一种市政污泥处理方法以及实施该方法的热泵-太阳能耦合系统技术方案

本发明专利技术涉及市政污泥干化领域，特别涉及一种市政污泥处理方法以及实施该方法的热泵‑太阳能耦合系统。一种市政污泥处理方法，将市政污泥干化，干化所使用的热量来源于污水采用污水源热泵收集的热量、污水处理过程中产生的废气经太阳能加热后用气源热泵收集的热量以及太阳能真空管收集的热量；污泥干化至含水量为68％‑72％，密闭发酵得到肥料。本发明专利技术还提供了实施上述方法的热泵‑太阳能耦合系统。本发明专利技术利用污水厂自有资源以及太阳能进行产能，干化的污泥进行堆肥，变废为宝，得到的肥料为无机化肥，可以广泛应用，具有显著的经济价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及市政污泥干化领域，具体而言，涉及一种市政污泥处理方法以及实施该方法的热泵-太阳能耦合系统。
技术介绍
截至2014年底，全国设市城市、县(简称城镇)累计建成污水处理厂3717座，污水处理能力1.57亿立方米/日，较2013年新增约800万立方米/天。作为污水处理副产物的污泥量也在急剧增加，据统计，目前我国年产量高达4000万吨(以含水量一般为98％以上)，其中约80％的污泥未经妥善处理。未经恰当处理的污泥进入环境后会给环境造成二次污染，其中污泥含水率较高会造成运输成本增加、堆放面积大、挤压垃圾填埋场库容等一系列问题。为进一步降低污泥含水率，目前污水厂主要采用污泥干化的方法。污泥干化技术是使用人工热源，其操作温度(对污泥颗粒而言)通常大于100℃，通过渗滤或蒸发等作用，从污泥中去除大部分含水量从而达到深度脱水(其含水率可控制在20％以下)。污泥干化是一个能量净支出的过程，能量支出高，因此，如何环保节能的进行污泥干化是有待解决的问题。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种市政污泥处理方法，该工艺收集污水、废气以及太阳能的热量，收集的该热量用于污泥的干化，节约能源；并且干化后的污泥进行堆肥，得到的肥料为无机化肥，实现了市政污泥的资源化处理。本专利技术的第二目的在于提供一种实施所述的市政污泥处理方法的热泵-太阳能耦合系统，该装置设置简单，收集能量效果好，易于工业化应用。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：一种市政污泥处理方法，将市政污泥干化，所述干化所使用的热量来源于污水采用污水源热泵收集的热量、污水处理过程中产生的废气经太阳能加热后用气源热泵收集的热量以及太阳能真空管收集的热量；污泥干化至含水量为68％-72％，密闭发酵得到肥料。本专利技术利用污水厂自有资源进行产能，具体地，提取废气、废水中的低位能，转换成高位热能，应用到污泥干化中，大大降低污泥干化过程的耗能，达到节能的目的。具体地，污水是一种蕴含丰富低位热能的可再生热能资源，采用热泵将这种低位热能转换成高位热能，并利用这一热能对厂内污泥进行干化，将热能就近利用。不仅污水的热能可以利用，污水厂所散发废气中的热能也能进行利用。污水厂在运行过程中，各处理单元都会产生臭气，废气的处理也越来越受到技术人员的重视，现在较为普遍的做法是加盖，由引风机引至废气处理系统。而本专利技术在废气处理之前将收集的废气经太阳能升温，再通过热泵技术将此热能运用于污泥干化，此技术的运用也能降低后续臭气处理装置的负荷，并且，太阳能作为辅助能源为污水厂提供能量，安全清洁。另外还设置太阳能真空管，收集的热量也同时用于污泥的干化。本专利技术利用热泵-太阳能技术耦合所产热能对污泥进行干化处理，污泥含水率大大降低，整个过程最大限度的利用了污水厂自身流失的能量以及太阳能的热量，实现了污泥干化过程的清洁节能生产。进一步地，本专利技术将干化到一定含水量的污泥进行堆肥，变废为宝，得到的肥料为无机化肥，可以广泛应用，具有显著的经济价值。就目前而言，主要的技术攻关点在于提高太阳能利用，菲涅尔透镜作
为一种太阳能聚光镜可大大提高太阳光的聚焦，以此提高太阳能利用率。优选地，加热所述废气的热源主要来源于菲涅尔透镜聚集太阳光收集的热量。由于污水成分复杂且不稳定，采用的污水一般是经过预处理后的，尽管如此，由于热泵的内部结构也很复杂，不易清洗，因此，本专利技术将污水先经过离心污水换热器处理，它良好地解决了含有较大悬浮物、颗粒或物体的介质造成换热器堵塞的情况，同时避免了耗时耗力的清洗工作，并且使废水中低品位的热量充分应用。优选地，所述污水先经过离心污水换热器处理，再采用污水源热泵收集热量。堆肥实际就是废弃物稳定化的一种形式，需要特定的湿度、温度以及通气条件以使有益菌产生，使有机物不断被降解和稳定，并生产出一种适宜于土地利用的产品的过程。本专利技术将市政污泥经干化处理后，再进行堆肥，实现污泥的回收利用，该技术不仅能有效处理污泥，还能将其制成具有高附加值的肥料，真正实现了废弃物的资源化处置。经试验验证，进一步地，发酵的温度为15-25℃，发酵的时间为25-35天。经过该温度条件下的一定时间的发酵后，得到的肥料与无机化肥效果一致。进一步地，发酵后得到的肥料作为添加剂加入干化后的污泥中，混匀后进行发酵。发酵得到的肥料中含有有益菌，添加到污泥中，能加快污泥的发酵速度，缩短肥料的发酵时间。进一步地，发酵过程中对污泥进行一次上下翻动并捣碎的步骤。该过程即为“倒粪”的过程，通过该过程，能使发酵更充分且均匀，并通过短暂的有氧处理，增加有益菌的扩增，提升发酵得到的肥料的品质。本专利技术还提供了实施所述的市政污泥处理方法的热泵-太阳能耦合系统，包括：包括：污水源热泵、废气源热泵、太阳能真空管、污泥干化装
置、发酵装置；所述污水源热泵、废气源热泵、太阳能真空管分别与所述污泥干化装置连接；所述污泥干化装置与所述发酵装置连接。本专利技术提供的实施所述的市政污泥处理方法的热泵-太阳能耦合系统，将各装置依次设置，简单易行，利于污泥处理过程的高效进行。其中，污泥干化装置一般采用干燥箱。进一步地，所述热泵-太阳能耦合系统还包括集气装置和菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜收集的能量用于所述集气装置中气体的加热，所述集气装置与所述废气源热泵连接。进一步地，所述热泵-太阳能耦合系统还包括离心污水换热器，所述离心污水换热器与所述污水源热泵连接。即污水先通过离心污水换热器处理，再进入污水源热泵，这样良好地解决了含有较大悬浮物、颗粒或物体的介质造成污水源热泵堵塞的情况，同时避免了耗时耗力的清洗工作，并且使废水中低品位的热量充分应用。进一步地，所述发酵装置包括第一发酵仓和第二发酵仓。第一发酵仓和第二发酵仓，即将污泥在两个发酵仓中倒换一次，实现污泥的上下翻动并捣碎的步骤。本专利技术中的干燥箱下侧配有热泵供热系统、膨胀阀、制冷剂、风机以及管路，热泵系统与干燥箱之间均有风管连接，风管上设有风量调节阀，热泵系统中设有风量传感器，风量传感器与风量调节阀均与控制器相连接；控制器上还设有对干燥箱的温湿度传感器，可以根据干燥箱内的温湿度来调节各个系统风管上的风量，使得干燥系统处于封闭循环的条件下，不与外界环境相连通。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)在污水处理厂现有基础上，将热泵-太阳能技术耦合应用于污水、
废气的热能收集并对污水处理厂产生的市政污泥进行干化处理，实现了能源就近利用，是实现污水综合利用的有效途径；干化后污泥再进行堆肥，所得到的肥料类似于无机化肥，实现了废弃物的资源化处置。(2)污水源热泵将污水厂处理后排放的废水即二沉池后的出水中提取其低温热能，通过污水源热泵机组，将其提升为高温热能用于污泥干化，由此实现污水的二次利用，变废为宝，提高资源的利用率。(3)污水处理厂的每个阶段都会产生大量的废气，废气会散发恶臭，会对工作人员和周围的居民造成不良影响，本专利技术将整个污水处理产生的废气收集起来，并利用菲涅尔透镜更有效地将太阳光的直射光和散射光充分利用，提高能量利用率，将气体加热，再将气体作为热源利用空气源热泵收集其低位热源，将废气合理利用，并且减小了后续除臭装置的负荷，达到预处理的目的。(4)一方面借助传统温室干燥技术，结合当代本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种市政污泥处理方法，其特征在于，将市政污泥干化，所述干化所使用的热量来源于污水采用污水源热泵收集的热量、污水处理过程中产生的废气经太阳能加热后用气源热泵收集的热量以及太阳能真空管收集的热量；污泥干化至含水量为68％‑72％，密闭发酵得到肥料。

【技术特征摘要】
1.一种市政污泥处理方法，其特征在于，将市政污泥干化，所述干化所使用的热量来源于污水采用污水源热泵收集的热量、污水处理过程中产生的废气经太阳能加热后用气源热泵收集的热量以及太阳能真空管收集的热量；污泥干化至含水量为68％-72％，密闭发酵得到肥料。2.根据权利要求1所述的市政污泥处理方法，其特征在于，加热所述废气的热源主要来源于菲涅尔透镜聚集太阳光收集的热量。3.根据权利要求1所述的市政污泥处理方法，其特征在于，所述污水先经过离心污水换热器处理，再采用污水源热泵收集热量。4.根据权利要求1-3任一项所述的市政污泥处理方法，其特征在于，发酵的温度为15-25℃，发酵的时间为25-35天。5.根据权利要求1-3任一项所述的市政污泥处理方法，其特征在于，发酵后得到的肥料作为添加剂加入干化后的污泥中，混匀后进行发酵。6.根据权利要求1-3任一项所述的市政污泥处理方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王家乐，陈威，周传辉，汪辉，黄一凡，许钰彬，王偌楠，朱莹，徐晨翱，周航，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42