濃稠或糊狀生物質(zhì)物料的超脫水方法及應(yīng)用該方法的設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及形成生物質(zhì)的濃稠或糊狀物料、特別是凈化站污泥的超脫水方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)這種物料的干燥有益于干燥物料的多領(lǐng)域再利用，尤其是有益于:
[0003]一無(wú)發(fā)酵長(zhǎng)時(shí)間貯存；
[0004]—由于物料“衛(wèi)生化”因而居民可接受的簡(jiǎn)單農(nóng)業(yè)再利用；
[0005]—有利的熱再利用。
[0006]但是，干燥技術(shù)伴有多種限制，特別是:
[0007]一其能耗高，主要基于化石能源；
[0008]—可能容易自燃的有機(jī)干燥物料的貯存復(fù)雜化。
[0009]干燥度至少為50%、優(yōu)選為65%或更高的超脫水污泥具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0010]一貯存時(shí)不存在自燃；
[0011 ] —同時(shí)保持有利的熱再利用；
[0012]一物料衛(wèi)生化。
[0013]目前存在的直接或間接式的干燥器對(duì)于干燥污泥會(huì)需要約900-1100kWh/TEE (千瓦時(shí)/1噸蒸發(fā)水，TEE指tonne d’ eauevaporee)的能量。
[0014]污泥預(yù)蒸發(fā)干燥器系統(tǒng)允許獲得約700-800kWh/TEE的較低能耗。
[0015]使用熱栗的干燥器要求300kWhe/TEE (kffhe 表不 kilowattheureelectrique (電千瓦時(shí)))的純耗電量，這相當(dāng)于熱能方面約900kWh/TEE。
[0016]使用機(jī)械蒸汽壓縮的干燥器要求低于300kWhe/TEE的耗熱量，但是機(jī)械蒸汽壓縮技術(shù)不表明工業(yè)可實(shí)施性。
[0017]另外，對(duì)糊狀物料、特別是污泥的熱調(diào)節(jié)表明能使通過(guò)壓濾機(jī)脫水的污泥的干燥度得到明顯提高。熱調(diào)節(jié)消耗很少能量，當(dāng)熱調(diào)節(jié)用于非液體的糊狀物料時(shí)尤其如此，因?yàn)槠洳粚?dǎo)致水蒸發(fā)，而僅僅引發(fā)加熱。因此，沒(méi)有明顯的熱損失。
[0018]壓濾機(jī)的一個(gè)缺陷在于從壓機(jī)卸除濾餅的脫除作業(yè)。對(duì)壓濾機(jī)的這種作業(yè)一般需要手動(dòng)操作，其自動(dòng)化很難，甚至是不可能的。傳統(tǒng)的托盤式壓濾機(jī)的擠壓和脫除作業(yè)伴有臭味排放到大氣中的問(wèn)題。
[0019]此外，使用熱調(diào)節(jié)和壓濾機(jī)的干燥方法伴有尤其涉及如下方面的超脫水污泥生產(chǎn)流程的協(xié)調(diào)問(wèn)題:
[0020]一產(chǎn)生至少為50%干燥度的超脫水污泥的總能耗量；
[0021]一整個(gè)處理生產(chǎn)線上臭味的管控；
[0022]—處理生產(chǎn)線的自動(dòng)化；
[0023]一超脫水污泥的管控和貯存能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0024]本發(fā)明尤其旨在提出一種方法，該方法可相對(duì)于熱干燥來(lái)說(shuō)，非常顯著地降低用于產(chǎn)生至少為50%干燥度的超脫水污泥的總能耗。所述方法還應(yīng)可:管控臭味，防止臭味散布到大氣中，使生產(chǎn)自動(dòng)化，提高對(duì)超脫水污泥的管控和貯存能力。
[0025]本發(fā)明提出使尤其具有4%至25%的干燥度的脫水污泥的水熱碳化與使用柱塞式壓機(jī)相結(jié)合。
[0026]根據(jù)本發(fā)明，用于對(duì)形成生物質(zhì)的濃稠或糊狀的物料、特別是凈化站污泥進(jìn)行超脫水的超脫水方法的特征在于，特別是干燥度為4%至25%的物料經(jīng)受以下工序:
[0027]一水熱碳化型處理，包括增壓和熱調(diào)節(jié)以在封閉的反應(yīng)器中駐留、隨后是降壓，
[0028]—然后用柱塞式壓機(jī)進(jìn)行物料脫水，而獲得大于50%的干燥度，
[0029]一在用柱塞式壓機(jī)進(jìn)行物料脫水的上游將物料溫度通過(guò)冷卻調(diào)節(jié)到40°C至90°C之間，有利地約為70°C，以使在柱塞式壓機(jī)中的過(guò)濾性最佳化，
[0030]所述超脫水方法的這些工序在能防止臭味擴(kuò)散到大氣中的封閉空間內(nèi)進(jìn)行。
[0031]優(yōu)選地，為進(jìn)行水熱碳化型處理，反應(yīng)器中增壓到10巴至30巴之間，優(yōu)選地約20巴，由在反應(yīng)器中加熱物料到150°C至250°C之間確保所述熱調(diào)節(jié)。
[0032]物料在反應(yīng)器中的駐留時(shí)間一般為數(shù)分鐘，尤其是15分鐘至200分鐘之間。
[0033]有利地，超脫水方法包括在水熱碳化型處理之前預(yù)熱物料。
[0034]水熱碳化型處理可包括以下附加工序:
[0035]—在反應(yīng)器的上游注入試劑或注入試劑到反應(yīng)器中以促進(jìn)反應(yīng)，
[0036]一加熱，以補(bǔ)足反應(yīng)器處的溫度。
[0037]優(yōu)選地，柱塞式壓機(jī)通過(guò)撓性的排管進(jìn)行物料脫水，這些排管形成過(guò)濾器，是液體能透過(guò)的，液體于是從排管外部進(jìn)入排管內(nèi)部，而固態(tài)物料保持在排管外部以便通過(guò)脫除被排出。
[0038]可借助于制冷換熱器進(jìn)行在脫水上游的物料溫度調(diào)節(jié)。
[0039]有利地，借助于壓碎器或研磨器對(duì)出自柱塞式壓機(jī)的物料進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0040]可對(duì)輸出柱塞式壓機(jī)的物料進(jìn)行專門冷卻，以使物料溫度降低，優(yōu)選降低至低于40°C的數(shù)值。專門冷卻可以是間接型冷卻并在真空下進(jìn)行該專門冷卻。
[0041]可在水熱碳化型處理與柱塞式壓機(jī)之間進(jìn)行對(duì)物料的除臭覆蓋貯存?？筛鶕?jù)貯存中的物料料位確保自動(dòng)啟動(dòng)用柱塞式壓機(jī)進(jìn)行物料脫水的階段。
[0042]有利地，在脫除階段的期間通過(guò)允許抽出產(chǎn)生臭味的氣體或蒸汽的真空施加來(lái)確保調(diào)節(jié)脫臭?？墒共豢衫淠臍怏w經(jīng)受冷卻。可將不可冷凝的氣體用于鍋爐中以便集熱和進(jìn)行臭味處理。
[0043]本發(fā)明還涉及一種尤其應(yīng)用前述超脫水方法對(duì)對(duì)形成生物質(zhì)的濃稠或糊狀的物料、特別是凈化站污泥進(jìn)行超脫水的超脫水設(shè)備，其特征在于，超脫水設(shè)備具有:
[0044]一用于確保水熱碳化型處理的水熱碳化型處理單元，所述水熱碳化型處理單元具有物料增壓件、物料預(yù)熱件、用于被加熱物料碳化駐留的封閉的反應(yīng)器、以及物料降壓件，
[0045]—源自水熱碳化型處理的物料的冷卻裝置，特別是制冷換熱器，
[0046]一柱塞式壓機(jī)，用于物料在水熱碳化型處理之后進(jìn)行脫水，而獲得大于50%的干燥度，
[0047]超脫水設(shè)備的這些不同組成件處于封閉空間中，封閉空間能管控臭味，防止臭味擴(kuò)散到大氣中。
[0048]除臭覆蓋貯槽可布置在水熱碳化型處理單元與柱塞式壓機(jī)之間。
[0049]優(yōu)選地，柱塞式壓機(jī)用于通過(guò)撓性的排管進(jìn)行物料擠壓，這些排管形成過(guò)濾器，是液體能透過(guò)的，所述液體于是在兩個(gè)板之間的壓力作用下從排管外部進(jìn)入排管內(nèi)部，排管在所述兩個(gè)板之間延伸，在所述兩個(gè)板彼此靠近時(shí)發(fā)生變形，而固態(tài)物料保持在排管外部，以便在脫除時(shí)被排出。
[0050]設(shè)備可包括控制組件，控制組件能控制物料的過(guò)濾性，控制組件測(cè)量在柱塞式壓機(jī)的柱塞施加每次擠壓時(shí)污泥的過(guò)濾時(shí)間，將累計(jì)的過(guò)濾時(shí)間與一基準(zhǔn)值相比較，如果對(duì)應(yīng)于累計(jì)的過(guò)濾時(shí)間之和的過(guò)濾時(shí)長(zhǎng)增加，控制組件則給出針對(duì)輸入到柱塞式壓機(jī)中的污泥的更高溫度設(shè)定值。
[0051]有利地，如果溫度調(diào)節(jié)達(dá)到極限，則控制組件就控制注入試劑的數(shù)量。
[0052]柱塞式壓機(jī)在物料脫除時(shí)可具有時(shí)長(zhǎng)至少10秒的緩慢開(kāi)啟程序，以便能疏導(dǎo)臭味。
[0053]柱塞式壓機(jī)的出口與壓碎器或研磨器之間的連接可以是以形成導(dǎo)道而能疏導(dǎo)臭味的剛性料槽和/或撓性護(hù)套的形式實(shí)現(xiàn)的。
[0054]優(yōu)選地，可能產(chǎn)生臭味的設(shè)備所有區(qū)域，特別是貯存區(qū)、柱塞式壓機(jī)和壓碎器，由脫臭通風(fēng)系統(tǒng)置于真空下。
[0055]根據(jù)一變型，超脫水設(shè)備可以在水熱碳化型處理單元的下游，在物料降壓件的出口具有直接供給柱塞式壓機(jī)的直接供給裝置。
[0056]在本發(fā)明帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)中，可列舉出:
[0057]—降低耗能量；
[0058]—有效控制臭味；
[0059]—可自動(dòng)運(yùn)行；
[0060]一適合貯存超脫水污泥。
【附圖說(shuō)明】
[0061]除上述布置以外，本發(fā)明還包括多種其他布置，后面將就參照附圖描述的但非限制性的實(shí)施例更為明確地說(shuō)明所述多種其它布置。附圖中:
[0062]圖1是根據(jù)本發(fā)明的糊狀物料尤其是凈化站污泥的脫水設(shè)備的示意圖；
[0063]圖2是圖1所示設(shè)備的一變型的示意圖；
[0064]圖3是在運(yùn)行過(guò)程中的柱塞式壓機(jī)的軸向豎直剖面示意圖；以及
[0065]圖4是在脫除作業(yè)時(shí)的柱塞式壓機(jī)的軸向豎直剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0066]參見(jiàn)圖1，可看到待脫水糊狀物料、尤其是凈化站污泥，如箭頭A所示，被輸入到增壓組件中，增壓組件具有由螺旋器1形成的填喂設(shè)備和由栗2形成的栗送件。輸入的物料具有在4%至25%之間的干燥度。栗送組件1、2可以是活塞栗、偏心轉(zhuǎn)子栗、葉輪栗或其他傳統(tǒng)增壓結(jié)構(gòu)的類型。
[0067]物料在壓力下、優(yōu)選地在10巴至30巴之間、有利地為約20巴的壓力下離開(kāi)栗2，以在換熱器3中被預(yù)熱。
[0068]出自換熱器3的預(yù)熱物料由導(dǎo)管3a被引向封閉的反應(yīng)器4，以在反應(yīng)器中駐留數(shù)分鐘時(shí)間，尤其是駐留15分鐘至200分鐘，以便在反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行水熱碳化處理。物料在反應(yīng)器4中根據(jù)允許進(jìn)