動及弧形攪拌片18帶動作用下，污泥顆粒處于不斷地上下翻騰狀態，提高污泥顆粒內的孔隙率和污泥表面的更新速度，有利于污泥顆粒內工質的傳遞過程，提高水分的升華速度。
[0026]出料斗17以間歇式運行，當污泥含水率達到要求時，出料斗17轉換角度，盛接轉筒式干燥室內的干燥污泥顆粒進行出料，出料結束后出料斗17關閉，恢復狀態等待下次出料工作。
[0027]保溫外殼4的作用是保溫，維持干燥機冷凍室不被外界空氣加熱，同時保持高溫和低溫真空干燥室的熱量不向外界空氣傳遞，以節省能量，降低運行費用。
[0028]當要求污泥含水率降低到20 %以下時，污泥在干燥機內的總停留時間為2小時左右，當要求污泥含水率降低到40%以下即可時，污泥在干燥機內的總停留時間為1.0?1.5 小時，因此，污泥在干燥機內的總停留時間較短。
[0029]廢水處理廠剩余污泥在霧化噴嘴及急速冷凍的作用下，污泥呈顆粒狀態，提高了污染的比表面積，大的比表面積有利于干燥室內熱量向污泥顆粒表面傳遞，從而加快了污泥內水分的升華速度，加快了污泥的干燥速率，同時干燥后污泥的含油水率也大為降低，滿足了污泥進一步處置的要求，因此，本實用新型節省了污泥干燥過程中的熱量消耗，降低了污泥的干燥的運行費用。
【主權項】
1.一種污泥的噴霧顆粒化冷凍真空干燥裝置，其特征在于:它是一個密閉的、繞水平軸 轉動的轉筒式結構，轉筒左部設有支撐輥，轉筒右部設有驅動齒輪和驅動電機;轉筒外殼為 保溫外殼，轉筒從左至右依次劃分為急速冷凍室、高溫真空干燥室和低溫真空干燥室;所述 急速冷凍室段的轉筒殼體內安裝有冷凍室蒸發器，急速冷凍室內左端中心設有污泥顆粒化 噴霧嘴，污泥顆粒化噴霧嘴經由高壓污泥管與安裝于轉筒外部的高壓泥漿栗連接，高壓泥 漿栗經由吸泥管與儲泥井連接;所述急速冷凍室與高溫真空干燥室之間設有垂向隔熱板， 垂向隔熱板與轉筒內壁之間連接處留有狹縫;所述高溫真空干燥室與低溫真空干燥室貫 通，高溫真空干燥室段的轉筒殼體內安裝有高溫室加熱器，低溫真空干燥室的右端設有真 空管，真空管與安裝于轉筒外部的真空栗連接;低溫真空干燥室的右端設有傾斜的、可開閉 和調節角度的出料斗;所述高溫真空干燥室和低溫真空干燥室段的轉筒內壁上設有弧形攪 摔片。2.根據權利要求1所述污泥的噴霧顆粒化冷凍真空干燥裝置，其特征在于:所述高壓泥 漿栗所加壓力為0.2?0.4MPa;從所述污泥顆粒化噴霧嘴噴出的是直徑為0.5?1.0mm的霧 化顆粒污泥。3.根據權利要求1所述污泥的噴霧顆粒化冷凍真空干燥裝置，其特征在于:所述急速冷 凍室內溫度為-20°C?-30°C ;高溫真空干燥室內溫度為70°C?90°C，壓力為30?50Pa;低溫 真空干燥室內溫度為50 °C?70 °C。
【文檔編號】C02F11/12GK205575904SQ201620372912
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年4月28日
【發明人】胡曉蓮, 王西峰
【申請人】湖南科技大學