一种污泥干燥及污泥发酵的联合装置

本技术属于污泥干燥及能源利用，具体涉及一种污泥干燥及污泥发酵的联合装置。

背景技术：

1、随着我国城镇污水处理率的提高，污泥的产生量也在不断增加，污泥的处理问题成为了一个亟待解决的问题。为了更好地处理这些污泥，污泥干化技术变得越来越重要。通常情况下，含水率在85％以上时，污泥呈流动状态；含水率在65％～85％之间时，污泥呈塑态；含水率低于60％时，污泥呈固体状态；含水率低于40％时，污泥呈粉末状。浓缩污泥采用机械脱水方式将含水率降至80％，但是还难以满足稳定焚烧的要求，需要采用热干化设备将其进一步干化至70％以下。污泥干化技术是一种将污泥进行脱水处理的技术，通过干化处理，可以将污泥中的水分去除，使其体积缩小、质量减轻，便于运输和处置。干化后的污泥还可以作为肥料、建筑材料等资源进行再利用，实现资源的循环利用。

2、然而，污泥干化技术在实际应用中仍存在一些问题。首先，干化过程需要消耗大量的能源和资源，成本较高。其次，干化后的污泥仍可能含有一些有毒有害物质，需要进行进一步的处理和处置。此外，干化过程中还可能产生一些恶臭气体和粉尘等污染物，对环境和人体健康造成影响。因此，在提高污水处理率的同时，需要加强对污泥干化技术的研发和应用，降低其能耗和成本、提高处理效果和资源利用率、减少对环境的负面影响。

3、现有技术中，王宝忠设计双源(空气源和污水源)热泵污泥干化系统，该系统具有四种运行模式对双源热泵污泥干化系统的流程仿真，但其存在干燥时间长以及性能不稳定的问题。

4、针对污泥发酵系统，目前，主要的温度提升途径包括利用生物质锅炉进行升温、采用太阳能加热、电力加热等多种方式，需要额外输入能源，存在能源浪费的问题。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提出一种污泥干燥及污泥发酵的联合装置，解决现有技术存在的能耗和成本高、处理效果差、资源利用率低、对环境的负面影响大以及能源浪费的问题。

2、为实现上述目的，本实用新型的一种污泥干燥及污泥发酵的联合装置包括：

3、污泥干燥设备，所述污泥干燥设备的的干燥腔内设置有干燥温度传感器；

4、污泥发酵系统，所述污泥发酵系统包括和污泥发酵池连接的热水进水管和冷水出水管，所述热水进水管和冷水出水管上分别设置有开关阀，所述污泥发酵系统的沼气腔内设置有发酵温度传感器；

5、沼气发电系统，所述污泥发酵系统输出的沼气进入到沼气发电系统进行发电，沼气发电系统产生的废气和换热热气与所述污泥干燥设备连接供热；

6、污水源热泵系统，通过所述污水源热泵系统产生的热气与所述污泥干燥设备连接供热，通过所述污水源热泵系统产生的热水与所述污泥发酵系统的热水进水管连接供热；

7、以及控制器，所述控制器根据所述干燥温度传感器和发酵温度传感器的温度控制所述污泥干燥设备、污泥发酵系统、沼气发电系统、污水源热泵系统以及热水进水管和冷水出水管上阀门的启闭。

8、所述污泥干燥设备为带式干燥机，所述带式干燥机输出的低温气体经第二过滤器过滤后排出。

9、所述沼气发电系统包括沼气发动机、发电机、第一热交换器、第一风机、第二热交换器、冷却水泵和冷却水塔；所述沼气发动机和发电机连接提供机械能；所述污泥发酵系统输出的沼气输送至沼气发动机，沼气发电释放的废气经过滤后输送至所述污泥干燥设备供热；冷却水塔输出的冷水通过第一热交换器与沼气发动机进行热交换输出热水，输出的热水经进入到第二热交换器与空气进行热交换，经第一风机将第二热交换器中的热气吹出并输送至所述污泥干燥设备供热；经冷却水泵将第二热交换器内交换后的水泵入冷却水塔并冷却。

10、所述污水源热泵系统包括污水池、第一过滤器、污水泵、污水换热器、中介水泵、蒸发器、储液罐、压缩机、冷凝器、膨胀阀、储水箱、分流器、回流器、第三热交换器和第二风机；

11、通过污水泵将污水池中的污水经过第一过滤器过滤后泵入污水换热器经换热器换热后的污水流回污水池；蒸发器内的液态制冷剂和相对高温的中介水热作用后，液态制冷剂变为气态制冷剂，相对高温的中介水变为相对低温的中介水；相对低温的中介水经中介水泵泵入污水换热器中与污水进行换热，换热后的相对高温的中介水流回蒸发器；气态制冷剂经储液罐储存后进入压缩机压缩变为高温高压气体，高温高压气体经冷凝器冷凝后变为液态制冷剂后经膨胀阀进入蒸发器；储水箱内低温水箱的冷水输入至冷凝器和高温高压气体作用后变为热水流回储水箱的高温水箱，高温水箱输出的热水经分流器分为两路，第一路与所述热水进水管一端连接并输入至污泥发酵池供热，第二路进入第三热交换器与空气进行热交换，经第二风机将第二热交换器中的热气吹出并输送至所述污泥干燥设备供热；经第三热交换器输出的冷水与冷水出水管一端输出的冷水经汇流器汇合后输入至储水箱的低温箱。

12、所述污泥发酵系统内部铺设有盘管，所述盘管进水口与所述热水进水管另一端连接，所述盘管出水口和所述冷水出水管另一端连接。

13、所述盘管为钢衬四氟管。

14、本实用新型的有益效果为：本实用新型的一种污泥干燥及污泥发酵的联合装置及其运行控制方法通过热空气作为干化介质将污泥热干化，经过处理后污泥的含水率可以降至10％以下，微生物活性受到抑制，便于运输和长期储存。污水余温热能潜力巨大，尤其是对于污水处理厂是一种便于利用的可再生能源能源，其经济性和生态性并存。本申请利用污水余温热能进行污泥原位干化处理，一方面可以克服厂外热源输送导致的热能损耗，另一方面污泥干化后的大幅减量还可以减少污泥外运处理能耗和相应碳排放。污水余温还可以为沼气增温系统提供热源，沼气发电过程中会产生大量的余热，这些余热可以被回收并用于干燥污泥，提高了能源的利用效率。沼气发电系统的沼气发动机的余热利用可以产生90°甚至温度更高的热水，沼气发动机排出的废气温度可以达到300℃-500℃之间，甚至更高，经过处理后可以供给污泥干燥。污水源热泵系统可以将水加热到20-40℃的温度范围。

15、本实用新型处理污泥过程中，利用了污水厂内部可再生能源满足自身所需，通过多能互补以抵销污泥处理所需的巨大能源消耗从而达到城市污水厂复合能源“节能降碳增效”，实现近零碳运行的目的。

技术特征：

1.一种污泥干燥及污泥发酵的联合装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种污泥干燥及污泥发酵的联合装置，其特征在于，所述污泥干燥设备为带式干燥机，所述带式干燥机输出的低温气体经第二过滤器过滤后排出。

3.根据权利要求1所述的一种污泥干燥及污泥发酵的联合装置，其特征在于，所述沼气发电系统包括发动机、发电机、第一热交换器、第一风机、第二热交换器、冷却水泵和冷却水塔；所述发动机和发电机连接提供机械能；所述污泥发酵系统输出的沼气输送至沼气发动机，沼气发电释放的废气经过滤后输送至所述污泥干燥设备供热；冷却水塔输出的冷水通过第一热交换器与发动机进行热交换输出热水，输出的热水经进入到第二热交换器与空气进行热交换，经第一风机将第二热交换器中的热气吹出并输送至所述污泥干燥设备供热；经冷却水泵将第二热交换器内交换后的水泵入冷却水塔并冷却。

4.根据权利要求1所述的一种污泥干燥及污泥发酵的联合装置，其特征在于，所述污水源热泵系统包括污水池、第一过滤器、污水泵、污水换热器、中介水泵、蒸发器、储液罐、压缩机、冷凝器、膨胀阀、储水箱、分流器、回流器、第三热交换器和第二风机；

5.根据权利要求4所述的一种污泥干燥及污泥发酵的联合装置，其特征在于，所述污泥发酵系统内部铺设有盘管，所述盘管进水口与所述热水进水管另一端连接，所述盘管出水口和所述冷水出水管另一端连接。

6.根据权利要求5所述的一种污泥干燥及污泥发酵的联合装置，其特征在于，所述盘管为钢衬四氟管。

技术总结
本发明公开一种污泥干燥及污泥发酵的联合装置，属于污泥干燥及能源利用技术领域，目的在于解决现有技术存在的能耗和成本高、处理效果差、资源利用率低、对环境的负面影响大以及能源浪费的问题。本发明包括：污泥干燥设备；污泥发酵系统；沼气发电系统，所述污泥发酵系统输出的沼气进入到沼气发电系统进行发电，沼气发电系统产生的废气和换热热气与所述污泥干燥设备连接供热；污水源热泵系统，通过所述污水源热泵系统产生的热气与所述污泥干燥设备连接供热，通过所述污水源热泵系统产生的热水与所述污泥发酵系统的热水进水管连接供热；以及控制器，所述控制器根据干燥温度和发酵温度所有整个联合装置的启停。

技术研发人员：单宇馨,白莉
受保护的技术使用者：吉林建筑大学
技术研发日：20240418
技术公布日：2024/12/12