專利名稱：四段式污泥干化尾氣處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及尾氣中有機污染物處理系統(tǒng)，尤其是一種四段式污泥干化尾氣處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
污水的有效處理和回收利用可以減少水資源的浪費并可改善人類生活的環(huán)境，但是污水處理后的污泥中含有大量的病原菌、寄生蟲、致病微生物，以及砷、銅、鉻、汞等重金屬和有毒有害物質(zhì)，而且污泥含水率高、體積大、給堆放和運輸帶來很大困難，如果處理不當(dāng)或不規(guī)范，如隨意棄置，農(nóng)地濫用等，將對生態(tài)環(huán)境造成二次污染。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城市人口的增加，工業(yè)廢水與生活污水的排放量日益增多，污水處理廠處理污水后剩余的污泥量也與日俱增，大量未經(jīng)處理的污泥，不僅將占土地，而且將對環(huán)境造成新的污染。據(jù)統(tǒng)計， 2010年我國城市污水處理量為244X IO8 m3,由此產(chǎn)生的污泥(以含水率80%計)達(dá)到1220萬噸，根據(jù)有關(guān)預(yù)測，到2020年，我國一年的污水排放量將達(dá)到5. 36X 101° m3。污泥處理的關(guān)鍵在于污泥中水分的去除，這是實現(xiàn)污泥減量化的主要途徑，也是實現(xiàn)污泥資源化的重要步驟。污泥經(jīng)干化，其臭味，病原物、粘度、不穩(wěn)定等負(fù)面特性得到顯著改善并具有多種用途，無論是填埋、焚燒、農(nóng)用還是熱能利用，干化都是重要的第一步。將脫水污泥通過干化技術(shù)處理，不但減少了污泥最終處置前的體積，降低了污泥處理機最終處置的費用，而且使得污泥性質(zhì)穩(wěn)定化，避免了產(chǎn)生二次污染。熱干化技術(shù)正是基于此背景而被廣泛應(yīng)用于污泥處理領(lǐng)域。污泥干化過程中會產(chǎn)生有惡臭味的尾氣，主要成分包括N0X、NH3> H2S, CH4, HCN以及揮發(fā)性有機污染物包括甲硫醇、乙硫醇、二甲苯等，其中惡臭的主要來源為H2S, NH3以及部分揮發(fā)性有機污染物如甲硫醇等。目前常用的臭氣治理方法有吸附法、吸收法、燃燒法、冷凝法、生物法、等離子體法、膜分離法和催化氧化法，其中以生物法和化學(xué)吸收法的技術(shù)最為成熟。但是生物法對于不同組分的混合氣體的去除效果差別很大，對混合氣體中某種組分的去除能力低于對相應(yīng)單一組分氣體的去除能力，且其去除能力在運行過程中會由于填料層壓實或者堵塞等原因而下降。而化學(xué)吸附法需要根據(jù)不同污泥所排放尾氣的特點來配置不同成分的洗滌液，較為繁瑣，吸附劑需要再生，增加了運行成本。目前低溫等離子體技術(shù)被認(rèn)為是處理揮發(fā)性有機污染物的最有效途徑之一。低溫等離子體的產(chǎn)生方式主要有輝光放電、脈沖放電、介質(zhì)阻擋放電和滑動弧放電。相比于脈沖放電和電暈放電等低溫等離子體發(fā)生方式，滑動弧放電由于不需要抑制電流和氣壓，每對電極能產(chǎn)生的非平衡態(tài)功率可達(dá)40kw，因而可以在提供很好的反應(yīng)選擇性和能量轉(zhuǎn)化效率的同時，突破氣壓和能量輸入的限制。傳統(tǒng)的刀片式滑動弧放電等離子體反應(yīng)器已經(jīng)初步應(yīng)用于工業(yè)廢氣、廢水處理等環(huán)保領(lǐng)域。但是刀片式反應(yīng)器的放電的反應(yīng)區(qū)間很小，大量廢氣不能通過等離子體區(qū)域，同時氣體在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間較短，其降解效果并不十分理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種用于污泥熱干化過程的四段式污泥干化尾氣處理系統(tǒng)，控制干化尾氣中惡臭污染物的排放，并且提供了一種新型的橢球形滑動弧放電等離子體反應(yīng)器。為了解決技術(shù)問題，本發(fā)明的解決方案是提供一種四段式污泥干化尾氣處理系統(tǒng)，包括用于降解揮發(fā)性有機污染物的低溫等離子體反應(yīng)器，所述低溫等離子體反應(yīng)器是滑動弧放電等離子體反應(yīng)器；該系統(tǒng)還包括除塵器、冷凝器和活性炭吸附器；所述除塵器通過干化尾氣管道經(jīng)第一引風(fēng)機與空心槳葉式干化機的干化尾氣出口相連接；所述冷凝器通過除塵后尾氣管道經(jīng)第二引風(fēng)機與除塵器相連接；所述活性炭吸附器的一端通過冷凝后尾氣管道經(jīng)閥門和第三引風(fēng)機與冷凝器相連接，同時該端還通過脫附尾氣管道經(jīng)閥門和第七引風(fēng)機與等離子體反應(yīng)器相連接；活性炭吸附器的另一端則通過凈化尾氣管道經(jīng)閥門、第四引風(fēng)機或者第五引風(fēng)機與煙囪相連接，同時該端還通過熱風(fēng)管道經(jīng)閥門、第六引風(fēng)機與換熱器相連接；煙園還通過放電后尾氣管 道經(jīng)第八引風(fēng)機與等離子反應(yīng)器相連接；換熱器的兩端分別通過第二蒸汽管道和第二蒸汽冷凝水管道與余熱鍋爐相連接。本發(fā)明中，所述冷凝器的冷凝水入口和出口分別設(shè)在冷凝器的下方和上方。本發(fā)明中，所述活性炭吸附器有兩臺，兩臺活性炭吸附器相互并聯(lián)，且通過兩端的閥門切換實現(xiàn)互為替換運行。本發(fā)明中，所述余熱鍋爐還通過第一蒸汽管道和第一蒸汽冷凝水管道與空心槳葉式干化機相連接。本發(fā)明中，所述滑動弧放電等離子體反應(yīng)器是橢球形滑動弧放電等離子體反應(yīng)器，包括絕緣底座、端蓋及位于兩者之間的保護(hù)罩；橢球形的內(nèi)電極固定于絕緣底座中心，保護(hù)罩內(nèi)側(cè)設(shè)具有球殼形結(jié)構(gòu)的外電極，且外電極的球殼形結(jié)構(gòu)環(huán)繞著內(nèi)電極設(shè)置；絕緣底座上設(shè)有廢氣進(jìn)氣管道，其一端與脫附尾氣管道相接，另一端的出氣口位于兩個電極之間的絕緣底座內(nèi)表面；所述端蓋上設(shè)放電后尾氣出口，與放電后尾氣管道相接。本發(fā)明中，所述保護(hù)罩呈筒狀，所述絕緣底座和端蓋均為圓形。本發(fā)明中，四段式污泥干化尾氣處理系統(tǒng)包括除塵，冷凝，活性炭吸附和等離子體氧化降解處理?？招臉~式干化機內(nèi)產(chǎn)生的干化尾氣，由于含有大量粉塵，可能會堵塞管道，因此在引風(fēng)機的作用下，經(jīng)干化尾氣管道首先被送入除塵器進(jìn)行預(yù)除塵。經(jīng)除塵后，尾氣被引入冷凝器，氣體中含有的水蒸氣經(jīng)冷凝進(jìn)入廢液收集池，同時，部分溶于水的惡臭氣體(主要是NH3)會隨著水蒸氣的凝結(jié)而進(jìn)入廢液中。氣體經(jīng)過冷凝器后被送入活性炭吸附器，尾氣中的有機成分被吸附劑吸附，凈化后的氣體由引風(fēng)機送至煙囪排出。當(dāng)吸附器的吸附劑飽和時，通過閥門的切換，使其進(jìn)入熱風(fēng)脫附一等離子體氧化降解過程。由換熱器送出的熱風(fēng)進(jìn)入吸附器，活性炭熱脫附后析出污染物氣體，脫附后的廢氣由引風(fēng)機送入滑動弧放電等離子體反應(yīng)器進(jìn)行等離子體氧化降解，降解凈化后的尾氣通過煙囪排出。本發(fā)明的有益效果在于I、利用鍋爐排出煙氣的余熱供熱，采用非接觸式換熱，冷卻水和活性炭可以循環(huán)使用，系統(tǒng)運行成本低；2、采用活性炭吸附一熱風(fēng)脫附一等離子體氧化降解聯(lián)用，與傳統(tǒng)的活性炭吸附法相比，等離子體反應(yīng)器對污染物沒有選擇性，能對脫附后的尾氣進(jìn)行充分的降解，最終生成二氧化碳和水等，避免了二次污染的產(chǎn)生；3、采用兩組活性炭吸附裝置交替地吸附和脫附，避免了因為更換飽和的吸附劑而影響整個系統(tǒng)運行的連續(xù)性，使整個系統(tǒng)運行過程更為高效；4、改進(jìn)了滑動弧放電等離子體反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)，使氣體在法蘭上的螺旋形氣道內(nèi)運動并沿切向進(jìn)入反應(yīng)器的內(nèi)外電極之間的環(huán)形區(qū)域，電弧在氣流的推動下繞著橢球形內(nèi)電極螺旋向下移動，該設(shè)計與刀片式反應(yīng)器相比，增大了氣體在反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)區(qū)域，并延長了氣體在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間，保證了污染物氣體的充分降解，另外將內(nèi)電極改為橢球形球殼，與旋風(fēng)滑動弧放電等離子體反應(yīng)器的金屬絲電極相比結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，能防止電極在高溫下變形而影響反應(yīng)的穩(wěn)定性和連續(xù)性。


圖I是污泥干化過程中四段式污泥干化系統(tǒng)示意圖。 圖中濕污泥存儲倉I、污泥給料機2、空心槳葉式干化機3、干污泥儲存?zhèn)}4、低壓余熱鍋爐5、除塵器6、冷凝器7、冷凝廢液收集池8、冷卻水入口 9、冷卻水出口 10、第一活性炭吸收器11、第二活性炭吸收器12、滑動弧放電等離子體反應(yīng)器13、煙囪14、換熱器15、第一引風(fēng)機16、第二引風(fēng)機17、第三引風(fēng)機18、第四引風(fēng)機19、第五引風(fēng)機20、第六引風(fēng)機21、第七引風(fēng)機22、第八引風(fēng)機23、給水泵24、閥門25，26，27，28，29，30，31，32、鼓風(fēng)機33、第一蒸汽管道34、第一蒸汽冷凝水管道35、干化尾氣管道36、除塵后尾氣管道37、冷凝后尾氣管道38、凈化尾氣管道39、第二蒸汽管道40、第二蒸汽冷凝水管道41、熱空氣管道42、脫附尾氣管道43、放電后尾氣管道44。圖2是本發(fā)明中橢球形滑動弧等離子體反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中高壓交流電源45、功率電阻46、絕緣底座47、法蘭48、橢球形內(nèi)電極49、球殼形外電極50、保護(hù)罩51、端蓋52、脫附尾氣進(jìn)口 53、放電后尾氣出口 54、螺旋形氣道55。
具體實施例方式如圖I所示的四段式污泥干化尾氣處理裝置，由除塵器6、冷凝器7、活性炭吸附器11，12、等離子體反應(yīng)器13和煙囪14依次連接構(gòu)成。除塵器6經(jīng)第一引風(fēng)機16通過干化尾氣管道36與位于空心槳葉式干化機3上方的干化尾氣出口相連接，以除去干化尾氣中含有的大量粉塵，防止其在冷凝器的盤管內(nèi)發(fā)生堵塞。冷凝器7經(jīng)第二引風(fēng)機17通過冷凝后尾氣管道37與除塵器6相連接，經(jīng)除塵后的干化尾氣在第二引風(fēng)機17的作用下被從上往下通入冷凝器中，經(jīng)冷凝的水蒸氣和部分易溶于水的氣體被排入冷凝廢液收集池8。冷卻水從冷凝器下方的冷卻水入口 9進(jìn)入冷凝器7，從上方的冷卻水出口 10排出。冷凝器7中的氣流與冷凝水采用逆流的方式，強化了換熱效果?；钚蕴课狡?1和12的兩端A，C和B、D分別連接著兩條管路，通過閥門的切換實現(xiàn)不同功能的應(yīng)用。其中A、C端既是冷凝后尾氣入口，同時又是脫附尾氣出口 ；B、D端既是凈化尾氣出口，同時又是脫附熱風(fēng)入口。具體實現(xiàn)方式一是冷凝后尾氣入口 A、C，分別經(jīng)閥門25、26和第三引風(fēng)機18通過冷凝后尾氣管道38與冷凝器7相連接，凈化尾氣出口 B、D，分別經(jīng)閥門29、30和第四、第五引風(fēng)機19、20通過凈化尾氣管道39與煙囪14相連接。二是脫附熱風(fēng)入口 B、D分別經(jīng)閥門31、32和第六引風(fēng)機21通過熱空氣管道42與換熱器15相連接，脫附尾氣出口 A、C分別經(jīng)閥門27、28和第七引風(fēng)機22通過脫附尾氣管道43與滑動弧放電等離子體反應(yīng)器相連接。所有閥門一共分為兩組，閥門25、28、29、32為第一組，其余為第二組，兩組交替開啟。當(dāng)?shù)谝唤M閥門開啟時，冷凝后的尾氣在第三引風(fēng)機18的作用下被送入活性炭吸附器11，尾氣中的有機物以及臭氣主要成分如H2S被活性炭吸附，凈化后的氣體在第四引風(fēng)機29的作用下送入煙囪14排出。當(dāng)吸附器11中的活性炭吸附劑飽和時，第一組閥門關(guān)閉，第二組閥門開啟，活性炭吸附器12接替活性炭吸附器11開始凈化尾氣。經(jīng)換熱器15加熱后的熱空氣在第六引風(fēng)機21的作用下被送入活性炭吸附器11，被吸附的有機物和H2S等被從活性炭中脫附，隨著熱風(fēng)從出口 A排出并在第七引風(fēng)機22的作用下被送入等離子體反應(yīng)器13中放電降解，最終反應(yīng)生成的二氧化碳和水等對環(huán)境無害的氣體。當(dāng)吸附器11中的活性炭所吸附的氣體全部被脫附，吸附器12中的活性炭吸附劑飽和時，第二組閥門關(guān)閉，第一組閥門開啟，再重復(fù)以上過程。煙囪14經(jīng)第八引風(fēng)機23通過放電后尾氣管道44與滑動弧放電等離子體反應(yīng)器相連接，經(jīng)放電的尾氣在第八引風(fēng)機23的作用下被送入煙囪14排出。換熱器12與鼓風(fēng)機33和余熱鍋爐5相連接，來自鼓風(fēng)機的冷空氣與來自余熱鍋爐的蒸汽發(fā) 生熱交換，熱空氣在第六引風(fēng)機21的作用下被引入活性炭吸附器11和12，冷凝蒸汽經(jīng)第二蒸汽冷凝水管道41送回余熱鍋爐5以循環(huán)利用。如圖2所示的新型橢球形滑動弧放電等離子體反應(yīng)器，包括保護(hù)罩51、絕緣底座47、內(nèi)電極49和外電極50，電極設(shè)于絕緣底座47上并與高壓交流電源45相連接；所述電極包括橢球形內(nèi)電極49和球殼形外電極50兩部分，其中內(nèi)電極49設(shè)于絕緣底座47的中心，外電極50環(huán)繞著內(nèi)電極49設(shè)置，外電極50具有球殼形結(jié)構(gòu)，以輔助滑動弧的行程。絕緣底座47上設(shè)有脫附廢氣入口 53，經(jīng)第七引風(fēng)機22和閥門27、28通過脫附尾氣管道與活性炭吸附器11、12相連接；絕緣底座47內(nèi)部設(shè)有螺旋形氣道55，其一端與脫附尾氣進(jìn)口 53相接，其另一端為切向出氣口，位于外電極環(huán)50和內(nèi)電極49之間絕緣底座47的表面，該設(shè)計使得氣體旋轉(zhuǎn)進(jìn)入外電極50和內(nèi)電極49之間，當(dāng)氣體到內(nèi)外電極距離最小處時，形成電弧，電弧在氣流的推動下在內(nèi)外電極之間旋轉(zhuǎn)并向下移動。端蓋52上設(shè)有放電后尾氣出口54，經(jīng)第八引風(fēng)機23通過放電后尾氣管道煙 14相連接；放電降解后的尾氣從放電后尾氣出口 54排出，在第八引風(fēng)機23的作用下被送往煙囪排出。
權(quán)利要求
1.一種四段式污泥干化尾氣處理系統(tǒng)，包括用于降解揮發(fā)性有機污染物的等離子體反應(yīng)器，其特征在于，所述等離子體反應(yīng)器是滑動弧放電等離子體反應(yīng)器；該系統(tǒng)還包括除塵器、冷凝器和活性炭吸附器；所述除塵器通過干化尾氣管道經(jīng)第一引風(fēng)機與空心槳葉式干化機的干化尾氣出口相連接；所述冷凝器通過除塵后尾氣管道經(jīng)第二引風(fēng)機與除塵器相連接；所述活性炭吸附器的一端通過冷凝后尾氣管道經(jīng)閥門和第三引風(fēng)機與冷凝器相連接，同時該端還通過脫附尾氣管道經(jīng)閥門和第七引風(fēng)機與等離子體反應(yīng)器相連接；活性炭吸附器的另一端則通過凈化尾氣管道經(jīng)閥門、引風(fēng)機與煙囪相連接，同時該端還通過熱風(fēng)管道經(jīng)閥門、第六引風(fēng)機與換熱器相連接；煙 還通過放電后尾氣管道經(jīng)第八引風(fēng)機與等離子反應(yīng)器相連接；換熱器的兩端分別通過第二蒸汽管道和第二蒸汽冷凝水管道與余熱鍋爐相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述活性炭吸附器有兩臺，兩臺活性炭吸附器相互并聯(lián)，且通過兩端的閥門切換實現(xiàn)互為替換運行。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述余熱鍋爐還通過第一蒸汽管道和第一蒸汽冷凝水管道與空心槳葉式干化機相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3任意一項中所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述滑動弧放電等離子體反應(yīng)器是橢球形滑動弧放電等離子體反應(yīng)器，包括絕緣底座、端蓋及位于兩者之間的保護(hù)罩；橢球形的內(nèi)電極固定于絕緣底座中心，保護(hù)罩內(nèi)側(cè)設(shè)具有球殼形結(jié)構(gòu)的外電極，且外電極的球殼形結(jié)構(gòu)環(huán)繞著內(nèi)電極設(shè)置；絕緣底座內(nèi)部設(shè)螺旋形氣流通道，其一端與脫附尾氣管道相接，另一端的出氣口位于兩個電極之間的絕緣底座內(nèi)表面；所述端蓋上設(shè)放電后尾氣出口，與放電后尾氣管道相接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述保護(hù)罩呈筒狀，所述絕緣底座和端蓋均為圓形。
全文摘要
本發(fā)明涉及尾氣中有機污染物處理系統(tǒng)，旨在提供一種四段式污泥干化尾氣處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括滑動弧放電等離子體反應(yīng)器、除塵器、冷凝器和活性炭吸附器；除塵器與空心槳葉式干化機的干化尾氣出口相連接；冷凝器與除塵器相連接；活性炭吸附器的一端與冷凝器相連接，同時該端還與等離子體反應(yīng)器相連接；活性炭吸附器的另一端則與煙囪相連接，同時該端還與換熱器相連接；煙囪還與等離子反應(yīng)器相連接。本發(fā)明利用鍋爐余熱供熱，系統(tǒng)運行成本低；等離子體反應(yīng)器能對脫附后的尾氣進(jìn)行充分的降解，避免二次污染的產(chǎn)生；采用兩組活性炭吸附裝置避免了因為更換飽和的吸附劑而影響整個系統(tǒng)運行的連續(xù)性，使整個系統(tǒng)運行過程更為高效。
文檔編號B01D53/32GK102814103SQ20121030804
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月27日
發(fā)明者嚴(yán)建華, 陸勝勇, 王飛, 池涌, 李曉東, 蔣旭光, 馬增益, 金余其, 黃群星, 薄拯, 倪明江, 岑可法 申請人:浙江大學(xué)