专利名称：利用污泥干化余热对消化处理进泥进行预加热的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型为土木工程和环境保护工程所涉及的污泥处理的技术领域，具体涉及污水处理厂的一种利用污泥干化余热对消化处理进泥进行预加热的装置。
背景技术：
目前全国城镇污水处理厂污泥只有小部分进行卫生填埋、土地利用、焚烧和建材利用等，而大部分未进行规范化的处理处置。污泥含有病原体和持久性有机物等有毒有害物质，未经有效处理处置，极易对地下水、土壤等造成二次污染，直接威胁环境安全和公众健康，使污水处理设施的环境效益大大降低。欧美国家目前比较明确地将土地利用作为污泥处置的主要方式和鼓励方向。其中50%以上的污泥都经过了厌氧消化处理。污泥的厌氧消化为污泥的土地利用提供了较好的基础。按我国住建部、发改委《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南(试行》(2011年3月)，我国污泥消化后进行土地利用的一种典型操作方案如下:厌氧消化一脱水一干化一土地利用(用于改良土壤、园林绿化、限制性农用等)。污泥厌氧消化分为中温厌氧消化(35°C ±2°C)及高温厌氧消化(55°C ±2°C)。其中高温厌氧消化的能量消耗较大、运行费用较高、系统操作要求高。将污泥热干化工艺与余热利用相结合，可充分利用污泥厌氧消化处理过程中产生的沼气热能。污泥干化后蒸发出的水蒸汽和不可凝气体(臭气)需进行分离，水蒸汽通过喷淋冷凝装置冷凝后通常以热废水形式排出，该热废水对前端的中温厌氧消化系统而言具有很好的余热利用价值。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种利用污泥干化余热对消化处理进泥进行预加热的装置，利用污泥干化产生的冷凝热废水中的余热对中温厌氧消化处理进泥进行预加热，充分发挥污泥干化余热的作用，提高污泥消化处理进泥温度。为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下:一种利用污泥干化余热对消化处理进泥进行预加热的装置，污水处理厂包括污泥干化系统和污泥消化系统，其特征在于该装置包括与污泥干化系统相连的热废水收集提升设施；与污泥消化系统相连的换热设施；在热废水收集提升设施与换热设施之间设置热废水埋地输送管。污泥干化系统设有热废水管道，热废水收集提升设施包括与热废水管道连接的热废水收集罐，该热废水收集罐通过热水提升泵与热废水埋地输送管连接。所述污泥消化系统包括污泥均质池、消化池进泥泵房集泥井、消化池进泥泵房和消化池，所述换热设施包括余热回收热交换间，该余热回收热交换间内设有热交换器，该热交换器中设有热水交换管道，该热水交换管道的一端通过热水进水管与热废水埋地输送管连接，该热水交换管道的另一端通过热水出水管与废水排放管连接，所述热交换器上设置有与污泥匀质池连接的污泥换热管。该污泥换热管的一端通过污泥管道与污泥均质池的底部连接，污泥换热管的另一端通过污泥管道连接至消化池进泥泵房集泥井，所述污泥管道上还设有污泥循环泵。本实用新型在污泥消化+干化处理工程中，在污泥干化系统与污泥消化系统之间提供干化热废水的收集、提升、输送、利用设施，将污泥干化系统排出的冷凝水通过热废水收集罐、热废水提升泵、埋地保温管、污泥/热废水换热装置，实现对污泥中温厌氧消化处理前端污泥匀质池内污泥的间接加热，提高污泥消化处理系统生污泥的进泥温度。本实用新型的优点在于充分发挥污泥干化余热的作用，提高污泥消化处理进泥温度，减少污泥消化处理加热所需的沼气产量，增加污泥干化率，为污泥干化系统充分利用污泥厌氧消化产生的沼气量提供有利条件。
图1为本实用新型的一实施例的污泥干化冷凝热废水余热回收系统的工艺流程。图2为本实用新型的一实施例的热废水收集提升设施工艺示意图。图3为本实用新型的一实施例的热废水埋地输送管示意图。图4为本实用新型的一实施例的热废水与消化池前端匀质池污泥的换热设施示意图。图5为图4的A-A剖视图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。如图所示为一种利用污泥干化余热对消化处理进泥进行预加热的装置，污水处理厂包括污泥干化系统和污泥消化系统，其特征在于:在污泥干化系统侧设置热废水收集提升设施(包括热废水收集罐、热废水提升泵)；在污泥消化系统侧设置热废水与消化池前端匀质池污泥的换热设施；在热废水收集提升设施与换热设施之间设置热废水埋地输送管。本实用新型将污泥热干化工艺与余热利用相结合，可充分利用污泥厌氧消化处理过程中产生的沼气热能。污泥干化后蒸发出的水蒸汽和不可凝气体(臭气)需进行分离，水蒸汽通过喷淋冷凝装置冷凝后通常以热废水形式排出，该热废水对前端的中温厌氧消化系统而言具有很好的余热利用价值。污泥干化系统设有与干化机房8连接的热废水管道9，其中热废水收集提升设施包括与热废水管道9连接的热废水收集罐I，该热废水收集罐I通过热水提升泵2与热废水埋地输送管3连接。该热废水收集罐I还通过管道13与一富余热水收集池10连接，该富余热水收集池10通过废水排放泵11与废水排放管12连接。该富余热水收集池10用于收集多余热废水，并通过废水排放管12将多余废热水排放至厂区污水管。中温厌氧消化处理进泥流程一般如下:污水处理厂污水处理产生的污泥一各类污泥(如初沉污泥、剩余污泥、化学污泥)的浓缩系统一污泥匀质池5 —消化池进泥泵房集泥井6 —消化池进泥泵房7 —污泥消化池。本实用新型中，对消化处理进泥进行预加热的污泥取自污泥匀质池5，换热升温后的污泥进入污泥匀质池5后端的消化池进泥泵房集泥井6，然后通过消化池进泥泵房7内的污泥泵提升后进入污泥消化池。所述换热设施包括余热回收热交换间，该余热回收热交换间内设有热交换器4，该热交换器4中设有热水交换管道，该热水交换管道的一端通过热水进水管19与热废水埋地输送管连接，该热水交换管道9的另一端通过热水出水管20与废水排放管连接，所述热交换器4上设置有与污泥均质池连接的污泥换热管21。该污泥换热管21的一端通过污泥管道22与污泥均质池4的底部连接,污泥换热管21的另一端通过污泥管道22连接至消化池进泥泵房集泥井6，所述污泥管道22上还设有污泥循环泵23。所述热废水埋地输送管3埋设在地下1.2m (对应车行道下)或0.9m (对应非车行道下)的位置。该热废水埋地输送管采用高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管。根据本实用新型的具体实施例，该热废水埋地输送管包括一工作钢管14，该工作钢管外侧设置有一环形木支架15，该木支架15外套设置有HDPE (高密度聚乙烯)外护管16，在HDPE外护管16和工作钢管14之间填充有聚氨酯泡沫保温层17，在该所述聚氨酯泡沫保温层17的外端设置防水端面18。根据本发明的具体实施例，该聚氨酯泡沫保温层的厚度应保证外护管的正常使用，泡沫保温层在50°C状态下导热系数不应大于0.033ff/m.K。本实用新型结合我国住建部、发改委《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南(试行》(2011年3月)确定的“厌氧消化一脱水一干化一土地利用”的典型操作方案，充分利用污泥干化余热，将污泥干化产生的冷凝热废水与中温厌氧消化处理的进泥进行间接换热，提高污泥消化处理进泥温度，减少污泥消化处理加热所需的沼气产量，为污泥干化系统充分利用污泥厌氧消化产生的沼气量提供有利条件。其具体特征如下:1、该实用新型与国家环保部《城镇污水处理厂污泥处理处置污染防治最佳可行技术指南(试行)》(2010年2月)关于“污泥预处理污染防治最佳可行技术”的内容相一致。按此指南，污泥预处理污染防治最佳可行技术系统包括污泥收集系统、浓缩系统、消化系统、脱水系统、存储与输送系统等。本实用新型即针对污泥消化系统的进泥。2、该实用新型与国家环保部《城镇污水处理厂污泥处理处置污染防治最佳可行技术指南(试行)》(2010年2月)关于“污泥厌氧消化污染防治最佳可行技术”的内容相一致。按此指南，污泥中温厌氧消化污染防治最佳可行技术包括污泥预处理系统、污泥中温厌氧消化系统、沼气综合利用及净化系统等；污泥中温厌氧消化的最佳运行温度为35V ±2°C。本实用新型即针对污泥中温厌氧消化。3、该实用新型与国家环保部《城镇污水处理厂污泥处理处置污染防治最佳可行技术指南(试行)》(2010年2月)关于“污泥土地利用污染防治最佳可行技术”的内容相一致。按此指南，污泥土地利用污染防治最佳可行技术使用污泥要求满足稳定化、无害化、污染物限制的指标要求。本实用新型对应的污泥消化处理系统、污泥干化处理系统即可满足该稳定化(如其指标有机物降解率> 40%)、无害化(如其指标含水率S 45%)等指标要求。4、该实用新型与我国住建部、发改委《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南(试行》(2011年3月)关于“污泥热干化技术二次污染控制要求”的内容相一致。按此指南，污泥干化后蒸发出的水蒸汽和不可凝气体需进行分离，水蒸汽通过冷凝装置冷凝后应优先回用。本实用新型即利用了污泥干化产生的冷凝热废水中的余热。5、该实用新型可体现我国污泥处理处置“循环利用、节能降耗”的污泥处理处置原贝U。一方面利用污泥消化处理系统回收沼气作为污泥干化处理的热源，另一方面利用污泥干化系统产生的载热性余热作为污泥消化处理的热源。6、该实用新型遵循了能量回收的原则。在提高污泥干化冷凝设备利用效率的基础上，在污泥处理工序上就近利用，并有很好的余热回收利用效果和经济效果。从干化系统排出的冷凝水的温度约为60摄氏度，污泥中温厌氧消化的最佳运行温度为35°C ±2°C。该温度差可为利用污泥干化系统产生的余热对中温消化处理进泥进行预加热创造有利条件。7、该实用新型在“厌氧消化一脱水一干化一土地利用”的典型操作方案中具有普遍推广的工艺技术应用条件。污泥消化处理系统前端均含有匀质池及消化池进泥泵房，各种类型的污泥干化处理系统均含有干化水蒸汽的冷凝处理系统及其冷凝水的排放。8、该实用新型具有设施投资低、运行简单、技术成熟的特点。废水收集提升设施、热废水埋地输送管、热废水与消化池前端匀质池污泥的换热设施均为传统的给排水处理设备及管道。9、为充分利用该余热，设备及管道宜进行保温处理。其中，热废水埋地输送管可采用《高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管》CJ/T 114-2000、《高密度聚乙烯外护管聚氨酯-硬质泡沫塑料预制直埋保温管件》CJ/T155-2001，并按《热水管道直埋敷设》05R410埋地敷设。10、鉴于污泥厌氧消化处理系统中，消化温度是影响污泥厌氧消化的关键参数，消化温度的波动超过2°C就会影响污泥消化效果及其沼气产生量，因此本装置中该余热的利用应首先用作中温消化处理进泥的预加热。11、鉴于常规污泥匀质池一消化池进泥泵房集泥井一消化池进泥泵房一污泥消化池的流程特点，预加热的污泥取自污泥匀质池，污泥与热废水通过换热设施间接换热后回入消化池进泥泵房集泥井，然后通过消化池进泥泵房内的污泥泵提升后进入污泥消化池进行消化处理，换热降温后的废水可就近排入下水道。12、如污泥干化余热可提供给消化处理进泥进行预加热的换热量为Q (kw),消化处理进泥量M (m3/h),则该污泥与干化产生的冷凝热废水间接换热后，该污泥温度可升高Q*3600/M/4.2/1000 (°C);污泥消化处理产生的用于污泥干化系统的沼气量可增加
3.7*Q(m3/d);可多干化脱水污泥含水量27*Q (蒸发kg H20/d)。
权利要求1.一种利用污泥干化余热对消化处理进泥进行预加热的装置，污水处理厂包括污泥干化系统和污泥消化系统，其特征在于该装置包括与污泥干化系统相连的热废水收集提升设施；与污泥消化系统相连的换热设施；在热废水收集提升设施与换热设施之间设置热废水埋地输送管。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:污泥干化系统设有热废水管道，热废水收集提升设施包括与热废水管道连接的热废水收集罐，该热废水收集罐通过热水提升泵与热废水埋地输送管连接。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述污泥消化系统包括污泥均质池、消化池进泥泵房集泥井、消化池进泥泵房和消化池，所述换热设施包括余热回收热交换间，该余热回收热交换间内设有热交换器，该热交换器中设有热水交换管道，该热水交换管道的一端通过热水进水管与热废水埋地输送管连接，该热水交换管道的另一端通过热水出水管与废水排放管连接，所述热交换器上设置有与污泥匀质池连接的污泥换热管。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于:该污泥换热管的一端通过污泥管道与污泥均质池的底部连接，污泥换热管的另一端通过污泥管道连接至消化池进泥泵房集泥井，所述污泥管道上还设有污泥循环泵。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:该热废水埋地输送管包括一工作钢管，该工作钢管外侧设置有一环形木支架，该木支架外套设置有外护管，在外护管和工作钢管之间填充有聚氨酯泡沫保温层，在该所述聚氨酯泡沫保温层的外端设置防水端面。
专利摘要本实用新型涉及一种利用污泥干化余热对消化处理进泥进行预加热的装置，污水处理厂包括污泥干化系统和污泥消化系统，其特征在于该装置包括与污泥干化系统相连的热废水收集提升设施；与污泥消化系统相连的换热设施；在热废水收集提升设施与换热设施之间设置热废水埋地输送管。本实用新型结合我国住建部、发改委《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南(试行》(2011年3月)确定的“厌氧消化→脱水→干化→土地利用”的典型操作方案，充分利用污泥干化余热，将污泥干化产生的冷凝热废水与中温厌氧消化处理的进泥进行间接换热，提高污泥消化处理进泥温度，减少污泥消化处理加热所需的沼气产量，为污泥干化充分利用污泥厌氧消化产生的沼气量提供有利条件。
文档编号C02F11/04GK202924883SQ20122052200
公开日2013年5月8日 申请日期2012年10月12日 优先权日2012年10月12日
发明者胡维杰 申请人:上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司