本發(fā)明涉及污泥處理
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及污水處理廠剩余污泥的處理方法。
背景技術(shù)：
：近年來，隨著城市污水處理設(shè)施的普及、處理量的提高以及處理程度的深化，污泥產(chǎn)生量以每年10％的速度急劇增加。污泥的成分復(fù)雜、含水率高、脫水困難，含有高濃度的有機物、病原微生物、重金屬離子等有害物質(zhì)，而且常伴有惡臭，如果不經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚頃斐蓢乐氐亩挝廴荆：ι鷳B(tài)環(huán)境和人類健康。目前，污泥處理技術(shù)路線主要有：污泥熱干化、污泥濃縮、污泥機械脫水、污泥厭氧消化、污泥好氧消化、污泥石灰穩(wěn)定、生物發(fā)酵處理、濕式氧化、污泥焚燒、污泥熱處理等方法，而綜合處理效果最佳的應(yīng)屬熱水解法。熱水解法是以高溫高壓水蒸氣與污泥直接混合加熱，以達到污泥水解的效果，且大部分工藝輔以閃蒸工序，以強化氣爆破壁效果，并有效降低能耗。目前全球熱水解污泥處理的工程項目有30余個，所使用的熱水解工藝原理基本相同，只是水熱反應(yīng)器形式有所區(qū)別，如有靜態(tài)塔式水熱反應(yīng)器、立式內(nèi)機械攪拌釜式水熱反應(yīng)器、臥式內(nèi)機械攪拌釜式水熱反應(yīng)器、臥式回轉(zhuǎn)式水熱反應(yīng)器等。上述各類水熱處理工藝存在設(shè)備數(shù)量多、占地面積較大、單位投資成本較高、可靠性較差等問題，針對這些問題，產(chǎn)生了多段管式污泥快速熱水解工藝。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明針對含水率75％～85％的污泥，提供了一種多段管式污泥快速熱水解處理工藝，其原理是：利用蒸汽與污泥直接混合產(chǎn)生的大量潛熱，將污泥加熱至細胞破裂、胞液溶出，從而改變污泥的脫水性能、厭氧消化性能。高品位 的蒸汽經(jīng)過閃蒸傳熱，使蒸汽的利用效率達到最高。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種多段管式污泥快速熱水解處理工藝，包括如下步驟：1)將含水率75％～85％、溫度為10～35℃的污泥儲存在原泥料倉中；2)上述污泥通過管道進入原泥泵，在原泥泵中與閃蒸蒸汽進行第一次混合預(yù)熱，此階段產(chǎn)生的不凝氣及未吸收的蒸汽通過原泥料倉的污泥出口進入原泥料倉；3)原泥泵將上述預(yù)熱物輸送至一級動態(tài)混合器，與原料蒸汽進行第二次混合預(yù)熱，此階段是不凝氣形成的較為集中的溫度區(qū)間，所產(chǎn)生不凝氣進入原泥料倉進行能量回收；4)上述二次混合預(yù)熱污泥利用余壓自流進入二級靜態(tài)混合器，與來自蒸汽噴射器的混合蒸汽進行最終的混合加熱；5)上述三次混合加熱污泥利用余壓自流進入快裝管式水熱反應(yīng)器進行反應(yīng)；6)反應(yīng)后的污泥進入閃蒸罐進行閃蒸，閃蒸后污泥可進一步脫水或直接厭氧消化。優(yōu)選地，步驟2)中所述的閃蒸蒸汽溫度為105～115℃，壓力為0.05～0.1MPa，一次混合后污泥溫度可達65～90℃；優(yōu)選地，步驟3)中所述的原料蒸汽溫度為190～200℃，壓力為1.1～1.5MPa，二次混合預(yù)熱污泥溫度可達110～130℃；優(yōu)選地，步驟4)中所述的混合蒸汽為原料蒸汽和閃蒸蒸汽通過蒸汽噴射器所制成的混合汽，其體積比為1∶3～1∶6，蒸汽溫度為180～195℃，壓力為0.9～1.3MPa，三次混合加熱污泥溫度可達170～190℃；優(yōu)選地，步驟5)中所述的水熱反應(yīng)時間為5～10min，反應(yīng)時間和系統(tǒng)的處理能力呈反比例關(guān)系；優(yōu)選地，步驟6)中的閃蒸罐內(nèi)溫度為105～115℃，壓力為0.05～0.1MPa；優(yōu)選地，步驟6)中產(chǎn)生的閃蒸蒸汽一部分通入所述原泥泵，對污泥進行第一次混合預(yù)熱，另一部分通入蒸汽噴射器，與原料蒸汽混合制成混合蒸汽。本發(fā)明同時提供一種多段管式污泥快速熱水解處理系統(tǒng)，按照上述處理方 法操作，具體包括原泥料倉、原泥泵、一級動態(tài)混合器、二級靜態(tài)混合器、蒸汽噴射器、快裝管式水熱反應(yīng)器、閃蒸罐，所述原泥料倉、原泥泵、一級動態(tài)混合器、二級靜態(tài)混合器、快裝管式水熱反應(yīng)器、閃蒸罐依次串聯(lián)在通路中，所述蒸汽噴射器通過管道與二級靜態(tài)混合器相連；進一步地，所述原泥料倉頂部正中設(shè)有尾氣排放出口，下部側(cè)面設(shè)有不凝汽入口，底部設(shè)有污泥出口；進一步地，所述原泥泵入口為矩形廣口，頂部設(shè)有污泥入口，下部側(cè)面設(shè)有閃蒸蒸汽入口，內(nèi)部設(shè)有雙螺旋推進器和均勻布氣系統(tǒng)；進一步地，所述一級動態(tài)混合器頂部設(shè)有不凝汽出口，下部側(cè)面設(shè)有污泥入口和原料蒸汽入口，內(nèi)部設(shè)有機械攪拌裝置，所述不凝氣出口與所述原泥料倉的不凝氣入口相連；進一步地，所述二級靜態(tài)混合器側(cè)面設(shè)有污泥入口，底部設(shè)有分散式混合蒸汽入口；進一步地，所述蒸汽噴射器側(cè)面設(shè)有原料蒸汽入口，底部設(shè)有閃蒸蒸汽入口，另外一個側(cè)面設(shè)有混合蒸汽出口，所述混合蒸汽出口與所述二級靜態(tài)混合器底部的分散式混合蒸汽入口相連；進一步地，所述快裝管式水熱反應(yīng)器為多段管式結(jié)構(gòu)，通過法蘭快速連接，可以快速組裝，通過管數(shù)量的變化，可調(diào)節(jié)反應(yīng)時間，管間設(shè)置旁通跨界閥門管線，可以在系統(tǒng)運行中調(diào)整反應(yīng)器的有效容積和停留時間；進一步地，所述閃蒸罐頂部設(shè)有閃蒸蒸汽出口，上部側(cè)面設(shè)有污泥入口，底部正中設(shè)有污泥出口，可連接脫水機或厭氧消化設(shè)備，所述閃蒸蒸汽出口與所述原泥泵下部側(cè)面的閃蒸蒸汽入口、蒸汽噴射器底部的閃蒸蒸汽入口相連。更進一步地，整個系統(tǒng)均密閉，所有臭氣均集中在原泥料倉頂部排放，進入尾氣處理設(shè)施妥善處置。本發(fā)明相對于傳統(tǒng)污泥熱水解工藝，具有以下優(yōu)點：1)直接處理原料污泥，不需要回流稀釋。一般的熱水解工藝均需要回流工序，以保障后續(xù)工序的蒸汽吸收效率，主要是因為污泥濃度高導(dǎo)致黏度驟增，降低了蒸汽和污泥的傳質(zhì)效果。而本工藝 中，原泥泵內(nèi)所設(shè)置的蒸汽布氣系統(tǒng)可在泵吸入室內(nèi)均勻布氣，所設(shè)置的雙螺旋給料系統(tǒng)，可以充分攪拌原料污泥，使污泥、閃蒸蒸汽充分混合傳質(zhì)，提高了蒸汽吸收效率；未吸收冷凝的蒸汽在穿越原泥料倉污泥層的過程中，大部分被原泥冷凝吸收。這樣最大限度地提升了閃蒸蒸汽的吸收率。后續(xù)兩級蒸汽管道混合裝置采用先動態(tài)、后靜態(tài)的順序，通過一級動態(tài)混合器后，污泥黏度大大降低，達到5000～8000cp，為二級靜態(tài)混合器的混合效果提供了保障。2)動力設(shè)備少，電耗更低。一般熱水解工藝中的用電設(shè)備有：原泥泵、回流水泵、水熱反應(yīng)器供料泵、均質(zhì)/漿化機械攪拌器(或水力循環(huán)泵)、水熱反應(yīng)器機械攪拌器等。而本工藝的用電設(shè)備僅為原泥泵，其余后續(xù)工序的動力來源為原泥泵和污泥自身壓力，單位電耗為常規(guī)熱水解工藝的1/2左右。3)控制點少，控制邏輯簡練，可靠性更高。一般熱水解工藝中的控制點有：液位控制、溫度控制、壓力控制、流量控制、時間控制等，而且每個反應(yīng)器均需要設(shè)置上述控制連鎖，而一般序批式熱水解工藝還涉及到數(shù)十個程控閥門的控制(依據(jù)時間、液位、溫度、壓力等)，同時所使用的泵需要設(shè)置壓力、流量、溫度等保護功能，整套系統(tǒng)需要設(shè)置幾十、甚至上百個控制點，控制復(fù)雜性高，一旦某一個控制點出現(xiàn)故障會導(dǎo)致整套系統(tǒng)停車，可靠性差。而本工藝的控制點僅有：進汽調(diào)節(jié)閥和水熱反應(yīng)溫度的連鎖、水熱排料調(diào)節(jié)閥和水熱反應(yīng)壓力的連鎖、閃蒸罐排料調(diào)節(jié)閥和閃蒸罐液位的連鎖、一級動態(tài)混合器排氣閥的時間控制，總共有4個控制點。因此，工藝更簡練，可靠性更高。4)設(shè)備數(shù)量少，投資低、占地省。一般熱水解工藝中所涉及設(shè)備有：原泥料倉1～2臺、原泥泵1～2臺、回流水泵1～2臺、水熱反應(yīng)器供料泵1～2臺、漿化水力循環(huán)泵1～2臺(漿化反應(yīng)器無攪拌器時設(shè)置)、漿化反應(yīng)器1～2臺、水熱反應(yīng)器2～8臺、閃蒸反應(yīng)器1～6臺等。同時，一般熱水解工藝各反應(yīng)器所設(shè)定的停留時間均為30～120min。而本工藝的主要設(shè)備為：原泥料倉、原泥泵、一級動態(tài)混合器、二級靜態(tài) 混合器、蒸汽噴射器、快裝管式水熱反應(yīng)器、閃蒸罐。其中，原泥料倉、原泥泵、閃蒸罐與常規(guī)工藝設(shè)備投資、占地基本相同；其余一級動態(tài)混合器、二級靜態(tài)混合器、蒸汽噴射器等為管道附件類，體積小、占地??；快裝管式水熱反應(yīng)器為立式管組，占地省(約為常規(guī)工藝1臺水熱反應(yīng)器的占地面積)，同時，省去了常規(guī)工藝的漿化反應(yīng)器、水熱反應(yīng)器、水熱供料泵等設(shè)備。本工藝設(shè)備投資為傳統(tǒng)熱水解工藝的40％～50％。5)連續(xù)式工藝，更優(yōu)越。一般序批式水解工藝的水熱反應(yīng)器集進料、預(yù)熱、加熱、反應(yīng)、排料、待機等各工序于一體，其容積利用率較低，實際反應(yīng)時間占總停留時間的1/5～1/3。因此導(dǎo)致了總投資、占地面積等成倍增加。而本工藝為連續(xù)式工藝，將污泥加熱工序集成在原泥泵、一級動態(tài)混合器、二級靜態(tài)混合器內(nèi)，快裝管式水熱反應(yīng)器僅為水熱反應(yīng)的場所。因此，其設(shè)備容積利用率更高，是一種投資低、占地省最優(yōu)工藝。附圖說明附圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為本發(fā)明的工藝流程示意圖。具體實施方式以下結(jié)合附圖和具體實例對本發(fā)明作進一步的介紹，但不作為對本發(fā)明的限定。如圖1所示，本發(fā)明的主要設(shè)備包括：原泥料倉1、原泥泵2、一級動態(tài)混合器3、二級靜態(tài)混合器4、蒸汽噴射器5、快裝管式水熱反應(yīng)器6、閃蒸罐7，所述原泥料倉1、原泥泵2、一級動態(tài)混合器3、二級靜態(tài)混合器4、快裝管式水熱反應(yīng)器6、閃蒸罐7依次串聯(lián)在通路中，所述蒸汽噴射器5通過管道與二級靜態(tài)混合器4相連；所述原泥泵2設(shè)有閃蒸蒸汽入口；所述一級動態(tài)混合器3設(shè)有原料蒸汽入口，頂部還設(shè)有不凝汽出口與所述原料泥倉1的不凝汽入口相通；所述蒸汽噴射器5設(shè)有原料蒸汽入口和閃蒸蒸汽入口，兩種蒸汽按比例混合后的混合蒸汽通過管道進入所述二級靜態(tài)混合器4；所述閃蒸罐7頂 部設(shè)有閃蒸蒸汽出口，與所述原泥泵2的閃蒸蒸汽入口、蒸汽噴射器5的閃蒸蒸汽入口相連。再如圖2所示，本發(fā)明的工藝過程為：原泥料倉1中含水率75％～85％、溫度為10～35℃的污泥進入原泥泵2，與閃蒸蒸汽進行第一次混合預(yù)熱，此階段產(chǎn)生的不凝氣及未吸收的蒸汽，透過原泥料倉1，集中排放至尾氣處理設(shè)施內(nèi)；原泥泵2將上述預(yù)熱物輸送至一級動態(tài)混合器3，與原料蒸汽進行第二次混合預(yù)熱，此階段所產(chǎn)生不凝氣進入原泥料倉1進行能量回收；上述二次混合預(yù)熱污泥利用余壓自流進入二級靜態(tài)混合器3，與來自蒸汽噴射器5的混合蒸汽進行最終的混合加熱；上述三次混合加熱污泥利用余壓自流進入快裝管式水熱反應(yīng)器6進行反應(yīng)；反應(yīng)后的污泥進入閃蒸罐7進行閃蒸，產(chǎn)生的閃蒸蒸汽一部分通入所述原泥泵2，對污泥進行第一次混合預(yù)熱，另一部分通入蒸汽噴射器4，與原料蒸汽混合制成混合蒸汽；閃蒸后的污泥可進一步脫水或直接厭氧消化；整個系統(tǒng)均密閉，所有臭氣均集中在原泥料倉1頂部排放，進入尾氣處理設(shè)施妥善處置。本技術(shù)中需要確定以下幾個關(guān)鍵參數(shù)：原泥料倉、原泥泵、一級動態(tài)混合器、二級靜態(tài)混合器、快裝管式水熱反應(yīng)器、閃蒸反應(yīng)器的操作溫度、停留時間及操作壓力。這些參數(shù)都直接影響最終的處理效果。本技術(shù)中，根據(jù)后續(xù)處理處置方法的不同，各參數(shù)選取范圍如下：名稱溫度/℃壓力/MPa停留時間原泥料倉10～35常壓2～5d原泥泵65～901.2～1.65～10min一級動態(tài)混合器110～1301.1～1.52～5min二級靜態(tài)混合器170～1900.9～1.35～8min快裝管式水熱反應(yīng)器170～1900.9～1.35～10min閃蒸罐105～1150.05～0.130～60min以下為具體的實施例：實施例1、25℃的原料污泥在原泥泵內(nèi)與閃蒸蒸汽進行第一次混合預(yù)熱， 停留時間6min，溫度升高至80℃；再在一級動態(tài)混合器與原料蒸汽進行第二次混合預(yù)熱，停留時間3min，溫度升高至120℃；然后在二級靜態(tài)混合器與混合蒸汽進行第三次混合加熱，停留時間7min，溫度升高至170℃；然后在快裝管式水熱反應(yīng)器保持該溫度5min，最后進入閃蒸罐內(nèi)閃蒸泄壓，停留時間40min，溫度降至105℃，對閃蒸污泥進行脫水處理。反應(yīng)結(jié)果，總固體(TS)去除5％，總有機固體(TVS)去除9％，懸浮固體(SS)溶解15％，上清液COD(SCOD)為28000mg/L。脫水泥餅的固含量為41％。實施例2、在快裝管式水熱反應(yīng)器內(nèi)，反應(yīng)溫度180℃，停留時間10min，其它反應(yīng)條件同實施例1。反應(yīng)結(jié)果，總固體(TS)去除5.6％，總有機固體(TVS)去除10％，懸浮固體(SS)溶解18％，上清液COD(SCOD)為33000mg/L。脫水泥餅的固含量為51％。實施例3、在快裝管式水熱反應(yīng)器內(nèi)，反應(yīng)溫度190℃，停留時間10min，其它反應(yīng)條件同實施例1。反應(yīng)結(jié)果，總固體(TS)去除7.2％，總有機固體(TVS)去除15％，懸浮固體(SS)溶解26％，上清液COD(SCOD)為45000mg/L。脫水泥餅的固含量為62％。實施例4、在快裝管式水熱反應(yīng)器內(nèi)，反應(yīng)溫度170℃，停留時間10min，其它反應(yīng)條件同實施例1。反應(yīng)結(jié)果，總固體(TS)去除5.7％，總有機固體(TVS)去除10.2％，懸浮固體(SS)溶解15.7％，上清液COD(SCOD)為29500mg/L。脫水泥餅的固含量為43％。實施例5、20℃的原料污泥在原泥泵入口處與閃蒸蒸汽進行第一次混合預(yù)熱，停留時間5min，溫度升高至75℃；再在一級動態(tài)混合器與原料蒸汽進行第二次混合預(yù)熱，停留時間4min，溫度升高至118℃；然后在二級靜態(tài)混合器與混合蒸汽進行第三次混合加熱，停留時間6min，溫度升高至172℃；然后在快裝管式水熱反應(yīng)器保持該溫度5min，最后進入閃蒸罐內(nèi)閃蒸泄壓，停留時間40min，溫度降至107℃。反應(yīng)結(jié)果，原料污泥的單位蒸汽消耗為0.205t-蒸汽/t-原料污泥。實施例6、在快裝管式水熱反應(yīng)器保持180℃，持續(xù)5min，其它反應(yīng)條件同實施例5。反應(yīng)結(jié)果，原料污泥的單位蒸汽消耗為0.218t-蒸汽/t-原料污泥。實施例7、在快裝管式水熱反應(yīng)器保持190℃，持續(xù)5min，其它反應(yīng)條件 同實施例5。反應(yīng)結(jié)果，原料污泥的單位蒸汽消耗為0.232t-蒸汽/t-原料污泥。實施例8、原料污泥第一次混合預(yù)熱到65℃，其它反應(yīng)條件同實施例5。反應(yīng)結(jié)果，原料污泥的單位蒸汽消耗為0.228t-蒸汽/t-原料污泥。實施例9、原料污泥第一次混合預(yù)熱到90℃，其它反應(yīng)條件同實施例5。反應(yīng)結(jié)果，原料污泥的單位蒸汽消耗為0.197t-蒸汽/t-原料污泥。值得注意的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非因此限定本發(fā)明的專利保護范圍，本發(fā)明還可以對上述方法中的具體操作步驟以及各種設(shè)備的構(gòu)造進行材料和結(jié)構(gòu)的改進，或者是采用技術(shù)等同物進行替換。故凡運用本發(fā)明的說明書及圖示內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變化，或直接或間接運用于其他相關(guān)
技術(shù)領(lǐng)域：
均同理皆包含于本發(fā)明所涵蓋的范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3