[發明專利]一種能量回收式太陽能輔助污泥生物干化系統

無效

• 申請號: 201110268122.5
• 申請日: 2011-09-09
• 公開（公告）號: CN102992570A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 何品晶;曹江林;邵立明;徐華成;呂凡;章驊
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C02F11/12
• 分類號: C02F11/12;C02F11/02
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

技術領域

本發明涉及一種城市污泥太陽能輔助高溫好氧發酵的工藝系統，特別是涉及一種利用溫室和太陽能集熱輔助加熱對污泥進行生物干化處理的系統。

背景技術

隨著我國污水處理率和污水處理程度的不斷提高，城市污泥產量也逐年增加。城市污泥經濃縮脫水處理后含水率仍有80％左右，體積龐大，且污水中去除的污染物大部分集聚在污泥之中，大量的城市污泥若不加以妥善處置，將會造成嚴重的二次污染。目前，污泥處置的方法主要有填埋、土地利用和焚燒等。直接填埋將會占用大量土地，同時會產生滲濾液污染地下水；土地利用則因運輸量大、分散困難、容易污染地下水而受到很大限制；直接焚燒也會因為含固率低而導致熱值太低，需耗費大量輔助燃料，顯著增加處理成本。因此，對城市污泥進行干化處理、降低污泥含水率，是解決目前在污泥處置過程中所遇到的許多問題的關鍵。

傳統的污泥干化法采用污泥干化場的形式，將污泥平鋪在室外的干化場，通過自然通風和太陽能輻射對污泥進行干化。這種干化方式占地面積大，易受氣候影響。現代化的干化工藝主要為熱干化和生物干化。其中熱干化主要包括直接加熱式、間接加熱式和輻射加熱式，即通過外加熱源將污泥中水分蒸發。直接加熱式和間接加熱式污泥干化工藝，具有占地面積小、減量化明顯、產品用途靈活等優點，但投資和運行費用高、設備運行能耗高，并且具有粉塵爆炸安全隱患。輻射加熱式有紅外干化、微波干化和太陽能干化等工藝，其中以太陽能干化工藝不消耗化石能源受到人們特別的關注，但該方法占地面積大，處理效果受天氣和季節性條件約束，改進型儲熱式和熱泵式太陽能干化工藝的使用在一定程度上克服了天氣和季節性條件的約束，但仍沒有解決占地面積大的不足，增加污泥堆放厚度可減少占地面積，但干化過程中頻繁的翻堆操作又增加了干化運行的能量消耗，而且熱泵裝置的使用還導致投資和運行能耗的增加，限制了污泥太陽能干化系統在我國的大面積推廣應用。因此，發展一種更經濟、更節能的污泥干化技術已成為我國城市污泥處理的迫切需要。

生物干化(biodrying)最早是由美國康奈爾大學Jewell等人于1984年研究牛糞生物干燥的操作參數時提出。利用微生物高溫好氧發酵過程中有機物降解所產生的生物熱能，通過過程調控手段促進水分蒸發，從而實現快速去除水分的一種干化處理工藝。生物干化的特點在于不需外加熱源，干化所需能量來源于微生物的好氧發酵活動，屬于物料本身的生物能，因此是一種非常經濟、節能、環保的干化技術。生物干化的另一個特點是加入了人為的過程控制策略，輔料的加入使污泥物料堆體的孔隙率大大增加，污泥物料可堆積較大厚度，減少了占地面積，同時通過對物料進行強制鼓風，從而提高干化效率，縮短干化周期。然而，生物干化也受季節性條件的約束，且在干化后期污泥堆體溫度偏低，對進一步降低污泥含水率效果不理想，干化周期較長。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種能量回收式太陽能輔助的污泥生物干化系統。生物干化的使用克服了原有污泥熱干化技術能耗大、效率低和運行費用高的不足，能量回收式的太陽能輔助作用不僅避免了生物干化受季節性的影響，又促進了污泥生物干化過程中期和后期的污泥脫水、進一步提高了干化效果、縮短了干化周期，干燥裝置的設置在除濕的同時可回收濕熱水氣的顯熱和潛熱，提高了能源利用效率。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種能量回收式太陽能輔助污泥生物干化系統，包括太陽能集熱器及相鄰設置的I號太陽能溫室和II號太陽能溫室，所述的I號太陽能溫室內設有循環泵、儲熱裝置、干燥裝置、發酵床及通風裝置，所述的II號太陽能溫室設有干燥裝置、干化床及通風裝置，I號太陽能溫室和II號太陽能溫室之間設有出料孔，I號太陽能溫室內發酵床下方的物料經輸送帶通過該出料孔將發酵完成的混合污泥輸送到II號太陽能溫室內的干化床中。

所述的I號太陽能溫室和II號太陽能溫室接受太陽輻射立面及屋頂由透明玻璃或塑料薄膜構成。

所述的發酵床上設置有翻堆機，發酵床底部設置通氣穿孔板，表面鋪設一層無紡布，發酵床下部設置通風換熱室，通風裝置鼓入的新鮮空氣依次通過通風換熱室和穿孔板進入發酵區，對發酵堆體進行強制通風。

所述的通風裝置包括聯通兩個太陽能溫室內下部的鼓風機和上部排氣孔的引風機，引風機通過管道與一生物過濾器的進氣口相聯。

所述的干燥裝置設置于太陽能溫室上部排氣口的下方，干燥裝置帶有冷凝水收集器。

該系統產生的二次污染臭氣和冷凝水通過生物濾池處理。