[发明专利]一种太阳能-热泵耦合溶液除湿干燥污泥的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用太阳能或热泵耦合溶液除湿处理空气用以干燥污泥的方法，具体可以说是采用太阳能集热、部分冷凝热利用、溶液蓄能除湿、以及热空气干燥污泥相结合的一种方法，属于太阳能利用、热泵技术与污泥干燥技术领域。

背景技术

污泥是污水处理过程中产生的固体沉淀物质。近年来，随着城市污水管网的服务人口不断增加和水质排放标准逐步严格，我国年废水排放总量逐年上升，产生的污泥也以每年约10％的增长速度在攀升，到2011年污泥年排放量已超过3000万吨。

目前，污泥的处理方法主要有农用、填埋、排海、干燥焚烧、作为建筑材料等，含水率过高、体积过大引起的运输不便、燃烧困难是污泥处理过程中的主要问题。污泥所含的污染物一般均有很高的热值，但由于大量水分的存在，使得这部分热值无法利用。如果焚烧高含水率的污泥，不但得不到热值，还需要补充大量燃料才能完成燃烧；而将污泥干燥后含水率降低到5％时，其热值可达到8.4～19MJ/kg，且无需额外添加燃料。再者，经过机械脱水后的污泥，含水率为80％左右，其处理难度和成本较高。而干燥后的污泥含水率可达30％以下，处于稳定状态，更不会因为微生物作用而发霉、发臭。因此，对污泥进行干燥、降低污泥含水率是污泥处理过程中的关键步骤。

热干燥正发展为一种比较有效和环保的污泥处理方式，污泥经过混合、造粒后到达干燥机，利用热空气将污泥中的水分加热后变成水蒸气并携带走，提高污泥的干度。干燥后的污泥可填埋、制作农用肥、为园林和建材利用或直接焚烧。然而，热干燥处理污泥需要消耗大量能量。处理成本高成为制约污泥热干燥广泛应用的瓶颈。因此，国内外研究者正在研究使用可持续能源或废弃能源，以降低污泥热干燥的能源消耗，从而降低热干燥成本。

采用太阳能热泵污泥干燥是一种节能高效的低温干燥方法，该类系统的主要特点是将太阳能加热干燥运行能源费用低以及热泵干燥装置工作稳定可靠的优点相结合起来。由于其较常规气流干燥在能源消耗和干燥成本方面具有明显优势，太阳能热泵污泥干燥技术已成为一种新型节能环保技术。但太阳能的不稳定性造成的系统干燥能力波动以及热泵干燥方法中冷却除湿带来的冷却后再热造成的能量损失都是尚待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种高效、节能、环保的基于对太阳能蓄能、热泵系统冷凝热调节利用和热湿独立处理系统以解决生产污泥干燥过程中所需的干燥热空气的方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是将传统的蒸汽压缩式热泵系统、溶液除湿系统和热空气干燥污泥系统相耦合，并辅以辅助部件即可实现。该系统通过调节阀门来实现对系统热源的切换，通过切换太阳能和热泵系统的冷凝热作为系统的热源来适应不同天气工况下的运行条件，保证了整个干燥污泥系统的稳定性、高效性、节能性以及环保性。

本发明实现的装置由溶液循环回路、热泵系统制冷剂循环回路及用于干燥污泥的空气循环回路组成；溶液循环回路包括太阳能集热器、三通调节阀、热交换器、溶液再生器、浓溶液罐、溶液泵A、溶液除湿器、稀溶液罐、溶液泵B、截止阀B和截止阀C；太阳能集热器和热交换器的溶液管路并联后通过三通调节阀与溶液再生器连接；溶液再生器出口的溶液管路和浓溶液罐相连，浓溶液罐及截止阀B的管路和稀溶液罐及截止阀C的管路并联，然后依次和溶液泵A、溶液除湿器相连；溶液除湿器出口的管路和稀溶液罐相连，再通过溶液泵B与太阳能集热器和热交换器的并联管路相连；热泵制冷剂循环回路包括蒸发器、变频压缩机、热交换器、截止阀A、冷凝器、膨胀阀A、膨胀阀B；由热交换器的制冷剂管路和截止阀A、膨胀阀B组成的管路和冷凝器、膨胀阀A组成的制冷剂管路并联，然后和蒸发器、变频压缩机串联后形成一个回路；空气循环回路包括风机A、风机B、干燥机和风管，风机A设在所述蒸发器旁，用于对环境空气送风，风机B设在所述冷凝器旁，用于对干燥污泥的空气送风，经过所述冷凝器的空气进入干燥机中，再经过溶液除湿器除湿，最后通过风管送到风机B中循环。

本发明一种太阳能-热泵耦合溶液除湿干燥污泥的方法，包括溶液循环、热泵制冷剂循环和干燥污泥的热空气循环三个过程，其中溶液除湿循环和热泵制冷剂循环分三种不同模式工作：