[发明专利]一种能量回收式太阳能辅助污泥生物干化系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种城市污泥太阳能辅助高温好氧发酵的工艺系统，特别是涉及一种利用温室和太阳能集热辅助加热对污泥进行生物干化处理的系统。

背景技术

随着我国污水处理率和污水处理程度的不断提高，城市污泥产量也逐年增加。城市污泥经浓缩脱水处理后含水率仍有80％左右，体积庞大，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处置，将会造成严重的二次污染。目前，污泥处置的方法主要有填埋、土地利用和焚烧等。直接填埋将会占用大量土地，同时会产生渗滤液污染地下水；土地利用则因运输量大、分散困难、容易污染地下水而受到很大限制；直接焚烧也会因为含固率低而导致热值太低，需耗费大量辅助燃料，显著增加处理成本。因此，对城市污泥进行干化处理、降低污泥含水率，是解决目前在污泥处置过程中所遇到的许多问题的关键。

传统的污泥干化法采用污泥干化场的形式，将污泥平铺在室外的干化场，通过自然通风和太阳能辐射对污泥进行干化。这种干化方式占地面积大，易受气候影响。现代化的干化工艺主要为热干化和生物干化。其中热干化主要包括直接加热式、间接加热式和辐射加热式，即通过外加热源将污泥中水分蒸发。直接加热式和间接加热式污泥干化工艺，具有占地面积小、减量化明显、产品用途灵活等优点，但投资和运行费用高、设备运行能耗高，并且具有粉尘爆炸安全隐患。辐射加热式有红外干化、微波干化和太阳能干化等工艺，其中以太阳能干化工艺不消耗化石能源受到人们特别的关注，但该方法占地面积大，处理效果受天气和季节性条件约束，改进型储热式和热泵式太阳能干化工艺的使用在一定程度上克服了天气和季节性条件的约束，但仍没有解决占地面积大的不足，增加污泥堆放厚度可减少占地面积，但干化过程中频繁的翻堆操作又增加了干化运行的能量消耗，而且热泵装置的使用还导致投资和运行能耗的增加，限制了污泥太阳能干化系统在我国的大面积推广应用。因此，发展一种更经济、更节能的污泥干化技术已成为我国城市污泥处理的迫切需要。

生物干化(biodrying)最早是由美国康奈尔大学Jewell等人于1984年研究牛粪生物干燥的操作参数时提出。利用微生物高温好氧发酵过程中有机物降解所产生的生物热能，通过过程调控手段促进水分蒸发，从而实现快速去除水分的一种干化处理工艺。生物干化的特点在于不需外加热源，干化所需能量来源于微生物的好氧发酵活动，属于物料本身的生物能，因此是一种非常经济、节能、环保的干化技术。生物干化的另一个特点是加入了人为的过程控制策略，辅料的加入使污泥物料堆体的孔隙率大大增加，污泥物料可堆积较大厚度，减少了占地面积，同时通过对物料进行强制鼓风，从而提高干化效率，缩短干化周期。然而，生物干化也受季节性条件的约束，且在干化后期污泥堆体温度偏低，对进一步降低污泥含水率效果不理想，干化周期较长。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能量回收式太阳能辅助的污泥生物干化系统。生物干化的使用克服了原有污泥热干化技术能耗大、效率低和运行费用高的不足，能量回收式的太阳能辅助作用不仅避免了生物干化受季节性的影响，又促进了污泥生物干化过程中期和后期的污泥脱水、进一步提高了干化效果、缩短了干化周期，干燥装置的设置在除湿的同时可回收湿热水气的显热和潜热，提高了能源利用效率。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种能量回收式太阳能辅助污泥生物干化系统，包括太阳能集热器及相邻设置的I号太阳能温室和II号太阳能温室，所述的I号太阳能温室内设有循环泵、储热装置、干燥装置、发酵床及通风装置，所述的II号太阳能温室设有干燥装置、干化床及通风装置，I号太阳能温室和II号太阳能温室之间设有出料孔，I号太阳能温室内发酵床下方的物料经输送带通过该出料孔将发酵完成的混合污泥输送到II号太阳能温室内的干化床中。

所述的I号太阳能温室和II号太阳能温室接受太阳辐射立面及屋顶由透明玻璃或塑料薄膜构成。

所述的发酵床上设置有翻堆机，发酵床底部设置通气穿孔板，表面铺设一层无纺布，发酵床下部设置通风换热室，通风装置鼓入的新鲜空气依次通过通风换热室和穿孔板进入发酵区，对发酵堆体进行强制通风。

所述的通风装置包括联通两个太阳能温室内下部的鼓风机和上部排气孔的引风机，引风机通过管道与一生物过滤器的进气口相联。

所述的干燥装置设置于太阳能温室上部排气口的下方，干燥装置带有冷凝水收集器。

该系统产生的二次污染臭气和冷凝水通过生物滤池处理。