CN103570200A

CN103570200A - 一种污泥液化及干燥处理系统及其处理方法

Info

Publication number: CN103570200A
Application number: CN201210276710.8A
Authority: CN
Inventors: 吴俊斌
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-08-06
Filing date: 2012-08-06
Publication date: 2014-02-12

Abstract

本发明公开了一种能够处理城市污水厂含水80%脱水污泥的污泥液化及干燥处理系统及其处理方法，具体是污泥经过预处理，通过高压泵进入换热系统，在一定的温度和压力条件下，使活性污泥单体细胞破解，内部水分析出，经简单机械脱水，尾气干燥形成碳化物，污泥含水率可下降至20%以下，碳化干燥后的污泥仍然具有很高的热值，具有很高的利用价值，污泥液化及干燥工艺是一种可以同时实现污泥减量化，无害化，稳定化和资源化的技术，污泥液化及干燥工艺能耗低，投资少，运行稳定。

Description

一种污泥液化及干燥处理系统及其处理方法

技术领域

本发明涉及污水处理环保领域，具体涉及到对市政污水厂的脱水污泥在一定的温度和压力下，使其污泥细胞破裂，实现污泥减量化，稳定化，无害化和资源化的污泥液化及干燥处理系统及其处理方法。

背景技术

进入“十一五”以来，我国的污水处理产业得到了快速发展，全国城镇污水处理设施的建设速度随之加快，城镇污水处理率逐年提高，污水污泥的产生量相应地不断增加。根据住建部资料显示，截止到2010年年底，全国城镇污水处理量达到280亿立方米，湿污泥（含水率80%)产生量突破3000万吨。我国污水处理厂所产生的污泥，有80%没有得到妥善处理，污泥随意堆放及所造成的污染与再污染问题已经凸显出来，并且引起了社会的关注。污泥的处理处置问题日益显现出来。

污泥处理处置技术在我国尚在起步阶段，存在着基础数据不足、工艺技术路线众多、设计施工管理经验缺乏等现象。国内外污泥处理、处置方法众多，一般采用浓缩、消化、脱水、干化、焚烧、堆肥以及填埋等不同处理与处置方法。

但是，污泥处理需要实现“四化”，具体内容是：

一、稳定化，通过处理使污泥停止降解，使污泥稳定化，从而避免二次污染；

二、无害化，杀灭寄生虫卵和病原微生物；

三、减量化，减少污泥最终处置的体积，降低污泥处理和最终处置费用；

四、资源化，在处理污泥的同时实现化害为利、循环利用、保护环境的目的。

而目前对污泥的处理方法中，很难能同时达到上述的“四化”要求，本案便由此产生。

发明内容

本发明的目的是提供一种对污水厂的污泥进行稳定化、无害化、减量化及资源化的污泥液化及干燥处理系统及其处理方法。

为实现上述目的，本发明的解决方案是：

一种污泥液化及干燥处理系统，是由管道依次连接的污泥料仓、进料斗、高压泵、换热系统、冷却器、脱水机及风干机；其中换热系统包括预热器、加热器、导热油炉及反应釜，预热器分别通过管道连接高压泵、加热器、冷却器及反应釜，而加热器又分别通过管道连接导热油炉与反应釜的进料口，导热油炉与加热器通过两条管道形成闭路循环，而反应釜的出料口通过管道连接预热器。

所述冷却器与脱水机之间还设有控制出口流量的压力调节阀。

一种污泥液化及干燥处理方法，其具体步骤为：

步骤1、污泥预处理：首先将由污泥料仓送入进料斗中的污泥进行搅拌剪切，使污泥表面的水分析出，增加污泥的流动性；

步骤2、污泥加温加压：将经过预处理后的污泥送入高压泵，给污泥施加4～6Mpa的压力，之后再送入换热系统，污泥被加热至230℃～250℃；

步骤3、污泥均质反应：加热后的污泥在均质反应釜内停留使污泥进行均化裂解反应；

步骤4、热能回收：污泥裂解反应完成后的裂解液，通过换热器对冷污泥进行预热，热污泥悬浮液经过冷却器再进一步冷却到常温，污泥由固体形态转变成污泥悬浮液；

步骤5、脱水：污泥裂解后形成污泥悬浮液，经常规脱水；

步骤6、污泥烘干：利用风干机或加热炉尾气的预热对脱水后污泥进行进一步烘干。

所述步骤1中送入进料斗中的污泥进行300~400 rpm的高速搅拌剪切。

所述步骤2中加压的污泥送入换热系统时，是先送进预热器，同时从反应釜流入预热器中的高温热污泥悬浮液对冷污泥进行加温至150℃～180℃，之后再送入加热器中进行加热，热源为导热油炉提供的循环热油。

所述步骤3中污泥在均质反应釜内停留的是间为12～15分钟。

采用上述方案后，本发明的主要核心概念是是使污泥在一定的温度和压力下，使污泥细胞裂变，细胞内的水分得以析出的一种工艺。污泥中的细菌及病原微生物在高温和高压下，完全被杀死。同时，污泥中的有机物质也发生化学变化，形成无机碳。

附图说明

图1为本发明污泥液化及干燥处理的系统示意图。

下面结合具体实施例，进一步解释本发明。

具体实施方式

配合图1所示，本发明揭示了一种污泥液化及干燥处理系统，其具本包括由管道依次连接的污泥料仓1、进料斗2、高压泵3、换热系统、冷却器8、压力调节阀9、脱水机10及风干机11；

其中换热系统包括预热器4、加热器5、导热油炉6及反应釜7，其中预热器4分别通过管道连接高压泵3、加热器5、冷却器8及反应釜7，而加热器5又分别通过管道连接导热油炉6与反应釜7的进料口，导热油炉6与加热器5通过两条管道形成闭路循环，而反应釜7的出料口通过管道连接预热器4。

利用该系统对污泥进行处理的具体步骤为：

步骤1、污泥预处理：首先将由污泥料仓1送入进料斗2中的污泥进行300~400 rpm的高速搅拌剪切，使污泥表面的水分析出，增加污泥的流动性，因为污泥在未剪切前，污泥的表面是没有光泽的，剪切后，污泥表面会有水的光泽，表面水分明显析出，大概有2～3%的水分析出，其目的是增加污泥的流动性。

步骤2、污泥加温加压：将经过预处理后的污泥送入高压泵3，给污泥施加4～6Mpa的压力，之后再送入换热系统，即冷污泥先送进预热器4，同时从反应釜7流入预热器4中的高温热污泥悬浮液是作为热源进入预热器4，对冷污泥进行加温至150℃～180℃，之后再送入加热器5中进行加热，即污泥加热采用套接式换热器，热源便为导热油炉6提供的300℃循环热油，污泥在加热器5中被加热至230℃～250℃。此步骤中加压是为了不使污泥变成液体后不被蒸发，压力要高于饱和蒸汽压力。譬如，加温至250℃时，饱和蒸汽压力应在3.99Mpa。那么本发明的压力要大于该点温度的饱和蒸气压即可。并非压力越高越好，因为压力过高，会导致设备的投资增加，此处设置的压力范围是确保设备最佳经济的投入；另外，加压也是为了提高污泥的分解效率。

步骤3、污泥均质反应：加热后的污泥被送入均质反应釜7中进行调质匀化，进入均质反应釜7的污泥反应温度需保持在230℃～250℃，在均质反应釜内停留12～15分钟，以使污泥裂解反应过程更加充分，提高污泥的液化率，此时污泥中的细胞在高温高压下破解，细胞的内部水分析出，污泥完全由固体形态转变成液化状态的污泥悬浮液而进入预热器4中。

步骤4、热能回收：污泥裂解反应完成后的裂解液含有很高的温度，送入预热器4中对冷污泥进行预热，使其达到140℃～180℃，节省能耗。即为了充分利用热能，均质反应釜7内温度很高的污泥悬浮液作为热源进入预热器4，对冷污泥进行加温；之后，热污泥悬浮液经过冷却器8再进一步冷却到常温，至此污泥液化过程完成，污泥由固体形态转变成污泥悬浮液。

步骤5、脱水：接下来被冷却的污泥悬浮液由压力调节阀9送入脱水机10实现固液分离，经过常规脱水后，污泥含水率可达到50%以下。

步骤6、污泥烘干：固体再由风干机11或导热油炉6的高温尾气，对脱水污泥进行干燥，污泥含水率可进一步降低至30%以下。

此处需说明的是：污泥在经高压泵3、换热系统及冷却器9处理的阶段中，系统始终令污泥处于高压状态，以防止污泥中加温过程中汽化；在换热系统出口安装的控制出口流量的压力调节阀9，令污泥排放的同时，保持系统的压力维持在4.5～6Mpa。

由此可见，利用本发明的方法使污泥自高压柱塞泵进入换热系统直至最终排放出系统的全过程，系统始终处于密闭高压的状态。在4～6Mpa的压力状态下，污泥不会发生相变；另外从污泥加压泵~冷却器的六个阶段，污泥始终处于高压状态，防止污泥在加温过程中汽化。因此，本发明的污泥液化及干燥处理工艺，具有能耗低，占地小等优点；可同时达到污泥减量化，无害化，稳定化和资源化的效果；最终处理后的污泥最大限度地保留了原污泥中的热值成分，具有很高的热值；可作为辅助燃料燃烧，有一定的利益价值。

本发明的特点如下：

1、采用管式换热器，通过导热油炉对污泥间接加热，污泥被加热至220℃～250℃。

2、污泥在处理过程中始终处于饱和压力之上，系统工作压力在4～6Mpa。

3、污泥在系统内连续运行。

4、污泥在一定的温度和压力作用下，污泥中的细胞破裂，内部水分析出。污泥从固态化为液态。再经过脱水处理，使污泥的含水率下降。

5、污泥从固体整个处理过程，处于完全密闭状态，不发生蒸发，从而避开蒸发潜热，极大地减少了能耗。

Claims

1.一种污泥液化及干燥处理系统，其特征在于：其由管道依次连接的污泥料仓、进料斗、高压泵、换热系统、冷却器、脱水机及风干机；其中换热系统包括预热器、加热器、导热油炉及反应釜，预热器分别通过管道连接高压泵、加热器、冷却器及反应釜，而加热器又分别通过管道连接导热油炉与反应釜的进料口，导热油炉与加热器通过两条管道形成闭路循环，而反应釜的出料口通过管道连接预热器。

2.如权利要求1所述的污泥液化及干燥处理系统，其特征在于：所述冷却器与脱水机之间还设有压力调节阀。

3.一种污泥液化及干燥处理方法，其具体步骤为：

步骤5、脱水：污泥裂解后形成污泥悬浮液，经常规脱水；

4.如权利要求3所述的一种污泥液化及干燥处理方法，其特征在于：所述步骤1中送入进料斗中的污泥进行300~400 rpm的高速搅拌剪切。

5.如权利要求3所述的一种污泥液化及干燥处理方法，其特征在于：所述步骤2中加压的污泥送入换热系统时，是先送进预热器，同时从反应釜流入预热器中的高温热污泥悬浮液对冷污泥进行加温至150℃～180℃，之后再送入加热器中进行加热，热源为导热油炉提供的循环热油。

6.如权利要求3所述的一种污泥液化及干燥处理方法，其特征在于：所述步骤3中污泥在均质反应釜内停留的是间为12～15分钟。