潛熱蒸騰臭氣處理裝置及泥餅干化和臭氣處理的方法
【專利摘要】一種潛熱蒸騰臭氣處理裝置，主要由濕式碳化反應(yīng)器、三相潛熱回收裝置和五級脫臭裝置組成。本發(fā)明還公開了利用上述處理裝置進(jìn)行泥餅干化和臭氣處理的方法。本發(fā)明使用濕式碳化反應(yīng)器處理污泥，利用其中有機(jī)成分產(chǎn)熱降低污泥含水率，而后又使用三相潛熱回收裝置對待處理泥餅進(jìn)行干化，泥餅含水率可降至30％-40％乃至全干。經(jīng)過處理后的泥餅含水率大幅度降低，保持了原有的營養(yǎng)和熱能，不論是焚燒、土地改良還是堆肥，都可以達(dá)到更好的效果，并考量污泥干化處理過程中的臭氣問題，改善了處理過程中的空氣質(zhì)量和作業(yè)環(huán)境，做到了污泥處理工藝的完整性。
【專利說明】潛熱蒸騰臭氣處理裝置及泥餅干化和臭氣處理的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種泥餅干化及臭氣處理的組合裝置。
[0002] 本發(fā)明還涉及利用上述裝置進(jìn)行泥餅干化和臭氣處理的方法。

【背景技術(shù)】
[0003] 隨著我國城鎮(zhèn)污水處理率的不斷提高，城市泥餅產(chǎn)量急劇增加。截至2009年，我 國污水處理廠泥餅產(chǎn)量已超過3000萬噸。但是目前，全國城市泥餅有效處理處置率不到 10%，嚴(yán)重滯后于污水處理事業(yè)的發(fā)展。
[0004] 由于泥餅具含水率高、有機(jī)質(zhì)豐富、流動性強(qiáng)、臭氣重等特點(diǎn)，但在泥餅處理過程 中，臭氣污染是行業(yè)所面臨的突出環(huán)境問題。泥餅含有多種易降解的有機(jī)物和豐富的微生 物，在堆肥過程中有機(jī)質(zhì)降解會產(chǎn)生多種臭氣，擴(kuò)散到周邊，對環(huán)境造成污染。在泥餅集中 堆放處，由于氧氣供應(yīng)不足，則會產(chǎn)生厭氧發(fā)酵，形成硫化氫、揮發(fā)性有機(jī)酸等惡臭物質(zhì)；若 對其進(jìn)行翻拋，則惡臭氣體會從堆體中大量逸出。故而在處理泥餅的過程中對其產(chǎn)生臭氣 需同時處理。本發(fā)明致力于泥餅干化與臭氣處理的同時進(jìn)行，經(jīng)過干化的泥餅含水率低至 35 %，臭氣在一系列后續(xù)處理亦可直接排放，沒有二次污染的發(fā)生。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種潛熱蒸騰臭氣處理裝置。
[0006] 本發(fā)明的又一目的在于提供一種利用上述處理裝置進(jìn)行泥餅干化和臭氣處理的 方法。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的潛熱蒸騰臭氣處理裝置，主要由濕式碳化反應(yīng)器、 三相潛熱回收裝置和五級脫臭裝置組成；其中：濕式碳化反應(yīng)器的底部設(shè)置有納米曝氣 盤，濕式碳化反應(yīng)器處理后的污泥通過液壓泵導(dǎo)入三相潛熱回收裝置內(nèi)；三相潛熱回收裝 置的外殼為鋼板卷成的呈橢圓形外殼或8字形的外殼，固定在支架上，外殼上開設(shè)有空氣 入口、廢氣出口和出料口；該三相潛熱回收裝置的一端安裝有電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動該三相潛熱回 收裝置內(nèi)部水平安置兩個平行排列的中心軸同向同速運(yùn)轉(zhuǎn)，兩個中心軸均為中空結(jié)構(gòu)，中 心軸的一端設(shè)有通入蒸汽的進(jìn)氣孔，中心軸的另一端設(shè)有排水孔；兩個中心軸上水平安置 兩個平行排列的螺旋轉(zhuǎn)盤，螺旋轉(zhuǎn)盤的一側(cè)較厚，固定有加厚片一側(cè)與未固定有加厚片的 一側(cè)相合后留有較大有縫隙，螺旋轉(zhuǎn)盤靠近支架一段的盤片表面光滑，其余段的盤片的表 面布滿小孔；三相潛熱回收裝置的廢氣出口連接五級脫臭裝置的進(jìn)氣口，五級脫臭裝置內(nèi) 自進(jìn)氣口端依次填充有生物填料層、菌糠填料層、無紡布填充層、分子篩填充層和活性炭填 充層，生物填料層、菌糠填料層、無紡布填充層、分子篩填充層和活性炭填充層之間由隔板 隔開，在活性炭填充層的一端連接一排氣塔。
[0008] 所述的潛熱蒸騰臭氣處理裝置，其中，濕式碳化反應(yīng)器內(nèi)的納米曝氣盤與一納米 曝氣機(jī)連接。
[0009] 所述的潛熱蒸騰臭氣處理裝置，其中，濕式碳化反應(yīng)器、三相潛熱回收裝置和五級 脫臭裝置外殼外部有一保溫層，減少熱量損失。
[0010] 所述的潛熱蒸騰臭氣處理裝置，其中，螺旋轉(zhuǎn)盤的一側(cè)較厚的盤片是在該側(cè)的盤 片上加設(shè)有加厚片。
[0011] 所述的潛熱蒸騰臭氣處理裝置，其中，螺旋轉(zhuǎn)盤上表面光滑的盤片長度占整個盤 片長度的2/3。
[0012] 所述的潛熱蒸騰臭氣處理裝置，其中，五級脫臭裝置中填充的生物填料層、菌糠填 料層、無紡布填充層、分子篩填充層和活性炭填充層之間的隔板為交錯布置。
[0013] 本發(fā)明提供的利用上述潛熱蒸騰臭氣處理裝置進(jìn)行泥餅干化和臭氣處理的方 法：
[0014] 污泥輸入濕式碳化反應(yīng)器，在高溫高壓條件下注入空氣，在反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行濕式碳 化，將污泥碳化成固體碳化物，啟動時利用超高壓蒸汽的熱能啟動，運(yùn)行中利用反應(yīng)放熱能 夠維持系統(tǒng)運(yùn)行，溫度升至200°c ;
[0015] 反應(yīng)過程熱量回收用于蒸汽加熱，提高能源利用效率，降低能耗及運(yùn)行成本。經(jīng)過 濕式碳化處理，含水率降低的污泥進(jìn)入三相潛熱回收裝置中進(jìn)行干化；高溫高壓蒸汽自中 心軸的進(jìn)氣孔通入，自盤片上細(xì)孔噴出，通入干化后期污泥中，由兩個平行排列的螺旋轉(zhuǎn)盤 帶動，將其中的水分升溫轉(zhuǎn)化為蒸汽，降低含水率；而后蒸汽在潛熱釋放的過程中進(jìn)行潛熱 換熱，降低污泥的含水率；污泥中的水汽在熱作用下轉(zhuǎn)化為蒸汽，自三相潛熱回收裝置的廢 氣出口排出，空氣自空氣入孔補(bǔ)入；排水口流出的高溫水經(jīng)過加熱通過進(jìn)氣孔循環(huán)使用，并 使?jié)袷教蓟磻?yīng)器內(nèi)熱量加熱，最大程度降低熱損失；同時根據(jù)污泥所需干化程度調(diào)節(jié)兩 個平行排列的螺旋轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速，兩個平行排列的螺旋轉(zhuǎn)盤相互之間起到刮泥作用，防止污 泥淤積在螺旋轉(zhuǎn)盤表面，影響熱量傳遞；
[0016] 干化過程中產(chǎn)生的臭氣傳遞至五級脫臭裝置，對泥餅干化的整個過程進(jìn)行除臭處 理，凈化后的空氣自五級脫臭裝置排氣塔排出。
[0017] 所述的方法，其中，濕式碳化反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)溫度為120?200°C，壓力為2? 6Mpa，，停留時間為1?5h。
[0018] 所述的方法，其中，進(jìn)入濕式碳化反應(yīng)器的污泥濃度>9%，懸浮固體量大于9%。
[0019] 所述的方法，其中，濕式碳化反應(yīng)器運(yùn)行一段時間后內(nèi)壁上的結(jié)垢用稀硝酸清洗。
[0020] 本發(fā)明的潛熱蒸騰臭氣處理裝置在進(jìn)行污泥干化時，無需設(shè)置刮泥板、推進(jìn)器，其 工作過程所需熱量全部來源于濕式碳化反應(yīng)器產(chǎn)生的熱量，整個干化過程可滅殺蟲卵、病 原菌，并使殘余多環(huán)芳烴類化合物以及雜環(huán)類化合物等難降解污染物質(zhì)變性，喪失原有毒 性。同時使用五級脫臭裝置對泥餅干化的整個過程進(jìn)行除臭處理，在泥餅干化過程中產(chǎn)生 的臭氣得到了處理，避免了由于泥餅干化產(chǎn)生的二次污染，減少了對周圍環(huán)境、居民的生產(chǎn) 生活造成的影響。經(jīng)過本發(fā)明處理后的泥餅含水率大幅度降低，保持了原有的營養(yǎng)和熱能， 不論是焚燒、土地改良還是堆肥，都可以達(dá)到更好的效果，并考量污泥干化處理過程中的臭 氣問題，改善了處理過程中的空氣質(zhì)量和作業(yè)環(huán)境，做到了污泥處理工藝的完整性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1是本發(fā)明的潛熱蒸騰臭氣處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 附圖中主要組件符號說明：
[0023] 1濕式碳化反應(yīng)器；2電機(jī)；3支架；4進(jìn)料口；5三相潛熱回收裝置；6螺旋轉(zhuǎn)盤；7 中心軸；8空氣入口；9廢氣出口；10風(fēng)機(jī)；11五級脫臭裝置；111進(jìn)氣口；12排氣塔；13活 性炭填充層；14分子篩填充層；15無紡布填充層；16菌糠填料層；17生物填料層；18進(jìn)氣 孔；19出料口；20排水孔；21液壓泵；22納米曝氣盤；23納米曝氣機(jī)。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 請結(jié)合圖1，是本發(fā)明提供的潛熱蒸騰臭氣處理裝置，其主要包括：
[0025] 濕式碳化反應(yīng)器1底部設(shè)置有納米曝氣盤22,納米曝氣盤22連接一納米曝氣機(jī) 23。經(jīng)過濕式碳化反應(yīng)器1處理的污泥在液壓泵21的作用下導(dǎo)入三相潛熱回收裝置5。
[0026] 三相潛熱回收裝置5的外殼為鋼板卷成的橢圓形外殼或8字形外殼，外殼外部有 一保溫層，減少熱量損失。外殼上開設(shè)有空氣入口 8、廢氣出口 9和出料口 19。三相潛熱回 收裝置5的外殼固定在支架3上，該三相潛熱回收裝置5 -端安裝有電機(jī)2,電機(jī)2驅(qū)動該 三相潛熱回收裝置5內(nèi)部水平安置兩個平行排列的中心軸7同向同速運(yùn)轉(zhuǎn)，并可以根據(jù)污 泥所需干化程度調(diào)節(jié)中心軸7的轉(zhuǎn)速。兩個中心軸7均為中空結(jié)構(gòu)，中心軸7的一端設(shè)有 通入蒸汽的進(jìn)氣孔18,中心軸7的另一端設(shè)有排水孔20。
[0027] 兩個中心軸7上水平安置兩個平行排列的螺旋轉(zhuǎn)盤6,螺旋轉(zhuǎn)盤6的一側(cè)較厚，較 厚的盤片可以通過在該側(cè)的盤片上加設(shè)固定若干個加厚片來實(shí)現(xiàn)加厚，固定有加厚片一側(cè) 與未固定有加厚片的一側(cè)相合后留有較大有縫隙，相互之間可以起到刮泥作用，防止污泥 淤積在螺旋轉(zhuǎn)盤表面，影響熱量傳遞。螺旋轉(zhuǎn)盤6靠近支架3-段的盤片表面光滑（表面 光滑的盤片長度約占整個盤片長度的2/3)，其余段的盤片的表面布滿小孔。污泥在三相潛 熱回收裝置5進(jìn)行最終干化，使污泥含水率可降至30% -40%乃至全干。
[0028] 三相潛熱回收裝置5的廢氣出口連接五級脫臭裝置11的進(jìn)氣口 111，五級脫臭裝 置11內(nèi)自進(jìn)氣口 111端依次填充有生物填料層17、菌糠填料層16、無紡布填充層15、分子 篩填充層14和活性炭填充層13,各層之間由隔板隔開，較理想的五級脫臭裝置中的隔板是 采用交錯布置的方式布設(shè)。在活性炭填充層13的一端連接一排氣塔12。
[0029] 本發(fā)明利用上述裝置進(jìn)行泥餅干化和臭氣處理的方法的過程是：
[0030] 污泥輸入濕式碳化反應(yīng)器，濕式碳化反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)溫度為120?200°C，壓力為 2?6Mpa，，停留時間為1?5h。高溫高壓條件下注入空氣，在反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行濕式碳化，將污 泥碳化成固體碳化物，啟動時利用超高壓蒸汽的熱能啟動，運(yùn)行中利用反應(yīng)放熱能夠維持 系統(tǒng)運(yùn)行（自熱運(yùn)行），溫度很快升高至200°C以上；濕式碳化反應(yīng)器的污泥濃度>9%，懸 浮固體量不得低于9%，以便提供系統(tǒng)內(nèi)穩(wěn)定的污泥量。本發(fā)明利用納米曝氣裝置達(dá)成低溫 低壓有機(jī)污泥碳化工藝，納米氣泡的爆破性產(chǎn)生的局部高溫功能、ξ電位和羥基自由基可 以促使有機(jī)物快速碳化，使污泥中的粘性有機(jī)物水解，破壞污泥的膠體結(jié)構(gòu)，可以同時改善 脫水性能。隨水熱反應(yīng)溫度和壓力的增加，顆粒碰撞增大，顆粒間的碰撞導(dǎo)致了膠體結(jié)構(gòu)的 破壞，使束縛水和固體顆粒分離。
[0031] 反應(yīng)過程熱量回收用于蒸汽加熱，提高能源利用效率，降低能耗及運(yùn)行成本。經(jīng)過 濕式碳化處理，含水率降低的污泥進(jìn)入下一步三相潛熱回收裝置中。濕式碳化反應(yīng)器運(yùn)行 一段時間后，內(nèi)壁會結(jié)垢，可以采用稀硝酸進(jìn)行清洗。
[0032] 濕式碳化后的污泥在三相潛熱回收裝置中進(jìn)行干化，啟動三相潛熱回收裝置的電 機(jī)帶動螺旋轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，130°C左右的高溫蒸汽從中心軸的進(jìn)氣孔通入；泥餅自三相潛熱回收 裝置的進(jìn)料口進(jìn)入，在螺旋轉(zhuǎn)盤的推動下緩緩向圖示方向的右邊移動，高溫蒸汽自左端向 右移動，在潛熱釋放的過程中進(jìn)行換熱，利用蒸汽液化釋放的熱能以及液化后水的溫度進(jìn) 行泥餅干化處理，殺死泥餅中的蟲卵，高溫去除病原菌及細(xì)菌等，通過出料口排出，最后采 用太陽能自然風(fēng)干泥餅，泥餅含水率迅速降低。蒸汽釋放熱量后轉(zhuǎn)化成的水于排水孔排出， 高含水率水汽自廢氣出口排出，空氣自空氣入孔補(bǔ)入；排水口流出的高溫水經(jīng)過加熱自進(jìn) 氣孔循環(huán)使用，并使用濕式碳化反應(yīng)器內(nèi)熱量加熱，最大程度降低熱損失。
[0033] 三相潛熱回收裝置在泥餅處理過程中排出的廢氣由廢氣出口通過一風(fēng)機(jī)傳遞至 入五級脫臭裝置，對泥餅干化過程中產(chǎn)生的臭氣進(jìn)行處理除臭處理。五級脫臭裝置中自左 到右依次為生物填料層（采用礦化垃圾或腐熟的堆肥垃圾），用以生物降解臭氣中的致臭 成分；菌糠填料層，低密度、高空隙率的菌糠填料非常適用于微生物附著，使用此填料培養(yǎng) 微生物對臭氣的吸附降解作用顯著，可進(jìn)一步保證臭氣去除效果；無紡布填充層，用以吸收 氣體所帶水分；分子篩填充層，對臭氣進(jìn)行離子交換及物理吸附；活性炭填充層，對殘余物 質(zhì)進(jìn)行最終凈化，活性炭填充層連接一排氣塔，經(jīng)五級脫臭裝置凈化后的空氣自排氣塔排 出。五級脫臭裝置內(nèi)的隔板是采用交錯布置的方式布設(shè)，此設(shè)計可延長臭氣在裝置內(nèi)部的 停留時間，提尚出氣質(zhì)量。
【權(quán)利要求】
1. 一種潛熱蒸騰臭氣處理裝置，主要由濕式碳化反應(yīng)器、三相潛熱回收裝置和五級脫 臭裝置組成；其中： 濕式碳化反應(yīng)器的底部設(shè)置有納米曝氣盤，濕式碳化反應(yīng)器處理后的污泥通過液壓泵 導(dǎo)入三相潛熱回收裝置內(nèi)； 三相潛熱回收裝置的外殼為鋼板卷成的呈橢圓形外殼或8字形的外殼，固定在支架 上，外殼上開設(shè)有空氣入口、廢氣出口和出料口；該三相潛熱回收裝置的一端安裝有電機(jī)， 電機(jī)驅(qū)動該三相潛熱回收裝置內(nèi)部水平安置兩個平行排列的中心軸同向同速運(yùn)轉(zhuǎn)，兩個中 心軸均為中空結(jié)構(gòu)，中心軸的一端設(shè)有通入蒸汽的進(jìn)氣孔，中心軸的另一端設(shè)有排水孔； 兩個中心軸上水平安置兩個平行排列的螺旋轉(zhuǎn)盤，螺旋轉(zhuǎn)盤的一側(cè)較厚，固定有加厚 片一側(cè)與未固定有加厚片的一側(cè)相合后留有較大有縫隙，螺旋轉(zhuǎn)盤靠近支架一段的盤片表 面光滑，其余段的盤片的表面布滿小孔； 三相潛熱回收裝置的廢氣出口連接五級脫臭裝置的進(jìn)氣口，五級脫臭裝置內(nèi)自進(jìn)氣口 端依次填充有生物填料層、菌糠填料層、無紡布填充層、分子篩填充層和活性炭填充層，生 物填料層、菌糠填料層、無紡布填充層、分子篩填充層和活性炭填充層之間由隔板隔開，在 活性炭填充層的一端連接一排氣塔。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的潛熱蒸騰臭氣處理裝置，其中，濕式碳化反應(yīng)器內(nèi)的納米曝 氣盤與一納米曝氣機(jī)連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的潛熱蒸騰臭氣處理裝置，其中，濕式碳化反應(yīng)器、三相潛熱回 收裝置和五級脫臭裝置外殼外部有一保溫層，減少熱量損失。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的潛熱蒸騰臭氣處理裝置，其中，螺旋轉(zhuǎn)盤的一側(cè)較厚的盤片 是在該側(cè)的盤片上加設(shè)有加厚片。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的潛熱蒸騰臭氣處理裝置，其中，螺旋轉(zhuǎn)盤上表面光滑的盤 片長度占整個盤片長度的三分之二。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的潛熱蒸騰臭氣處理裝置，其中，五級脫臭裝置中填充的生物 填料層、菌糠填料層、無紡布填充層、分子篩填充層和活性炭填充層之間的隔板為交錯布 置。
7. -種利用權(quán)利要求1所述潛熱蒸騰臭氣處理裝置進(jìn)行泥餅干化和臭氣處理的方法： 污泥輸入濕式碳化反應(yīng)器，在高溫高壓條件下注入空氣，在反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行濕式碳化，將 污泥碳化成固體碳化物，啟動時利用超高壓蒸汽的熱能啟動，運(yùn)行中利用反應(yīng)放熱能夠維 持系統(tǒng)運(yùn)行，溫度升至200°C以上； 反應(yīng)過程熱量回收用于蒸汽加熱，提高能源利用效率，降低能耗及運(yùn)行成本。經(jīng)過濕 式碳化處理，含水率降低的污泥進(jìn)入三相潛熱回收裝置中進(jìn)行干化；高溫高壓蒸汽自中心 軸的進(jìn)氣孔通入，自盤片上細(xì)孔噴出，通入干化后期污泥中，由兩個平行排列的螺旋轉(zhuǎn)盤帶 動，將其中的水分升溫轉(zhuǎn)化為蒸汽，降低含水率；而后蒸汽在潛熱釋放的過程中進(jìn)行潛熱換 熱，降低污泥的含水率；污泥中的水汽在熱作用下轉(zhuǎn)化為蒸汽，自三相潛熱回收裝置的廢氣 出口排出，空氣自空氣入孔補(bǔ)入；排水口流出的高溫水經(jīng)過加熱通過進(jìn)氣孔循環(huán)使用，并使 濕式碳化反應(yīng)器內(nèi)熱量加熱，最大程度降低熱損失；同時根據(jù)污泥所需干化程度調(diào)節(jié)兩個 平行排列的螺旋轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速，兩個平行排列的螺旋轉(zhuǎn)盤相互之間起到刮泥作用，防止污泥 淤積在螺旋轉(zhuǎn)盤表面，影響熱量傳遞； 干化過程中產(chǎn)生的臭氣傳遞至五級脫臭裝置，對泥餅干化的整個過程進(jìn)行除臭處理， 凈化后的空氣自五級脫臭裝置排氣塔排出。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，濕式碳化反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)溫度為120?200°C，壓 力為2?6Mpa，，停留時間為1?5h。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，進(jìn)入濕式碳化反應(yīng)器的污泥濃度>9%，懸浮固體 量大于9%。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，濕式碳化反應(yīng)器運(yùn)行一段時間后內(nèi)壁上的結(jié)垢 用稀硝酸清洗。
【文檔編號】C02F11/18GK104150736SQ201410359829
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】夏訓(xùn)峰, 席北斗, 王雷, 何小松, 王麗君, 趙穎, 楊天學(xué), 高如泰 申請人:中國環(huán)境科學(xué)研究院