CN105347637A - 一种连续式污泥热水解系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连续式污泥热水解系统及方法，其中，连续式污泥热水解系统包括通过管道依次连接的污泥缓冲仓，高压污泥进料泵，高压进料截止阀，污泥热水解反应装置和高压出料截止阀，高压出料截止阀通过管道与污泥后处理装置相连接；污泥热水解反应装置包括罐体，设置在罐体内的搅拌装置，由罐体顶部贯穿进入罐体内、并沿罐体的内壁向下延伸至罐体底部的蒸汽管道，分别设置在罐体的侧壁上部和下部的温度检测装置以及设置在罐体顶部的压力检测装置；罐体的底部或侧壁下部设置有进料口，罐体的侧壁上部设置有出料口，进料口和出料口分别与高压进料截止阀和高压出料截止阀相连接；蒸汽管道的进口处设置有蒸汽阀。

Description

一种连续式污泥热水解系统及方法

技术领域

本发明涉及一种污泥环保处理系统及方法，尤其涉及一种连续式污泥热水解系统及方法。

背景技术

污泥是污水处理后的产物，是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒和胶体等组成的极其复杂的非均质体。在市政污泥处理领域，热水解工艺作为污泥的预处理手段，正逐渐得到行业的认可。热水解处理能够使污泥的胶体结构和毛细结构破坏，污泥细胞破碎，细胞内的结合水以及吸附在细胞表面的水分释放出来变成自由水，提高污泥的流体性能，便于输送，大大改善了污泥的沉降性能和脱水性能；细胞内有机质得以释放，大分子有机物进一步水解成小分子物质，有利于有机物自固相转移到液相，降低固相有机物比率，有利于固相物质的稳定化及最终处理处置，为后续污泥有机质降解及脱水处理提供有利条件。污泥在高温高压下进行热水解后，能够迅速实现污泥无害化，脱水性能和水溶性提高，从而可以进行深度脱水或厌氧消化等后续处理，最终实现污泥的稳定化、减量化，还可产生沼气，实现资源化。

在工程应用中，目前应用最广的污泥热水解工艺的运行方式为序批式。序批式污泥热水解过程为：将一定量的污泥送入热水解反应器中，通入蒸汽，在高温、高压下保持一定时间，然后通过泄压，将反应器内压力释放到一定程度后再打开出料机构装置，将污泥进行喷爆闪蒸，然后输送到下一个处理环节；向热水解反应器中装入下一批污泥，进行下一个周期，如此循环。这种批次处理方式操作繁琐，稳定性不够，处理效率低，不利于污泥热水解工艺的大规模应用。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种连续式污泥热水解系统及方法，能够解决序批式污泥热水解方法的不足，操作方便，稳定性好，提高了处理效率，为污泥热水解工艺的大规模应用提供了新的途径。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种连续式污泥热水解系统，其特征在于，该系统包括通过管道依次连接的污泥缓冲仓，高压污泥进料泵，高压进料截止阀，污泥热水解反应装置和高压出料截止阀，所述高压出料截止阀通过管道与污泥后处理装置相连接；其中，所述污泥热水解反应装置包括罐体，设置在所述罐体内的搅拌装置，由所述罐体顶部贯穿进入所述罐体内、并沿所述罐体的内壁向下延伸至所述罐体底部的蒸汽管道，分别设置在所述罐体的侧壁上部和下部的温度检测装置以及设置在所述罐体顶部的压力检测装置；所述罐体的底部或侧壁下部设置有进料口，所述罐体的侧壁上部设置有出料口，所述进料口和出料口分别与所述高压进料截止阀和高压出料截止阀相连接；所述蒸汽管道的进口处设置有蒸汽阀。

所述污泥热水解装置还包括安全泄压阀，所述安全泄压阀设置在所述罐体的顶部。

所述污泥后处理装置是污泥厌氧反应系统；或者，所述污泥后处理装置是板框压滤系统。

一种连续式污泥热水解方法，包括以下步骤：

1)污水处理产生的污泥进场，首先卸入污泥缓冲仓中，进行污泥卸料后的暂存和作为污泥热水解反应装置进料的备料；

2)打开高压进料截止阀和启动高压污泥进料泵，同时打开污泥热水解反应装置上的蒸汽阀，并启动污泥热水解反应装置上的搅拌装置；高压污泥进料泵将污泥缓冲仓中的污泥经高压进料截止阀和进料口泵入罐体中；饱和高温蒸汽通过蒸汽管道进入罐体内，使罐体内的压力和温度升高，搅拌装置将罐体内的污泥与蒸汽搅拌混合；

3)通过温度检测装置和压力检测装置分别实时监测罐体内的温度和压力，当罐体内达到污泥热水解的温度和压力条件时，打开高压出料截止阀；污泥由进料口不停地输送进入罐体，将罐体底部和下部的污泥向罐体上部的出料口推进，同时搅拌装置将污泥和蒸汽不停搅拌混合，使污泥在流动过程中完成热水解；罐体上部已经热水解完全的污泥从出料口经高压出料截止阀排出；

4)排出的热水解完全的污泥，通过与高压出料截止阀相连接的管道进入污泥后处理装置进行后续处理；

5)通过调节蒸汽管道通入高温蒸汽的流量，以及高压进料截止阀和高压出料截止阀的开启闭合度，控制罐体内的温度和压力始终满足污泥热水解反应的温度和压力条件；通过调节高压污泥进料泵的泵送流量，以及高压进料截止阀和高压出料截止阀的开启闭合度，控制罐体内污泥的进料流量和出料流量，同时与罐体的容积大小相配合，控制污泥在罐体内的反应停留时间始终满足污泥热水解反应的时间条件；通过调节高压污泥进料泵的泵送压力，以及高压进料截止阀和高压出料截止阀的开启闭合度，使高压污泥进料泵的进料压力高于高压进料截止阀的进料压力、高压进料截止阀的进料压力高于罐体内的反应压力、罐体内的反应压力与高压出料截止阀的出料压力相一致，使得污泥缓冲仓内的污泥能够通过高压污泥进料泵和高压进料截止阀顺利进入罐体，然后经高压出料截止阀排出；同时通过蒸汽通道不停通入蒸汽和搅拌装置不停搅拌，使污泥在流动过程中完成热水解，实现连续式污泥热水解。

所述步骤3)和步骤5)中的污泥热水解反应的温度条件为140～170℃，污泥热水解反应的压力条件为0.4～0.8MPa，污泥热水解反应的反应停留时间条件为10～60min。

所述步骤5)中的高压污泥进料泵的进料压力为1.0～1.5MPa，高压进料截止阀的进料压力控制在0.9～1.5MPa，高压出料截止阀的出料压力控制在0.4～0.8MPa。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明的连续式污泥热水解方法，工艺流程相对简单，巧妙地采用泵组及阀门控制实现污泥的连续式热水解，改变了传统序批式的污泥热水解处理工艺，大大提高了污泥的预处理效率，节省了运行成本。2、本发明的连续式污泥热水解方法，热水解后的污泥通过管路系统直接进入污泥厌氧反应系统，污泥带出的废蒸汽迅速释压，被厌氧系统液化，无臭气产生，大大降低了臭气环境治理成本。3、本发明的连续式污泥热水解系统，采用的高压进料泵及相应控制阀门均为市场上常见设备，无需专门研发，购置成本较低，便于连续式污泥热水解系统的大规模推广应用。4、本发明的连续式污泥热水解系统，采用一种简便工艺组合方式，能够实现连续式污泥热水解反应，改进传统污泥热水解反应系统存在的不足；污泥连续进料和出料，操作方便，自动化程度高，稳定性好，提高了污泥处理效率，为污泥热水解技术的大规模工程应用提供了新的途径。

附图说明

图1是本发明的连续式污泥热水解系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明提供的连续式污泥热水解系统，其包括通过管道6依次连接的污泥缓冲仓1、高压污泥进料泵2、高压进料截止阀3、污泥热水解反应装置4和高压出料截止阀5，高压出料截止阀5通过管道6与下游的污泥后处理装置相连接；其中，污泥热水解反应装置4包括罐体41、搅拌装置42、蒸汽管道43、温度检测装置44和压力检测装置45；罐体41的底部或侧壁下部设置有进料口46，罐体41的侧壁上部设置有出料口47，进料口46和出料口47分别与高压进料截止阀3和高压出料截止阀5相连接；搅拌装置42设置在罐体41内，用于将罐体41内的污泥与蒸汽混合均匀；多根蒸汽管道43由罐体41顶部贯穿进入罐体41内，并沿罐体41的内壁向下延伸，直至蒸汽管道43的出口到达罐体41的底部，蒸汽管道43的进口处设置有蒸汽阀48；多个温度检测装置44分别设置在罐体41的侧壁上部和下部，实时监测罐体41内各位置的温度；压力检测装置45设置在罐体41的顶部，实时监测罐体41内的压力。

上述实施例中，污泥热水解装置4还包括安全泄压阀49，安全泄压阀49设置在罐体41的顶部，在污泥热水解装置4出现异常情况时进行安全泄压，将压力释放到安全装置(图中未示出)内，避免对下游的污泥后处理装置产生不利影响。

上述实施例中，下游的污泥后处理装置是污泥厌氧反应系统7，热水解后的污泥通过管道6直接进入污泥厌氧反应系统7进行厌氧发酵产生沼气，污泥带出的废蒸汽被污泥厌氧反应系统7迅速释压、液化，无臭气产生，大大降低了臭气环境治理成本；下游的污泥后处理装置还可以是板框压滤系统，可以将热水解后的熟料进行板框压滤，进而制造建筑材料或者进行填埋、焚烧或土地利用等。

本发明的连续式污泥热水解方法，使用上述连续式污泥热水解系统实现，包括以下步骤：

1)污水处理产生的污泥进场，首先卸入污泥缓冲仓1中，进行污泥卸料后的暂存和作为污泥热水解反应装置4进料的备料；

2)打开高压进料截止阀3和启动高压污泥进料泵2，同时打开污泥热水解反应装置4上的蒸汽阀48，并启动污泥热水解反应装置4上的搅拌装置42；高压污泥进料泵2将污泥缓冲仓1中的污泥经高压进料截止阀3和进料口46泵入罐体41中，由于进料口46在罐体41的下部或底部，而出料口在罐体41的上部，采用低进高出的形式避免了污泥快速流出罐体41；饱和高温蒸汽通过蒸汽管道43进入罐体41内，使罐体41内的压力和温度升高，由于蒸汽管道43的出口在罐体41的底部，使罐体41底部的污泥首先受热水解；搅拌装置42将罐体41内的污泥与蒸汽搅拌混合充分，使污泥受热快速、均匀，污泥中的微生物细胞受热和受压后迅速破壁水解、胞内有机物快速溶出，热水解更完全。

3)通过温度检测装置44和压力检测装置45分别实时监测罐体41内的温度和压力，当罐体41内达到污泥热水解的温度和压力条件时，打开高压出料截止阀5；污泥由进料口46不停地输送进入罐体41，将罐体41底部和下部的污泥向罐体41上部的出料口47推进，同时搅拌装置42将污泥和蒸汽不停搅拌，使污泥在流动过程中完成热水解；罐体41上部已经热水解完全的污泥从出料口47经高压出料截止阀5排出。

4)排出的热水解完全的污泥，通过与高压出料截止阀5相连接的管道6直接进入污泥厌氧反应装置7，进行厌氧微生物发酵产生沼气；或者进入板框压滤系统，进行板框压滤，进而制造建筑材料或者进行填埋、焚烧或土地利用等。

5)通过调节蒸汽管道43通入高温蒸汽的流量，以及高压进料截止阀3和高压出料截止阀5的开启闭合度，控制罐体41内的温度和压力始终满足污泥热水解反应的温度和压力条件；通过调节高压污泥进料泵2的泵送流量，以及高压进料截止阀3和高压出料截止阀5的开启闭合度，控制罐体41内污泥的进料流量和出料流量，同时与罐体41的容积大小相配合，控制污泥在罐体41内的反应停留时间始终满足污泥热水解反应的时间条件；通过调节高压污泥进料泵2的泵送压力，以及高压进料截止阀3和高压出料截止阀5的开启闭合度，使高压污泥进料泵2的进料压力高于高压进料截止阀3的进料压力、高压进料截止阀3的进料压力高于罐体41内的反应压力、罐体41内的反应压力与高压出料截止阀5的出料压力相一致，使得污泥缓冲仓1内的污泥能够通过高压污泥进料泵2和高压进料截止阀3顺利进入罐体41，然后经高压出料截止阀5排出，不至于出现污泥逆流的情况，实现污泥的连续进料和出料；同时通过蒸汽通道43不停通入蒸汽和搅拌装置42的不停搅拌，使污泥在流动过程中完成热水解，从而实现连续式污泥热水解。

上述实施例中，污泥热水解反应的温度条件为140～170℃，污泥热水解反应的压力条件为0.4～0.8MPa，污泥热水解反应的反应停留时间条件为10～60min。

上述实施例中，高压污泥进料泵2的进料压力为1.0～1.5MPa，高压进料截止阀3的进料压力控制在0.9～1.5MPa，高压出料截止阀5的出料压力控制在0.4～0.8MPa。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (6)

1.一种连续式污泥热水解系统，其特征在于，该系统包括通过管道依次连接的污泥缓冲仓，高压污泥进料泵，高压进料截止阀，污泥热水解反应装置和高压出料截止阀，所述高压出料截止阀通过管道与污泥后处理装置相连接；

其中，所述污泥热水解反应装置包括罐体，设置在所述罐体内的搅拌装置，由所述罐体顶部贯穿进入所述罐体内、并沿所述罐体的内壁向下延伸至所述罐体底部的蒸汽管道，分别设置在所述罐体的侧壁上部和下部的温度检测装置以及设置在所述罐体顶部的压力检测装置；所述罐体的底部或侧壁下部设置有进料口，所述罐体的侧壁上部设置有出料口，所述进料口和出料口分别与所述高压进料截止阀和高压出料截止阀相连接；所述蒸汽管道的进口处设置有蒸汽阀。

2.如权利要求1所述的一种连续式污泥热水解系统，其特征在于，所述污泥热水解装置还包括安全泄压阀，所述安全泄压阀设置在所述罐体的顶部。

3.如权利要求1或2所述的一种连续式污泥热水解系统，其特征在于，所述污泥后处理装置是污泥厌氧反应系统；或者，所述污泥后处理装置是板框压滤系统。

4.一种连续式污泥热水解方法，采用如权利要求1至3中任一项所述的连续式污泥热水解系统实现，包括以下步骤：

1)污水处理产生的污泥进场，首先卸入污泥缓冲仓中，进行污泥卸料后的暂存和作为污泥热水解反应装置进料的备料；

2)打开高压进料截止阀和启动高压污泥进料泵，同时打开污泥热水解反应装置上的蒸汽阀，并启动污泥热水解反应装置上的搅拌装置；高压污泥进料泵将污泥缓冲仓中的污泥经高压进料截止阀和进料口泵入罐体中；饱和高温蒸汽通过蒸汽管道进入罐体内，使罐体内的压力和温度升高，搅拌装置将罐体内的污泥与蒸汽搅拌混合；

3)通过温度检测装置和压力检测装置分别实时监测罐体内的温度和压力，当罐体内达到污泥热水解的温度和压力条件时，打开高压出料截止阀；污泥由进料口不停地输送进入罐体，将罐体底部和下部的污泥向罐体上部的出料口推进，同时搅拌装置将污泥和蒸汽不停搅拌混合，使污泥在流动过程中完成热水解；罐体上部已经热水解完全的污泥从出料口经高压出料截止阀排出；

4)排出的热水解完全的污泥，通过与高压出料截止阀相连接的管道进入污泥后处理装置进行后续处理；

5)通过调节蒸汽管道通入高温蒸汽的流量，以及高压进料截止阀和高压出料截止阀的开启闭合度，控制罐体内的温度和压力始终满足污泥热水解反应的温度和压力条件；通过调节高压污泥进料泵的泵送流量，以及高压进料截止阀和高压出料截止阀的开启闭合度，控制罐体内污泥的进料流量和出料流量，同时与罐体的容积大小相配合，控制污泥在罐体内的反应停留时间始终满足污泥热水解反应的时间条件；通过调节高压污泥进料泵的泵送压力，以及高压进料截止阀和高压出料截止阀的开启闭合度，使高压污泥进料泵的进料压力高于高压进料截止阀的进料压力、高压进料截止阀的进料压力高于罐体内的反应压力、罐体内的反应压力与高压出料截止阀的出料压力相一致，使得污泥缓冲仓内的污泥能够通过高压污泥进料泵和高压进料截止阀顺利进入罐体，然后经高压出料截止阀排出；同时通过蒸汽通道不停通入蒸汽和搅拌装置不停搅拌，使污泥在流动过程中完成热水解，实现连续式污泥热水解。

5.如权利要求4所述的一种连续式污泥热水解方法，其特征在于，所述步骤3)和步骤5)中的污泥热水解反应的温度条件为140～170℃，污泥热水解反应的压力条件为0.4～0.8MPa，污泥热水解反应的反应停留时间条件为10～60min。

6.如权利要求4或5所述的一种连续式污泥热水解方法，其特征在于，所述步骤5)中的高压污泥进料泵的进料压力为1.0～1.5MPa，高压进料截止阀的进料压力控制在0.9～1.5MPa，高压出料截止阀的出料压力控制在0.4～0.8MPa。