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CN107922230A - 用于处理污泥的设备和方法 - Google Patents

用于处理污泥的设备和方法 Download PDF

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CN107922230A
CN107922230A CN201680047040.9A CN201680047040A CN107922230A CN 107922230 A CN107922230 A CN 107922230A CN 201680047040 A CN201680047040 A CN 201680047040A CN 107922230 A CN107922230 A CN 107922230A
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Abstract

本发明涉及用于处理污泥的设备和方法。该设备包括处理滚筒(DR)，该处理滚筒(DR)设置有入口(IN)和出口(OUT)，用于待处理污泥以及维持污泥储热能力的颗粒形式的蓄热材料(HCM)。根据本发明，用于从处理滚筒(DR)内的污泥处理空间(SHS)移出的蓄热材料(HCM)再循环回处理滚筒(DR)内的污泥处理空间用于再利用的返回管线(RL)是与所述处理滚筒(DR)相连设置的返回通道(RL)。

Description

用于处理污泥的设备和方法
背景技术
本发明涉及污泥或其他有机物的处理。处理废污泥有多种选择。现有技术知道消化，例如，其为厌氧过程，以及堆肥，其为一种需氧过程，即其利用氧气。热处理或加热处理也是已知的。
热处理的现有技术实例是通过直接热空气来干燥废污泥。另一种使用加热的现有技术方法是用热水进行污泥处理。另外，现有技术的热处理包括使用普通水蒸汽的方法，并且使用过热蒸汽也是已知的。
在采用加热污泥的方法和装置中，为人所熟知的是在待处理的材料中使用蓄热材料例如陶瓷球或其它颗粒，以提供改进的热经济性和功能性。在公开JPS58224217中公开了这种方法和设备的实例。在现有的解决方案中，蓄热材料的再循环由外部设备进行，这需要专门的结构和空间来容纳它们。此外，外部构造可能易于损坏，并且储存在蓄热材料中的热量可能散失。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种方法和实施该方法的设备，以使上述问题得以解决。本发明的目的通过在独立权利要求中公开的内容为特征的方法和系统来实现。在从属权利要求中公开了本发明的优选实施方式。
本发明的思想是通过与系统的处理滚筒连接的结构实现蓄热材料的再循环。
本发明的方法和系统的优点包括紧凑可靠的结构以及能量效率。
附图说明
现在结合优选的实施方式并参考附图更详细地描述本发明，其中：
图1是没有筛网的设备的侧视图；
图2示出了从滚筒的一端看该设备的轴向视图；
图3是沿着图2的线A-A的截面图，具有筛网；
图4示出了沿着图1的线B-B的横截面；
图5示出了从斜向观察的图1的设备。
具体实施方式
参考图1至5，公开以下内容。
由设备100处理的材料是有机污泥SL，特别是以下中的一种或多种：城市下水污泥，农业污泥，净化厂污泥。污泥可能起源于例如城市或其他区域污水处理厂。
处理的目标可以是干燥，也就是降低材料或污泥SL的水分百分比，破坏致病材料和/或处理材料以便其适合作肥料或作为土壤改良剂。除了以上所述之外或代替上述，申请人的设备还设计用于污泥焚烧。
该设备包括加热器H，例如该加热器可以是用轻燃料油运行的直接加热器，或者例如加热器H可以是通过形成水蒸汽和燃料燃烧气体的气体混合物产生过热蒸汽的装置。例如其燃烧产生所需燃烧气体的燃料可以是轻燃料油。然而，这里公开的发明并不取决于加热或实施加热方法的存在，尽管本发明特别适合用于加热，其目的是污泥SL的焚烧或需要热能的一些其他用途。
关于尺寸，例如附图示出了长度为大约8至15米的处理滚筒DR，处理滚筒DR的直径为大约0.5至3米。例如处理污泥设备SL的容量是每小时几万千克，例如当考虑到处理前的污泥量时，每小时2到4万千克。容量甚至可以更高。
关于处理滚筒DR的容量需求、其支撑结构和处理滚筒的旋转马达RM，要注意的是，蓄热材料HCM例如碎石或其它石材、小陶瓷件或小块金属与污泥混合会大幅度增加重量，因为蓄热材料HCM的重量可以与污泥的重量相同量级，或甚至显著高出，例如，如果蓄热材料HCM(即储存热量的材料)由钢球组成。根据一种实施方式，滚筒DR的旋转速度为3至15rpm(每分钟转数)。
因此所讨论的设备100用于处理污泥。该设备包括设置有入口IN和出口OUT的处理滚筒DR，用于待处理污泥和维持污泥储热的颗粒形式的蓄热材料HCM。污泥和蓄热材料HCM被带入处理滚筒DR内的污泥处理空间SHS。例如，处理滚筒通过处理滚筒DR的外周上的马达M来旋转。处理滚筒包括传送构件，其通过滚筒DR的旋转将污泥和蓄热材料HCH向前移动并且还将它们混合。传送构件TR1是设置在处理滚筒DR中的污泥空间SHS的壁W2表面上的并且略微倾斜于主流动方向FM的螺旋凸缘TR。当处理滚筒DR沿着旋转方向R1旋转时，传送构件TR1诸如螺旋凸缘TR1，以螺旋状方式从入口IN的方向到出口OUT的方向(即在滚筒的纵向方向上)将材料(污泥和蓄热材料HCM)在污泥处理空间中移动。混合也由升降器LF进行，其由于滚筒的旋转在滚筒的最低点处俘获污泥和蓄热材料HCM，并且当达到最高点时，污泥和蓄热材料HCM掉落到滚筒DR的底部，即实际上到达污泥处理空间SHS的底部。
值得注意的是，在处理滚筒DR的后部，该设备包与处理滚筒连接的括筛网SCR或一些其他分离器SCR，用于将蓄热材料HCM与处理后的污泥分离。因此蓄热材料HCM可以被分离以便被再循环回到滚筒DR的前部，即到达入口侧。
用于从处理滚筒内的污泥处理空间SHS移出的蓄热材料HCM再循环回处理滚筒DR内的污泥处理空间SHS进行再利用的返回管线RL是设置成与所述处理滚筒DR相连接的返回通道RL。值得注意的是，在一种实施方式中，蓄热材料HCM的返回通道RL位于处理滚筒DR的壁W的套筒结构(casing structure)中，套筒结构由处理滚筒DR的外壁W1和内壁W2构成，其内壁W2同时是限定污泥处理空间SHS的外壁的那个。
在处理滚筒DR的污泥处理空间SHS的壁W2与分离器SCR之间存在通道、开口或其他传送连接TC1，在图3的示例中，其是开口TC1，通过它经处理的污泥和蓄热材料HCM可以被输送到分离器SCR。特别参照图3，在一种实施方式中，分离器SCR位于处理滚筒DR的外周上，意味着污泥和蓄热材料HCM的混合物通过开口TC1进入到筛网中。筛网SCT或分离器被设置为处理滚筒DR的外壁W1的延伸。被筛网SCR覆盖的区域可以被看作是返回管线RL的早期阶段或第一部分，尽管它不仅接收蓄热材料HCM，而且还接收处理后的污泥，然而，其量随着它沿着箭头FR的方向即返回方向的前进而减少，因为其穿过筛网SCR并因此从蓄热材料中移除。分离器SCR例如筛网的网眼，基于蓄热材料HCM来定尺寸，使尺寸超过5mm的物质不能通过，因此筛网收集蓄热材料用于返回通道并且允许污泥、由其剩余的灰烬和微粒穿过，如果有的话，可以使它们从蓄热材料中分离。图2示出了结构S100，其是例如螺旋状物的传送构件，将污泥和蓄热材料的混合物传送到卸料口TC1。
如附图所示，图1和5示出了没有分离器SCR的处理滚筒DR，否则该分离器SCR将设置在左侧端，即处理滚筒DR的后端。分离器SCR是由一个或多个区段组成的圆柱形筛网。图1示出了筛网下方的结构，即返回传送构件TR2的前部，例如螺旋凸缘结构，以及污泥处理空间SHS的壁W1。
为了使用筛网SCR即分离器SCR分离的蓄热材料HCM容易进入返回通道，一种实施方式在分离器SCR和返回通道RL之间设置了通道、开口或一些其他传送连接TC2。相应地，在返回通道RL的后部(即在滚筒DR前部的部分)和处理滚筒的入口侧(即输入侧)之间，设置有通道、开口或一些其他传送连接TC3，其在图3的示例中是开口和可以在内壁W2的圆周上设置多个这样的传送连接。
如附图所示，在一种实施方式中，用于蓄热材料RL的返回通道RL在其外部包围污泥处理空间SHS，然后因为这样不会在污泥处理空间SHS中形成流动障碍物，并且因为返回管线RL可以通过附加的壁W1容易地构造。关于同一主题的进一步观点；一种实施方式提供了一种设备，其中返回通道RL由传送构件TR2例如螺旋凸缘TR2限定，该传送构件TR2被安排成采用处理滚筒DR的旋转来传送蓄热材料以通过返回管线。返回通道也由返回管线的外壁W1和作为返回管线内壁的污泥空间壁W2限定。
为了促进蓄热材料HCM在返回通道RL中的移动，在一种实施方式中，处理滚筒DR相对于由处理滚筒确定的主流动方向FM倾斜，这意味着返回管线RL处于相反倾斜的即向下的位置，并且因此在滚筒DR的后端处的返回管线RL的前部高于在滚筒DR的前端处的返回管线RL的后部。
接下来，讨论一种方法，所讨论该方法涉及在处理滚筒中处理污泥。在处理中将进行以下一个或多个步骤：干燥污泥，也就是降低水分的百分比，破坏污泥中的致病物质，对污泥进行热处理使其变成适合作为肥料或土壤改良剂，污泥焚烧。
通过入口IN，污泥和蓄热材料HCM被供应到滚筒DR中，除非滚筒DR已经包含这些。在该方法中，污泥在处理滚筒DR的污泥处理空间中与颗粒形式的蓄热材料一起处理。如果要进行污泥焚烧，或者如果由于某种其他原因该工艺需要来自外部热源的热能，则使用加热器H，例如用轻质燃料油运行的燃烧器。
滚筒依靠电动机M以低转速旋转，并且随着滚筒DR的旋转，设置在滚筒DR的污泥处理空间SHS的壁W2的内表面上的传送构件TR1例如螺旋凸缘TR1从入口IN到出口OUT的方向传送在污泥处理空间中的内含物即污泥和蓄热材料HCM。传送构件TR1和旋转运动也搅拌污泥和蓄热材料HCM的混合物。如果涉及污泥焚烧，出口OUT可以指的是从在烟道气中处理的污泥剩下的细灰进入的烟气管道的前部分。例如，如果所讨论处理是将处理后的污泥用作肥料或土壤改良剂，则出口OUT可以指的是在滚筒DR的后端处的开口，在附图的版本中是滚筒后部一侧的筛网出口。入口IN可以是在滚筒前端的端部开口。
利用筛网或一些其他分离器，蓄热材料HCM与处理后的污泥分离，尽管在焚化的情况下，特别是它可以是只含灰烬的烟道气。因此，必不可少的是分离器SCR收集蓄热材料HCM，使其可以被再循环使用，因此储存在其中的热能可用于新的污泥材料。
换言之，蓄热材料HCM通过设置在所述滚筒DR中的返回通道RL再循环蓄热材料HCM，而再循环回到处理滚筒DR的污泥处理空间SHS中。
随着处理滚筒DR旋转，由返回通道RL构成的传送构件TR2例如螺旋凸缘结构TR2移动蓄热材料HCM穿过返回管线RL，也就是朝着FR方向，FR方向与在污泥处理空间SHS的污泥和蓄热材料HCM的移动方向(其发生在主流动方向FM)相反。
根据一种实施方式，蓄热材料HCM通过处理滚筒DR的旋转运动从处理滚筒的出口OUT方向朝向处理滚筒的入口侧再循环返回，处理滚筒DR的旋转运动在从处理滚筒DR的入口IN的方向朝向处理滚筒DR的出口OUT的主流动方向FM，也就是滚筒的纵向方向，传送污泥和蓄热材料HCM的混合物。蓄热材料HCM优选通过处理滚筒DR的旋转运动从处理滚筒DR的出口OUT侧方向朝向处理滚筒DR的入口再循环返回，其同时使污泥蓄热材料HCM的混合物在从处理滚筒的入口IN朝向处理滚筒出口OUT的方向的主流动方向上传送。
换言之，传送构件TR1在主流动方向FM上工作，并作用于污泥和蓄热材料HCM的混合物。传送构件TR2，反过来，在返回方向FR上工作并且作用于蓄热材料上，尽管在筛网SCR上仍然有一些污泥直到它从开口TR2前的筛网掉落。在滚筒和筛网SCR的下面，可以设置筒仓或类似物用于收集穿过筛网的材料。
总之，提供了一种反向平行运动的嵌套结构，其中污泥和蓄热材料HCM在主流动方向FM的中心移动，同时，根据一种优选的实施方式，在其外部，也就是在包围着的污泥处理空间SHS的返回通道RL中，待返回的蓄热材料HCM在相反的方向即在返回方向FR移动，被相同的滚筒旋转运动启动，并且由传送构件TR1启动的污泥和蓄热材料的同时移动在主流动方向FM在污泥处理空间中进行。
对本领域技术人员显而易见的是，随着技术的进步，本发明的基本思想可以以许多不同的方式来实现。因此，本发明及其实施方式不限于上述示例，而是可以在权利要求的范围内变化。

Claims (14)

1.一种用于处理污泥的设备，所述设备包括设置有入口(IN)和出口(OUT)的处理滚筒(DR)，用于待处理污泥和维持污泥(SL)的储热能力的颗粒形式的蓄热材料(HCM)，其特征在于，用于从所述处理滚筒(DR)内的污泥处理空间(SHS)移出的蓄热材料再循环回所述处理滚筒(DR)内的所述污泥处理空间用于再利用的返回管线(RL)是与所述滚筒空间(DR)相连设置的返回通道(RL)。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，用于所述蓄热材料(HCM)的所述返回通道(RL)在所述处理滚筒的壁(W)的封闭结构中。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述设备包括与所述处理滚筒(DR)相连的筛网或一些其他分离器(SCR)，用于从处理过的污泥中分离所述蓄热材料(HCM)。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述分离器(SCR)在所述处理滚筒(DR)的外圆周上。
5.根据权利要求3或4所述的设备，其特征在于，在所述处理滚筒(DR)的所述污泥处理空间(SHS)的壁(W2)之间，设置有通道、开口或其他传送连接(TC1)。
6.根据前述权利要求3至5中任一项所述的设备，其特征在于，在所述分离器(SCR)与所述返回通道(RL)之间存在通道、开口或其他传送连接(TC2)。
7.根据前述权利要求3至6中任一项所述的设备，其特征在于，在所述返回通道(RL)的后部与所述处理滚筒的前部之间，存在开口、通道或一些其他的传送连接(TC3)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述返回通道(RL)在其外部包围所述污泥处理空间(SHS)。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述返回通道(RL)被螺旋凸缘结构(TR2)所限定，所述螺旋凸缘结构被设置成通过所述处理滚筒(DR)的旋转来移动蓄热材料(HCM)穿过所述返回管线(RL)。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述返回通道(RL)也由所述返回管线的外壁(W1)和用作所述返回管线的内壁(W2)的所述污泥处理空间(SHS)的壁所限定。
11.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述处理滚筒(DR)是倾斜的，以便所述返回通道(RL)处于倾斜下降位置，从而促进所述蓄热材料在返回管线(RL)中传送。
12.一种用于在处理滚筒中处理污泥的方法，在所述方法中，污泥和以颗粒形式的蓄热材料在所述处理滚筒的污泥处理空间中一起处理，然后所述蓄热材料从处理过的所述污泥中分离，再循环返回进入所述处理滚筒的所述污泥处理空间，其特征在于所述蓄热材料再循环返回穿过包含在所述滚筒中的返回通道。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，蓄热材料通过所述处理滚筒的旋转运动从处理滚筒出口的方向朝向处理滚筒入口再循环，所述处理滚筒的运动使污泥和蓄热材料(HCM)的混合物在从所述处理滚筒(DR)的入口(IN)的方向朝向所述处理滚筒(DR)的出口的主流动方向上移动。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，蓄热材料通过所述处理滚筒的旋转运动从所述处理滚筒(DR)的出口(OUT)的方向朝向所述处理滚筒的入口再循环，所述处理滚筒的旋转运动同时使污泥和蓄热材料(HCM)的混合物在从所述处理滚筒的入口(IN)的方向朝向所述处理滚筒的出口(OUT)的主流动方向上移动。
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