公布日：2022.05.13
申請日：2022.01.25
分類(lèi)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及方法，所述系統包括料倉、加藥系統、混合系統、板框壓濾系統、水源熱泵系統、真空系統、空壓系統、污泥輸送系統和污水回收系統。本發(fā)明提供的污泥干化方法利用真空閃蒸模式，打破傳統的100℃高溫破壁技術(shù)的局限，節約能耗的同時(shí)延長(cháng)了設備使用壽命，降低工藝成本；微量進(jìn)氣促使濾餅外部水蒸氣的流動(dòng)加快，提高干化效率，同時(shí)真空閃蒸完成對污泥的深度脫水，污泥中的含水率顯著(zhù)降低，降至40％以下。本發(fā)明對傳統的濾框進(jìn)行了改進(jìn)，將板體四角處設置暗流管，上端暗流管和下端暗流管之間又分別設置管路連接，使水蒸氣可以傳導地更加均勻，加快水分蒸發(fā)速率，節省污泥干化的時(shí)間和能耗。
權利要求書(shū)
1.一種閃蒸機械壓濾耦合真空污泥干化系統，其特征在于，所述閃蒸機械壓濾耦合真空污泥干化系統包括料倉、加藥系統、混合系統、板框壓濾系統、水源熱泵系統、真空系統、空壓系統、污泥輸送系統和污水回收系統。
2.根據權利要求1所述的閃蒸機械壓濾耦合真空污泥干化系統，其特征在于，所述板框壓濾系統包括濾框。
3.根據權利要求2所述的閃蒸機械壓濾耦合真空污泥干化系統，其特征在于，所述濾框的板體上設有上下端對稱(chēng)的進(jìn)液口。
4.根據權利要求3述的閃蒸機械壓濾耦合真空污泥干化系統，其特征在于，所述板體的四角處設有暗流管，上端兩角處的多個(gè)暗流管通過(guò)管路連接；下端兩角處的多個(gè)暗流管通過(guò)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(guò)加藥系統加入NaOH溶液和絮凝PAC，污泥和NaOH溶液、絮凝PAC在混合系統充分混合進(jìn)行調質(zhì)，調質(zhì)后的污泥送入板框壓濾系統；S2.調節螺桿泵的壓力為1.1-1.3MP，待壓力恒定后停止送入調質(zhì)后的污泥，將調質(zhì)后的污泥進(jìn)行一次擠壓，擠壓至含水率為80-85％，擠壓出的污水通過(guò)暗流管進(jìn)入水源熱泵系統；S3.開(kāi)啟水源熱泵系統，關(guān)閉濾框上端的進(jìn)液口，通過(guò)下端進(jìn)液口向板框壓濾系統充入熱水，隔膜泵壓力達到1.5-1.7MP后穩定30-35min，對一次擠壓的污泥進(jìn)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(guò)暗流管進(jìn)入水源熱泵系統；S4.啟動(dòng)熱水循環(huán)系統，隔膜泵壓力持續保持在1.5-1.7MP，打開(kāi)濾框進(jìn)液口開(kāi)始熱水循環(huán)；打開(kāi)高溫氣泵，暗流管采用下進(jìn)氣、上出氣的方式進(jìn)行熱氣循環(huán)，待濾餅加熱至65-70℃后，關(guān)閉進(jìn)液口停止熱水循環(huán)，濾餅恒溫穩定60-80min，開(kāi)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統一進(jìn)行回收，干化后的污泥通過(guò)污泥輸送系統輸送。
6.根據權利要求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％；所述調制后的污泥含水率為95-98％，PH＞8。
7.根據權利要求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中水源熱泵系統的能效比為1:2.4-2.6；所述水源熱泵系統熱水的溫度為73-76℃。
8.根據權利要求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.根據權利要求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(kāi)啟真空系統對板框壓濾系統進(jìn)行抽真空至真空度為-89.9--87.5Kpa，濾餅溫度降至48-52℃；打開(kāi)空壓系統，開(kāi)啟氣孔閥門(mén)持續微量進(jìn)氣，同時(shí)真空系統抽真空1.5-2h保持板框壓濾系統的真空度，濾餅干化至含水率低于40％。
10.根據權利要求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(jìn)氣，微量氣流的流量為1.8-2.5L/H。
發(fā)明內容
為解決現有技術(shù)存在的問(wèn)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及方法，實(shí)現以下發(fā)明目的：
1、節約能耗，延長(cháng)設備使用壽命，降低工藝成本。
2、提高干化效率，同時(shí)對污泥進(jìn)行深度脫水，使污泥中的含水率顯著(zhù)降低，降至40％以下。
3、現了污泥脫水干化一體化流程，降低設備成本和占地面積，結構和操作流程簡(jiǎn)化，提高脫水效率。
4、對傳統的濾框進(jìn)行了改進(jìn)，加快污泥的干化及脫水。
為解決以上技術(shù)問(wèn)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，包括料倉、加藥系統、混合系統、板框壓濾系統、水源熱泵系統、真空系統、空壓系統、污泥輸送系統和污水回收系統。
進(jìn)一步地，所述板框壓濾系統包括螺桿泵、濾框、隔膜泵和氣孔閥門(mén)。
進(jìn)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(jìn)一步地，所述濾框的板體設有上下端對稱(chēng)的進(jìn)液口。
進(jìn)一步地，所述濾框的板體四角處設有暗流管，上端兩角處的多個(gè)暗流管通過(guò)管路連接；下端兩角處的多個(gè)暗流管通過(guò)管路連接。
優(yōu)選的，所述暗流管在板體的四角處各1個(gè)。
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(guò)加藥系統加入NaOH溶液和絮凝PAC，污泥和NaOH溶液、絮凝PAC在混合系統充分混合進(jìn)行調質(zhì)，調質(zhì)后的污泥送入板框壓濾系統；
進(jìn)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(jìn)一步地，所述調制后的污泥含水率為95-98％，PH＞8；
S2.調節螺桿泵的壓力為1.1-1.3MP，待壓力恒定后停止送入調質(zhì)后的污泥，接著(zhù)將調質(zhì)后的污泥進(jìn)行一次擠壓，擠壓至含水率為80-85％，擠壓出的污水通過(guò)濾框的暗流管進(jìn)入水源熱泵系統；
S3.開(kāi)啟水源熱泵系統，關(guān)閉濾框上端的進(jìn)液口，通過(guò)下端進(jìn)液口向板框壓濾系統充入熱水，隔膜泵壓力達到1.5-1.7MP后穩定30-35min，對一次擠壓的污泥進(jìn)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(guò)暗流管進(jìn)入水源熱泵系統；
進(jìn)一步地，所述水源熱泵系統的能效比為1:2.4-2.6；所述水源熱泵系統熱水的溫度為73-76℃。
S4.啟動(dòng)熱水循環(huán)，隔膜泵壓力持續保持在1.5-1.7MP，打開(kāi)濾框進(jìn)液口開(kāi)始熱水循環(huán)；打開(kāi)高溫氣泵，暗流管采用下進(jìn)氣、上出氣的方式進(jìn)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(jìn)液口停止熱水循環(huán)，濾餅恒溫穩定60-80min，開(kāi)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(jìn)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(kāi)啟真空系統對板框壓濾系統進(jìn)行抽真空至真空度為-89.9--87.5Kpa，濾餅溫度降至48-52℃，此時(shí)達到沸點(diǎn)，污泥細胞壁破裂，細胞中的吸附水、內部水開(kāi)始蒸發(fā)；打開(kāi)空壓系統，開(kāi)啟氣孔閥門(mén)持續微量進(jìn)氣，在微量氣流的作用下板框壓濾系統內部水蒸氣的流動(dòng)加快，促進(jìn)污泥水分的快速蒸發(fā)，同時(shí)真空系統抽真空1.5-2h保持板框壓濾系統的真空度，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統一進(jìn)行回收，干化后的污泥通過(guò)污泥輸送系統輸送。
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及方法，打破了傳統的100℃高溫破壁技術(shù)的局限，濾餅的溫度降至48-52℃時(shí)就可達到沸點(diǎn)，污泥細胞壁破裂，細胞中的吸附水、內部水蒸發(fā)，不僅節約了能耗，而且延長(cháng)了設備使用壽命，降低成本。
2、采用閃蒸技術(shù)，微量進(jìn)氣促使濾餅外部水蒸氣的流動(dòng)加快，提高干化效率，同時(shí)對污泥進(jìn)行深度脫水，污泥中的含水率顯著(zhù)降低，降至40％以下。
3、傳統的污泥干化通常需要在污泥物理脫水后增加新的設備進(jìn)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，實(shí)現了污泥脫水干化一體化流程，降低設備成本和占地面積，結構和操作流程簡(jiǎn)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(cháng)，實(shí)現高效擠壓脫水。
5、本發(fā)明對傳統的濾框進(jìn)行了改進(jìn)，在濾框板體的四角處設置暗流管，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，節省蒸發(fā)時(shí)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，水源熱泵系統的能效比在2.6左右，市場(chǎng)上的污泥干化設備多數采用電能，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的熱水水源，在降低能耗的同時(shí)節省了熱水資源，環(huán)保節能。
（發(fā)明人：馬越;曹貽社;夏鴻飛）
