基于低温热源循环的污泥深度干化方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了基于低温热源循环的污泥深度干化方法及系统。将待处理剩余污泥加入污泥粉化干化装置中，使待处理污泥被粉化破碎成为粒径为50～300μm的污泥粉粒，然后通入干燥空气在搅拌条件下与污泥粉粒混合，使污泥粉粒进行干化得到污泥干粉，同时干燥空气变成夹带着污泥干粉的低温含湿空气。将夹带着污泥干粉的低温含湿空气通过气粉分离装置进行气粉分离，分离下来的固体物质即为污泥干粉料；分离后的低温含湿空气进入冷凝除湿器冷凝除水后，成为低低温空气；将低低温空气送入换热器加热重新成为干燥空气，进行重复利用。而冷却水吸收的热量再热交换给低温热源，使其升温后加热低低温空气。本发明专利技术具有污泥深度干化且废气产生量低等优点。

【技术实现步骤摘要】
基于低温热源循环的污泥深度干化方法及系统
本专利技术涉及基于低温热源循环的污泥深度干化方法及系统，尤其涉及一种剩余污泥深度脱水的方法及工艺系统，属于环保
的污水处理厂剩余污泥处理子领域。
技术介绍
随着我国社会和城市化的发展，城市污水的产生量在不断增长，相应的污水处理设施的数量也随之增加，污水处理后的副产物——剩余污泥的产生量也越来越大。截止2017年，我国剩余污泥年产量已超过4000万吨，而无害化处理率不足10％。如何妥善处理处置这些源源不断产生、数量日益庞大的污泥已成为我国环境保护方面亟待解决的问题。国内大部分污水处理厂产生的剩余污泥，其含水率一般在80％以上。污泥脱水是其处理过程中的关键步骤。而污泥难以深度脱水的特点，已成为限制污泥无害化、资源化处理的瓶颈问题。目前，污泥脱水干化的主要工艺有太阳能干燥、热干化、调理-压滤脱水等。其中太阳能干燥工艺利用太阳能的热效应，可将污泥含水率降至10％以下，达到深度干化的目的，但是由于其占地面积达、处理周期长、受天气变化影响大，较难广泛应用。热干化技术是通过直接加热或间接加热的方式将污泥中水分蒸发去除，污泥含水率可降至40％以下，而进一步降低含水率则所需将能耗大幅上升；调理-压滤脱水技术是剩余污泥经过调理剂改性处理，提高污泥脱水性能，再经过压滤机压榨脱水，污泥含水率可降至60％。以上工艺能够快速脱除污泥中的水分，但是脱水程度有限，较难实现污泥的深度干化(含水率≤20％)。因此，进一步降低热干化或机械脱水工艺产生的半干污泥的含水率，快速高效的实现剩余污泥的深度干化，是目前的发展方向。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种基于低温热源循环的污泥深度干化方法及系统，通过热泵和热交换器组合的方式，将难以利用的低温废热转换为可有效干化污泥的能源，在实现污泥深度干化的同时进一步实现能源综合利用，提高系统整体能效。本专利技术通过以下技术方案实现：基于低温热源循环的污泥深度干化方法，所述方法包括：将待处理剩余污泥加入污泥粉化干化装置中，使待处理污泥被粉化破碎成为粒径为50～300μm的污泥粉粒，然后通入干燥空气在搅拌条件下与污泥粉粒混合，使污泥粉粒进行干化得到污泥干粉，同时干燥空气变成夹带着污泥干粉的低温含湿空气；将夹带着污泥干粉的低温含湿空气通过气粉分离装置进行气粉分离，分离下来的固体物质即为污泥干粉料；分离后的低温含湿空气进入冷凝除湿器冷凝除水后，成为低低温空气；将所述低低温空气送入换热器加热成为干燥空气，并将干燥空气送入污泥粉化干化装置在搅拌条件下与污泥粉粒混合，使污泥粉粒进行干化。所述方法还包括：将低温冷却水送入所述冷凝除湿器与所述低温含湿空气间壁式换热，使低温含湿空气冷凝除水后成为低低温空气，同时冷却水升温后进入热泵换热降温重新成为低温冷却水；将低温热源送入热泵与升温后的冷却水换热后温度升高，成为中高温热源，用于换热器换热将低低温空气加热成为干燥空气，同时中高温热源换热后成为低温热源回到热泵进行换热。上述技术方案中，所述剩余污泥的含水率为40％～60％；所述污泥干粉的含水率为10％～30％。上述技术方案中，所述低温热源温度低于100℃。基于低温热源循环的污泥深度干化系统，包括污泥粉化干化装置、气粉分离装置、冷凝除湿器、热泵和换热器；所述污泥粉化干化装置包括连通的粉化室和干化室，所述粉化室设有进料装置；所述气粉分离装置分别与所述污泥粉化干化装置和冷凝除湿器相连；所述热泵分别与所述冷凝除湿器和所述换热器相连；所述换热器分别与所述污泥粉化干化装置和所述冷凝除湿器相连。上述技术方案中，所述污泥粉化干化装置的粉化室和干化室内均设置有螺旋搅拌装置；所述干化室设有进气口与所述换热器相连。本专利技术具有以下优点及有益效果：干化效果提高，将污泥干化的经济含水率由40％大幅降至20％以下；通过热泵和热交换器组合的方式，将难以利用的低温废热转换为可有效干化污泥的能源；干化介质(干燥空气)循环，减小了最终尾气的排放量，减小废气净化压力。附图说明图1为本专利技术所涉及的基于低温热源循环的污泥深度干化系统示意图。图中：1–污泥粉化干化装置；2–气粉分离装置；3–冷凝除湿器；4–热泵；5–换热器。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式及工作过程作进一步的说明。本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。如图1所示，基于低温热源循环的污泥深度干化系统，包括污泥粉化干化装置1、气粉分离装置2、冷凝除湿器3、热泵4和换热器5。污泥粉化干化装置1包括连通的粉化室和干化室，粉化室设有进料装置。污泥粉化干化装置1的粉化室和干化室内均设置有螺旋搅拌装置；干化室设有进气口通入干燥空气。气粉分离装置2分别与污泥粉化干化装置1和冷凝除湿器3相连。热泵4分别与冷凝除湿器3和换热器5相连。换热器5分别与污泥粉化干化装置1和冷凝除湿器3相连。进气口与换热器5相连。将含水率为40％～60％的待处理剩余污泥通过进料装置加入污泥粉化干化装置1中，使待处理污泥首先在粉化室内被螺旋搅拌装置粉化破碎成为粒径为50～300μm的污泥粉粒。然后通过进气口通入干燥空气，在螺旋搅拌装置1000-2500r/min的搅拌强度下搅拌5-15min，使干燥空气与污泥粉粒混合均匀并发生充分的气水交换反应，使污泥粉粒进行干化得到污泥干粉，含水率为10％～30％。同时干燥空气变成夹带着污泥干粉的低温含湿空气。其中一个实施例为干燥空气为环境空气加热后的低温干燥空气，其湿度为20％～40％、温度35℃～55℃，与剩余污泥气水交换反应后，变成湿度60％～90％、温度30℃～50℃的低温含湿空气。将夹带着污泥干粉的低温含湿空气通过气粉分离装置2进行气粉分离，分离下来的固体物质即为污泥干粉料。分离后的低温含湿空气进入冷凝，同时将低温冷却水送入冷凝除湿器与低温含湿空气间壁式换热，使低温含湿空气冷凝除水后成为低低温空气，冷凝水排出冷凝除湿器。将低低温空气送入换热器5加热成为干燥空气，并将干燥空气送入污泥粉化干化装置在搅拌条件下与污泥粉粒混合，使污泥粉粒进行干化。即空气在换热器5、污泥粉化干化装置1和气粉分离装置2以及冷凝除湿器3之间形成循环使用。通常循环10次后作为废气，进行净化处理后排放，此时从换热器5补入新鲜空气。冷却水在冷凝除湿器3换热升温后进入热泵4换热降温重新成为低温冷却水，再回到冷凝除湿器3冷凝低温含湿空气。在上述实施例中，低温冷却水为5℃～10℃，换热后温度升到13～23℃，同时空气温度降至15℃～25℃。将低于100℃的低温热源送入热泵4与升温后的冷却水换热后温度升高，成为中高温热源，用于换热器5换热将低低温空气加热成为干燥空气，同时中高温热源换热后成为低温热源回到热泵4进行换热。高温热源还可以通过导热油、熔盐、盐水等换热介质进行能量转移。上述实施例中，低温热源为40℃～75℃，换热升温后温度为50℃～85℃。以上所述仅为本专利技术的优选实施例而已，并不用于限制本专利技术，对于本领域的技术人员来说，本专利技术可以有各种更改和变化。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于低温热源循环的污泥深度干化方法，其特征在于，所述方法包括：将待处理剩余污泥加入污泥粉化干化装置中，使待处理污泥被粉化破碎成为粒径为50～300μm的污泥粉粒，然后通入干燥空气在搅拌条件下与污泥粉粒混合，使污泥粉粒进行干化得到污泥干粉，同时干燥空气变成夹带着污泥干粉的低温含湿空气；将夹带着污泥干粉的低温含湿空气通过气粉分离装置进行气粉分离，分离下来的固体物质即为污泥干粉料；分离后的低温含湿空气进入冷凝除湿器冷凝除水后，成为低低温空气；将所述低低温空气送入换热器加热成为干燥空气，并将干燥空气送入污泥粉化干化装置在搅拌条件下与污泥粉粒混合，使污泥粉粒进行干化。

【技术特征摘要】
1.基于低温热源循环的污泥深度干化方法，其特征在于，所述方法包括：将待处理剩余污泥加入污泥粉化干化装置中，使待处理污泥被粉化破碎成为粒径为50～300μm的污泥粉粒，然后通入干燥空气在搅拌条件下与污泥粉粒混合，使污泥粉粒进行干化得到污泥干粉，同时干燥空气变成夹带着污泥干粉的低温含湿空气；将夹带着污泥干粉的低温含湿空气通过气粉分离装置进行气粉分离，分离下来的固体物质即为污泥干粉料；分离后的低温含湿空气进入冷凝除湿器冷凝除水后，成为低低温空气；将所述低低温空气送入换热器加热成为干燥空气，并将干燥空气送入污泥粉化干化装置在搅拌条件下与污泥粉粒混合，使污泥粉粒进行干化。2.根据权利要求1所述的基于低温热源循环的污泥深度干化方法，其特征在于，所述方法还包括：将低温冷却水送入所述冷凝除湿器与所述低温含湿空气间壁式换热，使低温含湿空气冷凝除水后成为低低温空气，同时冷却水升温后进入热泵换热降温重新成为低温冷却水；将低温热源送入热泵与升温后的冷却水换热后温度升高，成为中高温热源，用于换热器换热将低低温空气加热成为干燥空气，同时中高温热源换热后成为低温热源回到热泵进...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪晨，邢奕，王志强，李益飞，胡家硕，冯丽慧，司艳晓，
申请(专利权)人：北京科技大学，盛世蔚蓝山东环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11