[发明专利]真空沸腾污泥脱水干化方法及系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种对固体和液体进行两相分离的方法及系统，尤其涉及一种对污泥进行脱水干化的方法及系统。属于污水处理及固体废弃物处理技术领域，适用于处理不同规模有机污泥处理的需要。

技术背景

污水处理厂在运行过程中将产生大量的污泥，其特点是体积大、含水率高，对污泥处理首要任务是将其容积减小，降低污泥中的含水率，对污泥进行脱水干化。传统的污泥脱水的种类很多，按脱水原理可分为真空过滤脱水、压滤脱水、离心脱水以及烘干等。真空过滤脱水系将污泥置于多孔性过滤介质上，在介质另一侧造成真空，将污泥中的水分强行“吸入”，使之与污泥分离，从而实现脱水。压滤脱水系将污泥置于过滤介质上，在污泥一侧对污泥施加压力，强行使水分通过介质，使之与污泥分离，从而实现脱水。离心脱水系通过水分与污泥颗粒的离心力之差使之相互分离从而实现脱水。烘干是对污泥直接或间接加热使污泥中的水份蒸发来实现脱水干化。

真空过滤脱水、压滤脱水、离心脱水等脱水设备存在脱离出的水二次污染，需要重新处理，特别是污水中含的磷氮高，加重污水处理负担，脱水过程中，污泥中的臭气容易溢出，使作业环境恶化，而且处理后污泥中虫卵和微生物不能有效灭活等缺点。而烘干法存在能耗大，能耗损失大，热效率不高，污泥中的臭气容易溢出等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种能克服传统污泥脱水干化方法的不足点的脱水干化方法和系统，其脱水干化依据的主要原理包括降低气压能降低水的沸点，水在沸点吸热能沸腾气化为水蒸气，而冷却水蒸气能液化为水，以及气体能自动由气压高向气压低处扩散等原理。虫卵和微生物的灭活依据的原理是真空下，生物细胞壁内外压差大而破裂至虫卵和微生物灭活。

本发明的所采用的真空沸腾污泥脱水干化方法的步骤为：(1)对容器密封及脱气抽真空，包括将密封的冷凝槽罐抽成为高真空，直到冷凝槽罐内气体绝对压强等于或小于此时冷凝槽罐内温度下水的饱和蒸汽压，并用真空泵维持该压强，以及将密封好装有污泥的沸腾槽罐抽成为高真空，直到其绝对压强等于此时沸腾槽罐内温度下水的饱和蒸汽压；(2)连通脱气抽为高真空的沸腾槽罐与冷凝槽罐；(3)热泵连接的散热管给沸腾槽罐污泥加热，将污泥中水沸腾为水蒸气；热泵连接的冷凝管冷却冷凝槽罐中水蒸气，并液化为水，同时使沸腾槽罐内气压与冷凝槽罐内气压形成压差，沸腾槽罐内水蒸气向冷凝槽罐内扩散；(4)通过制冷压缩机，从冷凝槽罐内或其他包括大气、地热等低温热源处，吸收热量传递给高温处的沸腾槽罐；其中，冷凝槽罐内温度与沸腾槽罐内温度不一致，存在温差，且要确保沸腾槽罐内温度大于冷凝槽罐内温度，用真空泵维持冷凝槽罐与沸腾槽罐的高真空度，使沸腾槽罐内水在常温， 或比常温略高的温度下，其中水也能沸腾，但冷凝槽罐内水不沸腾；此处的所指的高真空度的绝对压强在0.6KPa～20KPa，所指的常温在0℃～60℃之间；用制冷压缩机等设备形成的热泵装置是从冷凝槽罐内或其他包括大气、地热等低温热源处，吸收热量传递给高温处的沸腾槽罐。

本发明所采用的技术方案，是形成一套按要求组合的系统，包括制冷压缩机1，可密封真空水蒸气冷凝槽罐(以下简称冷凝槽罐)2，冷凝管3，含除臭功能的真空泵(以下简称真空泵)4，可密封的真空沸腾槽罐(以下简称沸腾槽罐)5，管道6，阀门7，含除臭功能的真空泵(以下简称真空泵)8，散热管9，冷凝槽罐底罐10，阀门11，阀门12，含除臭功能的真空泵(以下简称真空泵)13，管道14。其中制冷压缩机1、冷凝管3、散热管9通过管道14连在一起，形成热泵装置，构成系统中的热传递分系统，冷凝槽罐2、沸腾槽罐5、管道6、阀门7、冷凝槽罐底罐10、阀门11、阀门12连在一起形成脱水分系统。真空泵4连接冷凝槽罐2、真空泵8连接沸腾槽罐5、真空泵13连接冷凝槽罐底罐10。通过该系统中各设备的相关功能和组合功能，实现以下能力。