公布日：2022.05.13
申請日：2022.01.25
分類號：C02F11/13(2019.01)I;C02F11/122(2019.01)I;C02F11/143(2019.01)I
摘要
本發(fā)明提供一種閃蒸機械壓濾耦合真空污泥干化系統(tǒng)及方法，所述系統(tǒng)包括料倉、加藥系統(tǒng)、混合系統(tǒng)、板框壓濾系統(tǒng)、水源熱泵系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、空壓系統(tǒng)、污泥輸送系統(tǒng)和污水回收系統(tǒng)。本發(fā)明提供的污泥干化方法利用真空閃蒸模式，打破傳統(tǒng)的100℃高溫破壁技術(shù)的局限，節(jié)約能耗的同時延長了設(shè)備使用壽命，降低工藝成本；微量進氣促使濾餅外部水蒸氣的流動加快，提高干化效率，同時真空閃蒸完成對污泥的深度脫水，污泥中的含水率顯著降低，降至40％以下。本發(fā)明對傳統(tǒng)的濾框進行了改進，將板體四角處設(shè)置暗流管，上端暗流管和下端暗流管之間又分別設(shè)置管路連接，使水蒸氣可以傳導地更加均勻，加快水分蒸發(fā)速率，節(jié)省污泥干化的時間和能耗。
權(quán)利要求書
1.一種閃蒸機械壓濾耦合真空污泥干化系統(tǒng)，其特征在于，所述閃蒸機械壓濾耦合真空污泥干化系統(tǒng)包括料倉、加藥系統(tǒng)、混合系統(tǒng)、板框壓濾系統(tǒng)、水源熱泵系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、空壓系統(tǒng)、污泥輸送系統(tǒng)和污水回收系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閃蒸機械壓濾耦合真空污泥干化系統(tǒng)，其特征在于，所述板框壓濾系統(tǒng)包括濾框。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閃蒸機械壓濾耦合真空污泥干化系統(tǒng)，其特征在于，所述濾框的板體上設(shè)有上下端對稱的進液口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3述的閃蒸機械壓濾耦合真空污泥干化系統(tǒng)，其特征在于，所述板體的四角處設(shè)有暗流管，上端兩角處的多個暗流管通過管路連接；下端兩角處的多個暗流管通過管路連接；所述管路的直徑為8-10mm。
5.一種閃蒸機械壓濾耦合真空污泥干化方法，其特征在于，所述閃蒸機械壓濾耦合真空污泥干化方法包括以下步驟：S1.將所述污泥加入到料倉中，通過加藥系統(tǒng)加入NaOH溶液和絮凝PAC，污泥和NaOH溶液、絮凝PAC在混合系統(tǒng)充分混合進行調(diào)質(zhì)，調(diào)質(zhì)后的污泥送入板框壓濾系統(tǒng)；S2.調(diào)節(jié)螺桿泵的壓力為1.1-1.3MP，待壓力恒定后停止送入調(diào)質(zhì)后的污泥，將調(diào)質(zhì)后的污泥進行一次擠壓，擠壓至含水率為80-85％，擠壓出的污水通過暗流管進入水源熱泵系統(tǒng)；S3.開啟水源熱泵系統(tǒng)，關(guān)閉濾框上端的進液口，通過下端進液口向板框壓濾系統(tǒng)充入熱水，隔膜泵壓力達到1.5-1.7MP后穩(wěn)定30-35min，對一次擠壓的污泥進行二次擠壓，擠壓至含水率為60-65％得到濾餅，擠壓出的污水通過暗流管進入水源熱泵系統(tǒng)；S4.啟動熱水循環(huán)系統(tǒng)，隔膜泵壓力持續(xù)保持在1.5-1.7MP，打開濾框進液口開始熱水循環(huán)；打開高溫氣泵，暗流管采用下進氣、上出氣的方式進行熱氣循環(huán)，待濾餅加熱至65-70℃后，關(guān)閉進液口停止熱水循環(huán)，濾餅恒溫穩(wěn)定60-80min，開啟真空閃蒸模式；S5.污泥擠壓和干化最終排出的污水排入污水回收系統(tǒng)統(tǒng)一進行回收，干化后的污泥通過污泥輸送系統(tǒng)輸送。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種閃蒸機械壓濾耦合真空污泥干化方法，其特征在于，所述S1中絮凝PAC的加入量為污泥的1-1.2‰，所述NaOH溶液的濃度為0.8-1‰，加入量為污泥的1.8-2.2％；所述調(diào)制后的污泥含水率為95-98％，PH＞8。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種閃蒸機械壓濾耦合真空污泥干化方法，其特征在于，所述S3中水源熱泵系統(tǒng)的能效比為1:2.4-2.6；所述水源熱泵系統(tǒng)熱水的溫度為73-76℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種閃蒸機械壓濾耦合真空污泥干化方法，其特征在于，所述S4中熱水循環(huán)系統(tǒng)的能效比為1:2.4-2.6，熱水的溫度為73-76℃；所述熱氣循環(huán)的溫度為60-65℃。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種閃蒸機械壓濾耦合真空污泥干化方法，其特征在于，所述S4中的真空閃蒸模式，關(guān)閉暗流管停止熱氣循環(huán)，開啟真空系統(tǒng)對板框壓濾系統(tǒng)進行抽真空至真空度為-89.9--87.5Kpa，濾餅溫度降至48-52℃；打開空壓系統(tǒng)，開啟氣孔閥門持續(xù)微量進氣，同時真空系統(tǒng)抽真空1.5-2h保持板框壓濾系統(tǒng)的真空度，濾餅干化至含水率低于40％。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種閃蒸機械壓濾耦合真空污泥干化方法，其特征在于，所述微量進氣，微量氣流的流量為1.8-2.5L/H。
發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種閃蒸機械壓濾耦合真空污泥干化系統(tǒng)及方法，實現(xiàn)以下發(fā)明目的：
1、節(jié)約能耗，延長設(shè)備使用壽命，降低工藝成本。
2、提高干化效率，同時對污泥進行深度脫水，使污泥中的含水率顯著降低，降至40％以下。
3、現(xiàn)了污泥脫水干化一體化流程，降低設(shè)備成本和占地面積，結(jié)構(gòu)和操作流程簡化，提高脫水效率。
4、對傳統(tǒng)的濾框進行了改進，加快污泥的干化及脫水。
為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種閃蒸機械壓濾耦合真空污泥干化系統(tǒng)，包括料倉、加藥系統(tǒng)、混合系統(tǒng)、板框壓濾系統(tǒng)、水源熱泵系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、空壓系統(tǒng)、污泥輸送系統(tǒng)和污水回收系統(tǒng)。
進一步地，所述板框壓濾系統(tǒng)包括螺桿泵、濾框、隔膜泵和氣孔閥門。
進一步地，所述濾框的材質(zhì)為石墨改性聚丙烯，韌性好，熱傳導快。
進一步地，所述濾框的板體設(shè)有上下端對稱的進液口。
進一步地，所述濾框的板體四角處設(shè)有暗流管，上端兩角處的多個暗流管通過管路連接；下端兩角處的多個暗流管通過管路連接。
優(yōu)選的，所述暗流管在板體的四角處各1個。
優(yōu)選的，所述管路的直徑為8-10mm。
一種閃蒸機械壓濾耦合真空污泥干化的方法，包括以下步驟：
S1.將所述污泥加入到料倉中，通過加藥系統(tǒng)加入NaOH溶液和絮凝PAC，污泥和NaOH溶液、絮凝PAC在混合系統(tǒng)充分混合進行調(diào)質(zhì)，調(diào)質(zhì)后的污泥送入板框壓濾系統(tǒng)；
進一步地，所述絮凝PAC的加入量為污泥的1-1.2‰；所述NaOH溶液的濃度為0.8-1‰，加入量為污泥的1.8-2.2％。
進一步地，所述調(diào)制后的污泥含水率為95-98％，PH＞8；
S2.調(diào)節(jié)螺桿泵的壓力為1.1-1.3MP，待壓力恒定后停止送入調(diào)質(zhì)后的污泥，接著將調(diào)質(zhì)后的污泥進行一次擠壓，擠壓至含水率為80-85％，擠壓出的污水通過濾框的暗流管進入水源熱泵系統(tǒng)；
S3.開啟水源熱泵系統(tǒng)，關(guān)閉濾框上端的進液口，通過下端進液口向板框壓濾系統(tǒng)充入熱水，隔膜泵壓力達到1.5-1.7MP后穩(wěn)定30-35min，對一次擠壓的污泥進行二次擠壓，擠壓至含水率為60-65％得到濾餅，擠壓出的污水通過暗流管進入水源熱泵系統(tǒng)；
進一步地，所述水源熱泵系統(tǒng)的能效比為1:2.4-2.6；所述水源熱泵系統(tǒng)熱水的溫度為73-76℃。
S4.啟動熱水循環(huán)，隔膜泵壓力持續(xù)保持在1.5-1.7MP，打開濾框進液口開始熱水循環(huán)；打開高溫氣泵，暗流管采用下進氣、上出氣的方式進行熱氣循環(huán)，管路的連接使得熱氣均勻地自下而上傳導，加速濾餅加熱；濾餅加熱至65-70℃后，關(guān)閉進液口停止熱水循環(huán)，濾餅恒溫穩(wěn)定60-80min，開啟真空閃蒸模式。
優(yōu)選的，所述熱氣循環(huán)的溫度為60-65℃。
優(yōu)選的，所述熱水循環(huán)的能效比為1:2.4-2.6，熱水的溫度為73-76℃。
進一步的，所述真空閃蒸模式，關(guān)閉暗流管停止熱氣循環(huán)，開啟真空系統(tǒng)對板框壓濾系統(tǒng)進行抽真空至真空度為-89.9--87.5Kpa，濾餅溫度降至48-52℃，此時達到沸點，污泥細胞壁破裂，細胞中的吸附水、內(nèi)部水開始蒸發(fā)；打開空壓系統(tǒng)，開啟氣孔閥門持續(xù)微量進氣，在微量氣流的作用下板框壓濾系統(tǒng)內(nèi)部水蒸氣的流動加快，促進污泥水分的快速蒸發(fā)，同時真空系統(tǒng)抽真空1.5-2h保持板框壓濾系統(tǒng)的真空度，濾餅干化至含水率低于40％。
優(yōu)選的，所述真空系統(tǒng)的真空泵最大吸氣量為1.33m3/min，極限真空33mbar，工作液流量2.5L/min。
優(yōu)選的，所述微量氣流的流量為1.8-2.5L/H。
S5.污泥擠壓和干化最終排出的污水排入污水回收系統(tǒng)統(tǒng)一進行回收，干化后的污泥通過污泥輸送系統(tǒng)輸送。
由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明達到的技術(shù)效果是：
1、采用本發(fā)明的閃蒸機械壓濾耦合真空污泥干化系統(tǒng)及方法，打破了傳統(tǒng)的100℃高溫破壁技術(shù)的局限，濾餅的溫度降至48-52℃時就可達到沸點，污泥細胞壁破裂，細胞中的吸附水、內(nèi)部水蒸發(fā)，不僅節(jié)約了能耗，而且延長了設(shè)備使用壽命，降低成本。
2、采用閃蒸技術(shù)，微量進氣促使濾餅外部水蒸氣的流動加快，提高干化效率，同時對污泥進行深度脫水，污泥中的含水率顯著降低，降至40％以下。
3、傳統(tǒng)的污泥干化通常需要在污泥物理脫水后增加新的設(shè)備進行深度干化，而采用本發(fā)明的閃蒸機械壓濾耦合真空污泥干化系統(tǒng)，實現(xiàn)了污泥脫水干化一體化流程，降低設(shè)備成本和占地面積，結(jié)構(gòu)和操作流程簡化，提高了脫水效率，一次即可脫水干化至污泥含水率40％以下。
4、濾框采用石墨改性聚乙烯材質(zhì)，傳熱快，韌性高，使用壽命長，實現(xiàn)高效擠壓脫水。
5、本發(fā)明對傳統(tǒng)的濾框進行了改進，在濾框板體的四角處設(shè)置暗流管，上端兩角處的暗流管之間和下端兩角處的暗流管之間又分別設(shè)置管路，使水蒸氣可以傳導地更加均勻，加快水分蒸發(fā)速率，節(jié)省蒸發(fā)時間和資源。
6、本發(fā)明采用的閃蒸機械壓濾耦合真空污泥干化方法，水源熱泵系統(tǒng)的能效比在2.6左右，市場上的污泥干化設(shè)備多數(shù)采用電能，能效比均低至1.0左右，耗電量較多。采用本發(fā)明的閃蒸機械壓濾耦合真空污泥干化方法，采用擠壓出的污水作為水源熱泵系統(tǒng)的熱水水源，在降低能耗的同時節(jié)省了熱水資源，環(huán)保節(jié)能。
（發(fā)明人：馬越;曹貽社;夏鴻飛）
