一种基于污水源热泵的污泥干化系统及干化工艺的制作方法

本发明涉及城市污泥处理领域，特别涉及一种基于污水源热泵的污泥干化系统及干化工艺。

背景技术：

随着污水处理率的提高、污水处理设施的普及和处理程度的深化，我国目前城市污水厂的污泥产生量以每年10%的惊人速度增长。如果这些高含水率的污泥得不到处理和处置，它必将给社会和人们生活带来了新的环境污染，严重阻碍社会经济发展。

目前我国污泥的处理方法主要为堆肥、填埋与焚烧。堆肥对农作物的生长有危害，甚至形成食物链中毒现象，不适合大型处理项目。填埋将大量占用土地资源，对环境的二次污染严重。焚烧法是一种彻底实现污泥减量化、无害化和稳定化的方法，适合大规模的污泥处理。然而，污泥是一种低热值的物质，最好经过其它处理降低其含水率后再进行焚烧，污泥热干化是一种有效的中间处理过程。

城市污水具有一年四季水量相对稳定，水温变化较小，热能存储量大，储量丰富的特点，热泵装置可利用污水处理厂污水池内大量的污水作为低位热源，从而产生高温热风进行带式干燥机对污泥进行干化处理。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于污水源热泵的污泥干化系统及干化工艺，用城市污水的低位热能作为热泵装置的低位热源，产生热风进入带式干燥机进行污泥的干化，既节约能源又处理了污泥。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于污水源热泵的污泥干化系统，包括污水循环装置，污水循环装置包括污水池，污水池与污水泵连接，污水泵输出的污水经过污水换热器回流至污水池中；包括中介水循环装置，中介水循环装置包括水泵，水泵将中介水输送至污水换热器，污水换热器的中介水出口与蒸发器连接，蒸发器的出水口与水泵连接；包括热泵循环装置，热泵循环装置包括工质泵和冷凝器，蒸发器的工质经过工质泵输送至冷凝器放热，冷凝器的工质出口与蒸发器连接；包括风机，风机将空气流经冷凝器后输送至带式干燥机对污泥进行干化。

优选的方案中，所述污水池和污水泵之间设有过滤装置。

优选的方案中，包括太阳能集热循环装置，太阳能集热循环装置包括太阳能集热器、循环泵和太阳能换热器，太阳能集热器与太阳能换热器以及循环泵依次连接组成循环回路，热泵工质经过工质泵输送至太阳能换热器内进一步吸热升温后，再输送至冷凝器。

优选的方案中，所述冷凝器的工质出口通过节流阀以及管道与蒸发器连接。

优选的方案中，包括热风循环装置，带式干燥机的出风口通过管道回流至蒸发器,蒸发器的出风口与风机的进风口连通，空气在蒸发器产生的冷凝水通过管道引流至污水池。

本发明还提供一种基于污水源热泵的污泥干化工艺，包括以下步骤：

步骤一：启动污水泵，将污水加压后输送至污水换热器，然后污水回流至污水池中；

步骤二：与步骤一同时启动水泵，中介水通过水泵输送至污水换热器吸收污水放出的热量，然后中介水进入蒸发器进行放热，对蒸发器中的工质进行加热；

步骤三：与步骤一同时启动工质泵，工质泵将加热后的工质输送至冷凝器进行放热，把热量传递给空气；

步骤四：启动风机，风机将冷凝器内的热空气吹入带式干燥机内对污泥进行干燥；

步骤五：成型污泥被铺在带式干燥机上进行干化。

优选的方案中，所述步骤五中含水率较高的污泥被存储污泥仓中，经污泥泵送入污泥成型机中进行加工成型，成型污泥被铺在带式干燥机上由风机送来的热风进行干化，干化后的污泥经螺旋输送机送入干污泥料仓进行存储。

本发明提供的一种基于污水源热泵的污泥干化系统及干化工艺，可以充分利用城市污水的热量，高效节能，供热时省去了燃煤、燃气、燃油等锅炉房系统，无燃烧过程，避免了排烟、排污等污染。优选的，设置的太阳能集热循环装置，利用太阳能进一步提升工质温度，从而提高热风产生效率，提高干燥效率，进一步利用太阳能。设置的热风循环装置，实现热风干燥的闭式循环，节约能源，同时空气的冷凝水回流至污水池，不会造成污染。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的工艺流程图；

图中：污水池1、过滤装置2、污水泵3、污水换热器4、蒸发器5、工质泵6、太阳能换热器7、太阳能集热器8、循环泵9、冷凝器10、节流阀11、风机12、水泵13、污泥仓14、污泥泵15、污泥成型机16、带式干燥机17、螺旋输送机18、干污泥料仓19。

具体实施方式

如图1中，一种基于污水源热泵的污泥干化系统，包括污水循环装置，污水循环装置包括污水池1、污水泵3以及污水换热器4，污水池1的出水口与污水泵3连接，污水泵3输出的污水经过污水换热器4回流至污水池1中，具体的，污水换热器4的第一进口连接污水泵3，第一出口连接污水池1；包括中介水循环装置，中介水循环装置包括水泵13，水泵13将中介水输送至污水换热器4，具体的，水泵13与污水换热器4的第二进口连接，污水换热器4的中介水出口与蒸发器5的第一进口连接，蒸发器5的出水口与水泵13连接；包括热泵循环装置，热泵循环装置包括工质泵6和冷凝器10，蒸发器5的工质经过工质泵6输送至冷凝器10放热，本实施例的工质为水，冷凝器10的工质出口与蒸发器5连接；包括风机12，风机12将空气流经冷凝器10后输送至带式干燥机17对污泥进行干化，热泵的热源来自污水的热能，把热量传递给空气，热空气吹向带式干燥机17上的污泥，从而带走污泥中的水分。

优选的，所述污水池1和污水泵3之间设有过滤装置2。通过过滤装置2对污水进行过滤，对污水进行初步处理，防止污水泵3发生堵塞。

优选的，所述冷凝器10的工质出口通过节流阀11以及管道与蒸发器5连接。设置的节流阀11对工质进行减压。

污水首先进入过滤装置2，在其中被去除杂质；随后污水通过污水泵3被输送到污水换热器4，与中介水换热，加热的中介水进入蒸发器5与来自冷凝器10的工质换热，降温后的中介水进入污水换热器4进行加热；在蒸发器5加热的工质经由工质泵6送入到冷凝器10，冷凝放热，进入蒸发器5，形成循环，污水的热量经中介水传递给蒸发器5，污水与热泵装置没有直接接触，不会对热泵装置造成腐蚀；风机12输送空气流经冷凝器10后输送至带式干燥机17对污泥进行干燥。可在污水处理厂内实现污泥的就地干化处理，实现污泥的减量化，便于后续运输与处置，从带式干燥机17出来的干污泥的含水率可降至30%以下。

包括太阳能集热循环装置，太阳能集热循环装置包括太阳能集热器8、循环泵9和太阳能换热器7，太阳能集热器8的传热介质为水或导热油，太阳能集热器8与太阳能换热器7以及循环泵9依次连接组成循环回路，蒸发器5的工质经过工质泵6输送至太阳能换热器7后再输送至冷凝器10。

通过太阳能集热器8集热后，再通过太阳能换热器7对工质进行二次加热，进一步提升工质温度，从而有利于产生高温热风以及空气的加热效率。

进一步的，包括热风循环装置，带式干燥机的出风口通过管道回流至蒸发器5,蒸发器5的出风口与风机12的进风口连通，蒸发器5的冷凝水通过管道引流至污水池1。即热风在从带式干燥机17出来的含湿量较大的低温湿空气进入蒸发器5，在工作温度较低的蒸发器5中降温析湿后再进入风机12。从干燥机出来的空气在降温过程中形成的冷凝水含有较多的污染物，该冷凝水直接送入污水池1进入污水处理系统，不对环境造成污染。

一种基于污水源热泵的污泥干化工艺，包括以下步骤：

步骤一：启动污水泵3，将污水加压后输送至污水换热器4，然后污水回流至污水池1中；

步骤二：与步骤二同时启动水泵13，中介水通过水泵13输送至污水换热器4吸收污水放出的热量，然后中介水进入蒸发器5进行放热，对蒸发器5中的工质进行加热；

步骤三：与步骤二同时启动工质泵6，工质泵6将加热后的工质输送至冷凝器10进行放热，把热量传递给空气，优选的，工质泵6将加热后的工质输送至太阳能换热器7进行二次加热后输送至冷凝器10进行冷凝放热；

步骤四：启动风机12，风机12将冷凝器10内的热空气吹入带式干燥机17内对污泥进行干燥，同时根据热泵工质流量及最高温度来调节风机12流量，使冷凝器10出口的风温达到预设值以上；

步骤五：含水率较高的污泥被存储污泥仓14中，经污泥泵15送入污泥成型机16中进行加工成型，成型污泥被铺在带式干燥机17上，干化后的污泥经螺旋输送机18送入干污泥料仓19进行存储。

可以充分利用城市污水的余热和太阳能，高效节能，供热时省去了燃煤、燃气、燃油等锅炉房系统，无燃烧过程，避免了排烟、排污等污染；供冷时省去了冷却水塔，避免了冷却塔的噪音、霉菌污染及水耗。属于可再生能源利用技术，节水省地，环保效益显著且运行稳定可靠，维护方便。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。