1.本发明属于环境工程领域，涉及污泥处理技术，尤其是一种填料增强污泥滞空干燥系统及方法。
背景技术：2.污泥是污水处置过程中的必然产物，我国每年产生含水率80％的生活污泥高达5000余万吨。污泥本身含水量大，有机干物质含量少，如果依照常规干燥方法进行干燥处理和堆肥(或者焚烧)，可能影响自然生态环境，也会降低污泥的循环利用效果。
3.传统的污泥烘干系统原理为采用热源对污泥表面进行烘干，为简单的单面传热方式，包括自然干化、直接加热干化和间接加热干化等。传热效率低，能源消耗高，而且污泥与热源的接触面积小，干化效率低。
技术实现要素：4.本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种可利用热气体，将含水污泥脱水-干燥一体化的填料增强污泥滞空干燥系统，该系统通过回转干燥筒转动形成污泥和填料滞空相，同时，限定了填料的材质和密度，确保与污泥滞空干燥处理高效实施，本系统使用便捷高效，干燥表面积大、干燥效果好，且填料可实现重复利用，适用于不同含水率的污泥处理，适用范围广，适应性强。
5.本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
6.一种填料增强污泥滞空干燥系统，包括旋转滞空干燥单元、填料收集单元、填料分离单元、填料输送回收单元及烟气净化单元，所述的填料收集单元设置在所述旋转滞空干燥单元后端，所述填料分离单元设置在所述填料收集单元下端，所述填料分离单元后端通过填料输送回收单元连接至所述的旋转滞空干燥单元前端，所述的烟气净化单元设置在所述填料回收单元上端。
7.本发明创新提供一种利用热气体，将含水污泥脱水-干燥一体化处理的填料增强污泥滞空干燥系统，该系统先通过旋转滞空干燥单元使污泥和填料形成滞空相，利用热风干燥气体直接对黏附在滞空相填料表面上污泥进行干燥处理，有效增大单位时间内的干燥表面积；干燥完成后利用填料收集单元、填料分离单元、填料输送回收单元对填料进行二次回收重复利用，对填料进行重复利用，节约了填料处理成本；最后利用烟气净化单元对烟气进行净化处理，节能环保。
8.本发明的另一个创新点在于筛选填料为比重大于污泥且不易破碎的金属或非金属材质填料，密度范围为2.5-8.0g/cm3，且所述的填料可以是但不限于钛合金填料和不锈钢板，钛合金填料密度为4.54g/cm3，不锈钢板密度为7.900g/cm3。
9.优选的，所述的旋转滞空干燥单元包括回转干燥筒，在该回转干燥筒上设置有湿污泥进料口及热风入口，在所述湿污泥进料口上设置有湿污泥和填料混合器，所述的填料收集单元一体贯通与所述的回转干燥筒后端连接，该填料收集单元上端设置有烟气出口，
下端口连接所述的填料分离单元，在所述回转干燥筒内壁上设置有若干斜向螺旋导流抄板，每个斜向螺旋导流抄板与回转干燥筒内壁呈β角度夹角设置，同时，每个斜向螺旋导流抄板沿中心轴线螺旋旋拧呈α角度，具体的，所述的β夹角角度范围为60-120
°
，α角度设置范围为5-60
°
。
10.所述的回转干燥筒通过驱动装置驱动旋转，该驱动装置包括驱动电机、齿轮盘及托轮，所述的驱动电机设置在所述回转干燥筒下侧用于驱动设置在所述回转干燥筒上侧的齿轮盘从而驱动回转干燥筒的旋转，所述的托轮设置在回转干燥筒的下侧辅助回转干燥筒旋转。
11.斜向螺旋导流抄板的设置目的是在回转干燥筒的旋转过程中快速形成污泥和填料的滞空相，有效增大单位时间内填料表面粘附湿污泥的干燥表面积，提高污泥干燥效率。
12.优选的，所述的填料分离单元包括圆筒筛，该圆筒筛入口端连接填料收集单元的出口端，该圆筒筛的出口端连接所述的填料输送回收单元，在所述圆筒筛的下部设置有干污泥收集桶，所述圆筒筛的筛孔小于填料的直径，所述圆筒筛通过轴向安装的电机进行旋转驱动。
13.使用时，圆筒筛的倾斜与转动，使筛面上的物料翻转与滚动，由于圆筒筛的筛分孔径略小于填料，干污泥经圆筒筛网排出至干干污泥收集桶内，分离后的填料经圆筒筛末端滚到填料输送回收单元上。
14.优先的，所述的填料输送回收单元包括输送带及滚轮传送电机，所述的输送带入口端连接在所述圆筒筛的出口端，输送带的出口端通过传送管道连接至所述的填料混合器内，在所述传送带上一体制出有若干橡胶防滚落挡板，每个橡胶防滚落挡板的高度大于填料直径，且在传送带的两端侧设置有防止填料在传送的过程中发生脱落挡板。
15.优选的，所述的烟气净化单元包括烟气收集斗，该烟气收集斗的烟气入口端连接填料收集单元端的烟气出口，在所述的烟气收集斗内上部设置有过滤袋，在所述烟气收集斗内底部连接有排灰器。细小污泥的烟气由烟气出口进入烟气收集斗，经过滤袋过滤后，污泥颗粒被滞留在滤袋的外侧，净化后的烟气由滤袋内部过滤后从排出，从而达到净化烟气的目的，底部的污泥由排灰器排出并收集。
16.一种利用上述填料增强污泥滞空干燥系统对含水率为80％污泥进行干燥处理，具体方法步骤包括：
17.在回转干燥筒内设置10-15个斜向螺旋导流抄板，β设置为90
°
，α设置5
°
或10
°
，且螺旋导流抄板高0.1mm，将含水率为80％污泥经湿污泥和直径为10-15mm的填料混合器混合后均匀进入回转干燥筒，污泥入口温度为10-20℃，温度为300-350℃的热烟气从烟气进口通入回转干燥筒内。回转干燥筒被驱动机构带动以15r/min的速度旋转，抄板将填料抛起形成滞空相，烟气与填料充分接触致使黏附的湿污泥不断被蒸发干燥，填料滞空相落下后相互之间不断摩擦碾压，干污泥颗粒在该过程中不断粉碎脱离，由抄板推动至填料收集单元，干燥污泥和填料在填料收集单元底部沉降，填料分离单元将填料和干燥污泥进行筛分分离，将填料经过填料输送回收单元输送回湿污泥和填料混合器，由烟气带出的细小污泥粉尘在烟气净化单元进行过滤净化排出。
18.湿烟气温度为150℃，净化处理后出口排出温度为80℃，干燥后的污泥含水率约为8％，污泥处理量为10t/d。
19.本发明的优点和积极效果是：
20.本发明设计科学合理，提供一种利用热气体，将含水污泥脱水-干燥一体化处理的填料增强污泥滞空干燥系统，该系统先通过旋转滞空干燥单元中的回转干燥筒转动形成污泥和填料滞空相，使得热风干燥气体和黏附在滞空相填料表面上的污泥直接接触换热传质，有效增大单位时间内的干燥表面积；干燥完成后利用填料收集单元、填料分离单元、填料输送回收单元对填料进行二次回收重复利用，节约了填料处理成本；最后利用烟气净化单元对烟气进行净化处理，节能环保。本系统使用简便、污泥干燥处理表面积大、适应范围广，干燥效果好，使用于在不同含水率的污泥处理中进行转化推广应用。
附图说明
21.图1为本发明的结构示意图(局部剖)；
22.图2为图1的侧视图；
23.图3为本发明实施例中斜向螺旋导流抄板α设置5
°
或10时稳定滞空相颗粒数量结果；
24.图4为本发明实施例中斜向螺旋导流抄板α设置5
°
或10时总填料颗粒数结果。
具体实施方式
25.下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
26.一种填料增强污泥滞空干燥系统，如图1、图2所示，包括旋转滞空干燥单元、填料收集单元、填料分离单元、填料输送回收单元及烟气净化单元，所述的填料收集单元设置在所述旋转滞空干燥单元后端，所述填料分离单元设置在所述填料收集单元下端，所述填料分离单元后端通过填料输送回收单元连接至所述的旋转滞空干燥单元前端，所述的烟气净化单元设置在所述填料回收单元上端。
27.所述的旋转滞空干燥单元包括回转干燥筒3，在该回转干燥筒上设置有湿污泥进料口2及热风入口17，在所述湿污泥进料口上设置有湿污泥和填料混合器1，所述的填料收集单元7一体贯通与所述的回转干燥筒后端连接，该填料收集单元上端设置有烟气出口6，下端口连接所述的填料分离单元。
28.在所述回转干燥筒内壁上设置有若干斜向螺旋导流抄板5，该斜向螺旋导流抄板起到推动污泥和填料向斜前方抛撒的功能，抄板将污泥和填料抛起形成滞空相，热风与填料充分接触致使黏附在填料表面的湿污泥不断被蒸发干燥，滞空相填料落下后相互之间不断摩擦碾压，干污泥颗粒与填料在该过程中不断粉碎脱离，由抄板推动至填料收集单元使得干燥污泥和填料在填料收集单元底部沉降并收集。
29.每个斜向螺旋导流抄板与回转干燥筒内壁呈β角度夹角设置(图2中所示β角)，该β夹角角度范围为60-120
°
，同时，每个斜向螺旋导流抄板沿中心轴线螺旋旋拧呈α角度(图1中所示α角)，该α角度设置范围为5-60
°
，所述的回转干燥筒通过驱动装置驱动旋转，所述的驱动装置包括驱动电机16、齿轮盘4及托轮15，所述的驱动电机设置在所述回转干燥筒下侧用于驱动设置在所述回转干燥筒上侧的齿轮盘从而驱动回转干燥筒的旋转，所述的托轮设置在回转干燥筒的下侧辅助回转干燥筒旋转。
30.所述的填料分离单元包括圆筒筛12，该圆筒筛入口端连接填料收集单元的出口端，该圆筒筛的出口端连接所述的填料输送回收单元，该圆筒筛的筛孔小于填料的直径，所述的圆筒筛通过轴向安装的电机进行旋转驱动，在所述圆筒筛的下部设置有干污泥收集桶13。
31.使用时，当污泥和填料进入圆筒筛后，靠圆筒筛滚动旋转的离心力及跳汰作用对干燥污泥和填料进行筛分，圆筒筛的倾斜与转动，使筛面上的物料翻转与滚动，由于圆筒筛的筛分孔径略小于填料，干污泥经圆筒筛网排出至干干污泥收集桶内，分离后的填料经圆筒筛末端滚到填料输送回收单元上，经过一定长度的圆筒筛网筛分，末端填料与干污泥筛分完全。
32.所述的填料输送回收单元包括输送带14及滚轮传送电机20，所述的输送带入口端连接在所述圆筒筛的出口端，输送带的出口端通过传送管道18连接至所述的填料混合器内，在所述传送带上一体制出有若干橡胶防滚落挡板14-1，每个橡胶防滚落挡板的高度大于填料直径，且在传送带的两端侧设置有挡板，以防止填料在传送的过程中发生脱落。
33.所述填料分离单元将填料收集单元底部收集的填料和干燥污泥进行筛分分离，并通过填料输送回收单元将筛出的填料直接输送回湿污泥和填料混合器进行重复利用。
34.所述的烟气净化单元包括烟气收集斗10，该烟气收集斗的烟气入口端10-1连接填料收集单元端的烟气出口，在所述的烟气收集斗内上部设置有过滤袋9，在所述烟气收集斗内底部连接有排灰器11。含细小污泥的烟气由烟气出口进入烟气收集斗，由于气体体积的急速膨胀，一部分较粗的尘粒受惯性或自然沉降等原因落入烟气收集斗，其余大部分污泥颗粒随气流上升进入过滤袋，经过滤袋过滤后，污泥颗粒被滞留在滤袋的外侧，净化后的烟气由滤袋内部过滤后从净化烟气出口8排出，从而达到净化烟气的目的，底部的污泥由排灰器排出并收集，过滤袋经过一段时间运行后可抽出震动清灰。即实现了烟气带出的细小污泥粉尘在烟气净化单元中完成过滤及烟灰收集，从而达到净化烟气的作用，节能环保。
35.使用时，根据需要调节驱动装置的转速，进而控制回转干燥筒的转速，从而控制污泥和填料19轴向滞空处理速度及停留时间。需要注意的是，使用时热风为烟道气或其他温度较高的蒸汽或者余热气体，为污泥干燥提供高温干燥热源。
36.本发明申请提供实物实施例参数如下：
37.所述回转干燥筒外形尺寸设置为：内壁直径0.8m、长26m，所述回转干燥筒水平卧式布置，回转干燥筒内表面均匀布设有若干斜向螺旋导流抄板，即β设置为90
°
，α设置5
°
或10
°
，且螺旋导流抄板高0.1mm，所述回转干燥筒一侧固装直径0.2mm的热风入口，填料收集单元顶部固装直径2.80m的烟气排管。
38.本实物实施例中回转干燥筒内装配有12个抄板，填料的直径为13mm，钛合金填料密度为4540kg/m3，不锈钢板密度为7900kg/m3。
39.本发明实施例污泥干燥处理方法如下：
40.由输送机输运来的含水率为80％污泥经湿污泥和填料混合器混合后均匀进入回转干燥筒，污泥入口温度为15℃，温度为320℃的热烟气从烟气进口通入回转干燥筒内。回转干燥筒被驱动机构带动以15r/min的速度旋转，抄板将填料抛起形成滞空相，烟气与填料充分接触致使黏附的湿污泥不断被蒸发干燥，填料滞空相落下后相互之间不断摩擦碾压，干污泥颗粒在该过程中不断粉碎脱离，由抄板推动至填料收集单元，干燥污泥和填料在填
料收集单元底部沉降，填料分离单元将填料和干燥污泥进行筛分分离，将填料经过填料输送回收单元输送回湿污泥和填料混合器，由烟气带出的细小污泥粉尘在烟气净化单元进行过滤净化排出。
41.湿烟气温度为150℃，净化处理后出口排出温度为80℃，干燥后的污泥含水率约为8％，污泥处理量为10t/d。
42.且从图3、图4可以看出在连续的污泥处理运转干燥处理过程中，斜向螺旋导流抄板α设置5
°
或10时稳定滞空相颗粒数量和总填料颗粒数量结果稳定，证明整个处理系统工作稳定。
43.尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。
技术特征：1.一种填料增强污泥滞空干燥系统，其特征在于：包括旋转滞空干燥单元、填料收集单元、填料分离单元、填料输送回收单元及烟气净化单元，所述的填料收集单元设置在所述旋转滞空干燥单元后端，所述填料分离单元设置在所述填料收集单元下端，所述填料分离单元后端通过填料输送回收单元连接至所述的旋转滞空干燥单元前端，所述的烟气净化单元设置在所述填料回收单元上端，所述的旋转滞空干燥单元包括回转干燥筒，在该回转干燥筒上设置有湿污泥进料口及热风入口，所述的填料收集单元一体贯通与所述的回转干燥筒后端连接，该填料收集单元上端设置有烟气出口，下端口连接所述的填料分离单元，在所述回转干燥筒内壁上设置有若干斜向螺旋导流抄板，每个斜向螺旋导流抄板与回转干燥筒内壁呈β角度夹角设置，同时，每个斜向螺旋导流抄板沿中心轴线螺旋旋拧呈α角度，所述的β夹角角度范围为60-120
°
，α角度设置范围为5-60
°
。2.根据权利要求1所述的一种填料增强污泥滞空干燥系统，其特征在于：在所述湿污泥进料口上设置有湿污泥和填料混合器，所述的回转干燥筒通过驱动装置驱动旋转，该驱动装置包括驱动电机、齿轮盘及托轮，所述的驱动电机设置在所述回转干燥筒下侧用于驱动设置在所述回转干燥筒上侧的齿轮盘从而驱动回转干燥筒的旋转，所述的托轮设置在回转干燥筒的下侧辅助回转干燥筒旋转。3.根据权利要求1所述的一种填料增强污泥滞空干燥系统，其特征在于：所述的填料分离单元包括圆筒筛，该圆筒筛入口端连接填料收集单元的出口端，该圆筒筛的出口端连接所述的填料输送回收单元，在所述圆筒筛的下部设置有干污泥收集桶，所述圆筒筛的筛孔小于填料的直径，所述圆筒筛通过轴向安装的电机进行旋转驱动。4.根据权利要求1所述的一种填料增强污泥滞空干燥系统，其特征在于：所述的填料输送回收单元包括输送带及滚轮传送电机，所述的输送带入口端连接在所述圆筒筛的出口端，输送带的出口端通过传送管道连接至所述的填料混合器内，在所述传送带上一体制出有若干橡胶防滚落挡板，每个橡胶防滚落挡板的高度大于填料直径，且在传送带的两端侧设置有防止填料在传送的过程中发生脱落挡板。5.根据权利要求1所述的一种填料增强污泥滞空干燥系统，其特征在于：所述的烟气净化单元包括烟气收集斗，该烟气收集斗的烟气入口端连接填料收集单元端的烟气出口，气收集斗内上部设置有过滤袋，在所述烟气收集斗内底部连接有排灰器。6.一种利用填料增强污泥滞空干燥系统对污泥干燥处理方法，其特征在于：包括如下方法步骤：在回转干燥筒内设置10-15个斜向螺旋导流抄板，β设置为90
°
，α设置5
°
或10
°
，且螺旋导流抄板高0.1mm，将含水率为80％污泥经湿污泥和直径为10-15mm的填料混合器混合后均匀进入回转干燥筒，污泥入口温度为10-20℃，温度为300-350℃的热烟气从烟气进口通入回转干燥筒内；回转干燥筒被驱动机构带动以15r/min的速度旋转，抄板将填料抛起形成滞空相，烟气与填料充分接触致使黏附的湿污泥不断被蒸发干燥，填料滞空相落下后相互之间不断摩擦碾压，干污泥颗粒在该过程中不断粉碎脱离，由抄板推动至填料收集单元；干燥污泥和填料在填料收集单元底部沉降，填料分离单元将填料和干燥污泥进行筛分分离，将填料经过填料输送回收单元输送回湿污泥和填料混合器；由烟气带出的细小污泥粉尘在烟气净化单元进行过滤净化排出。7.根据权利要求6所述的一种利用填料增强污泥滞空干燥系统对污泥干燥处理方法，其特征在于：所述的填料为比重大于污泥且不易破碎的金属或非金属材质填料，密度范围
为2.5-8.0g/cm3。8.根据权利要求7所述的一种利用填料增强污泥滞空干燥系统对污泥干燥处理方法，其特征在于：所述的填料包括钛合金填料和不锈钢板，钛合金填料密度为4.54g/cm3，不锈钢板密度为7.9g/cm3。9.根据权利要求6所述的一种利用填料增强污泥滞空干燥系统对污泥干燥处理方法，其特征在于：湿烟气温度为150℃，净化处理后出口排出温度为80℃，干燥后的污泥含水率约为8％，污泥处理量为10t/d。
技术总结本发明涉及一种填料增强污泥滞空干燥系统，该系统先通过旋转滞空干燥单元中的回转干燥筒转动形成污泥和填料滞空相，有效增大单位时间内的污泥干燥表面积；干燥完成后利用填料收集单元、填料分离单元、填料输送回收单元对填料进行二次回收重复利用；最后利用烟气净化单元对烟气进行净化处理。同时，将本系统应用于含水量为80％的湿污泥干燥处理中，设置回转干燥筒内设置斜向螺旋导流抄板角度，β为90
技术研发人员：解利昕 曹传鹏 纪清源 朱旭 赵涵 刘雅倩 徐世昌
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2022.07.01
技术公布日：2022/11/1
