CN106698870A - 一种污泥连续化资源化处理工艺 - Google Patents

Abstract

一种污泥连续化资源化处理工艺由除臭装置、压缩空气装置、污泥脱水装置、污泥输送装置、污泥料仓、预热反应器、换能器、主反应器、二级反应器、冷凝水闪蒸装置、物料闪蒸装置、物料暂存罐、加药装置、上清液浓缩装置、储水罐、水输送装置组成，可对污泥进行连续化处理，最终产生的富营养土可作为绿化土或有机肥使用,水解浓缩液可作为泡沫混凝土和泡沫灭火剂等原料，分离出的冷凝水可作为整套系统的补水，从而实现污泥的减量化、稳定化、无害化和资源化处理；水解反应产生的气体收集后统一由除臭装置处理；冷凝水闪蒸装置和物料闪蒸装置利用高温冷凝水和高温物料负压闪蒸产生蒸汽预热污泥，有效提高系统效率，降低能耗，从而实现环保、节能。

Description

一种污泥连续化资源化处理工艺

技术领域

本发明涉及一种污泥处理工艺，特别是一种污泥连续化资源化处理工艺，属于环保技术领域。

背景技术

随着经济社会的发展，城市化率的不断提升，城镇生活污水排放快速增长，污水处理行业也得到快速发展。每处理万吨城镇生活污水可产生10-15吨污泥（含水率80%）。城市污泥含有大量有机质和营养元素，同时还含有大量的重金属物质和有毒微生物。如果污泥处理处置不当，不但占用大量的有限耕地，还会对地表环境和地下水造成严重的污染和破坏，甚至造成二次污染。

近年来，欧盟和美国等发达国家不断开发污泥处置和资源化利用的新方法。我国的污泥处理、处置技术尚处于起始阶段，目前污泥处置方式主要有直接脱水后的土地填埋（占63%）、污泥发酵和堆肥农用（占14%），以及焚烧和综合利用等。

对于污泥的资源化处理，已有很多学者及企业致力于该方面的研究，甚至有的已经开始小范围的推广使用了，但都存在一定的不足，比如不能连续化处理，设备体积大，投资高，能耗大，能源优化结构不够合理，余压余热没能合理利用，外加能源浪费等，与节能环保的要求还有一定的差距。

发明内容

针对现有方法及装置的以上缺点，本发明提供一种污泥连续化资源化处理工艺，通过独特的化工催化水解工艺，使污泥菌胶团、有机物颗粒破碎，同时使微生物细胞水解破壁，释放蛋白质，最终得到污泥水解浓缩液和富营养渣土，实现污泥减量化、稳定化、无害化和资源化处理。系统回收高温冷凝水，与水解反应后的高温污泥溶液一起闪蒸，产生的蒸汽预热水解反应前的污泥，预热后产生的冷凝水进行回收并作为工艺用水再利用。整套系统连续化运行，具有生产效率高、运行成本低、工艺稳定、环保节能等优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种污泥连续化资源化处理工艺由除臭装置、压缩空气装置、污泥脱水装置、污泥输送装置、污泥料仓、预热反应器、换能器、主反应器、二级反应器、冷凝水闪蒸装置、物料闪蒸装置、物料暂存罐、加药装置、上清液浓缩装置、储水罐、水输送装置组成。

压缩空气装置的出口与预热反应器压缩空气进口、主反应器压缩空气进口、二级反应器压缩空气进口相连，除臭装置进口与污泥料仓排气口、预热反应器排气口、主反应器排气口、二级反应器排气口相连，污泥输送装置的出口与污泥料仓污泥进口相连，加药装置出口与污泥输送装置加药口相连，污泥料仓的出口连接污泥输送装置，污泥输送装置的出口与预热反应器物料进口相连，预热反应器物料出口连接污泥输送装置，污泥输送装置的出口与换能器入口相连，换能器出口连接污泥输送装置，污泥输送装置的出口与主反应器的物料进口相连，主反应器的物料出口连接污泥输送装置，污泥输送装置的出口与二级反应器的物料进口相连，二级反应器的物料出口连接污泥输送装置，污泥输送装置的出口与物料闪蒸装置的高温入口相连，物料闪蒸装置的低温出口经污泥输送装置与污泥脱水装置物料进口相连，物料闪蒸装置的蒸汽出口与预热反应器的蒸汽入口相连，污泥脱水装置的水出口通过污泥输送装置与上清液浓缩装置的料液进口相连，上清液浓缩装置的水出口与储水罐进口相连。冷凝水闪蒸装置的入口与主反应器、二级反应器的冷凝水出口相连，冷凝水闪蒸装置的蒸汽出口与预热反应器的蒸汽入口相连，冷凝水闪蒸装置的水出口通过水输送装置与储水罐进口相连。

污泥料仓设有物料进口、物料出口、排气口，底部为双料斗结构，外侧设有蒸汽预热盘管。

污泥输送装置由螺旋输送器、管路、阀门或污泥螺杆泵、管路、阀门组成；水输送装置由管道泵、管路、阀门或真空水泵、管路、阀门组成。

加药装置为加碱、加酸、加絮凝剂、加防腐剂中的一种。

预热反应器外形为圆柱形，由内外两层组成，内层设有物料进口、物料出口、压缩空气进口、排气口、搅拌器，外层设有蒸汽入口、冷凝水出口；预热反应器冷凝水出口处装有真空罐，真空罐配有真空泵。

主反应器外形为圆柱形，由内外两层组成，外层又分为上下两个部分；主反应器内层设有物料进口、物料出口、压缩空气进口、排气口、搅拌器；外层设有蒸汽入口、冷凝水出口。

二级反应器外形为圆柱形，由内外两层组成；二级反应器内层设有物料进口、物料出口、压缩空气进口、排气口、搅拌器；外层设有蒸汽入口、冷凝水出口。

换能器为超声波发射装置。

污泥脱水装置为污泥叠螺机或板框式压滤机。

上清液浓缩装置为MVR装置或多效蒸发装置。

本发明的有益效果是：采用本发明，可去除污泥中的有害物质，将污泥转化为水解浓缩液和富含N、P、K和有机质的营养渣土，经上清液浓缩装置得到的水解浓缩液可作为泡沫混凝土和泡沫灭火剂原料，经污泥脱水装置得到的富营养渣土可最为绿化土或有机肥使用，真是实现了污泥的减量化、稳定化、无害化和资源化处理；污泥在预热反应器、主反应器和二级反应器内逐级进行水解反应，反应更加充分、彻底；预热反应器和主反应器之间增加换能器对污泥进行微波强化，进一步破碎有机物颗粒，保证反应效果，缩短反应时间；物料闪蒸装置和冷凝水闪蒸装置利用高温物料和高温冷凝水负压闪蒸产生蒸汽预热污泥料仓和预热反应器中的污泥，充分回收低品位热能，提高了能源利用效率，降低系统能耗，实现系统节能；水解反应产生的气体统一收集后在除臭装置内进行处理，整套系统连续化运行，设备体积小、能耗低，提高了单台设备使用效率，节能减排效果显著。

附图说明

图1是本发明专利在污水处理厂内应用示意图。

图2是本发明专利在污泥处理厂内应用示意图。

图3是污泥料仓示意图。

图4是预热反应器示意图。

图5是主反应器示意图。

图6是二级反应器示意图。

图1、2中1、除臭装置，2、压缩空气装置，3、污泥脱水装置，4、污泥输送装置，5、污泥料仓，6、预热反应器，7、换能器，8、主反应器，9、二级反应器，10、冷凝水闪蒸装置，11、物料闪蒸装置，12、物料暂存罐，13、加药装置，14、上清液浓缩装置，15、储水罐，16、水输送装置。

图3中5-01、污泥料仓物料进口，5-02、污泥料仓排气口，5-03、预热盘管，5-04、污泥料仓物料出口。

图4中6-01、预热反应器物料进口，6-02、预热反应器压缩空气进口，6-03、预热反应器排气口，6-04、蒸汽入口，6-05、预热反应器物料出口，6-06、真空泵，6-07、真空罐，6-08、冷凝水出口，6-09、搅拌器。

图5中8-01、主反应器压缩空气进口，8-02、主反应器物料出口，8-03、主反应器排气口，8-04、蒸汽入口，8-05、冷凝水出口，8-06、主反应器物料进口，8-07、搅拌器。

图6中9-01、二级反应器压缩空气进口，9-02、二级反应器物料进口，9-03、二级反应器排气口，9-04、蒸汽入口，9-05、二级反应器物料出口，9-06、冷凝水出口，9-07、搅拌器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

实施例1：污水处理厂污泥就地处理

一种污泥连续化资源化处理工艺由除臭装置1、压缩空气装置2、污泥脱水装置3、污泥输送装置4、污泥料仓5、预热反应器6、换能器7、主反应器8、二级反应器9、冷凝水闪蒸装置10、物料闪蒸装置11、物料暂存罐12、加药装置13、上清液浓缩装置14、储水罐15、水输送装置16组成。

压缩空气装置2的出口与预热反应器6的压缩空气进口、主反应器8的压缩空气进口、二级反应器9的压缩空气进口相连，除臭装置1进口与污泥料仓5的排气口、预热反应器6的排气口、主反应器8的排气口、二级反应器9的排气口相连，污泥输送装置4的出口与污泥料仓5的污泥进口相连，加药装置13的出口与污泥输送装置4的加药口相连，污泥料仓5的出口连接污泥输送装置4，污泥输送装置4的出口与预热反应器6的物料进口相连，预热反应器6的物料出口连接污泥输送装置4，污泥输送装置4的出口与换能器7的入口相连，换能器7的出口连接污泥输送装置4，污泥输送装置4的出口与主反应器8的物料进口相连，主反应器8的物料出口连接污泥输送装置4，污泥输送装置4的出口与二级反应器9的物料进口相连，二级反应器9的物料出口连接污泥输送装置4，污泥输送装置4的出口与物料闪蒸装置11的高温入口相连，物料闪蒸装置11的低温出口经污泥输送装置4与污泥脱水装置3的物料进口相连，物料闪蒸装置11的蒸汽出口与预热反应器6的蒸汽入口相连，污泥脱水装置3的水出口通过污泥输送装置4与上清液浓缩装置14的料液进口相连，上清液浓缩装置14的水出口与储水罐15的进口相连。冷凝水闪蒸装置10的入口与主反应器8、二级反应器9的冷凝水出口相连，冷凝水闪蒸装置10的蒸汽出口与预热反应器6的蒸汽入口相连，冷凝水闪蒸装置10的水出口通过水输送装置16与储水罐15的进口相连。

污泥输送装置4把来自污水处理厂二沉池的污泥与加药装置13中的絮凝剂混合后输送至污泥脱水装置3中，此处的污泥脱水装置3为污泥叠螺机，污泥达到设定浓度后通过污泥输送装置4送至污泥料仓5的污泥料仓物料进口5-01，污泥在污泥料仓底部预热盘管5-03加热后由物料出口5-04流出，污泥输送装置4上开有加药口，加药装置13内的碱液通过加药口进入与污泥混合，调节污泥PH值为12-13，然后通过预热反应器物料进口6-01进入预热反应器6的内层，在搅拌器6-09的搅拌作用下，在预热反应器6内停留一段时间并被预热，来自于冷凝水闪蒸装置10和物料闪蒸装置11的闪蒸蒸汽通过预热反应器6外层的蒸汽入口6-04进入，加热预热反应器6内层的污泥，放出热量后的蒸汽从冷凝水出口6-08流出进入真空罐6-07内，经由水输送装置16进入储水罐15内。被预热到一定温度的污泥通过预热反应器6的物料出口6-05流出，进入污泥输送装置4，污泥输送装置4上设有换能器7，污泥在换能器7的超声波强化作用下有机物颗粒破碎，进一步细化后通过主反应器8的物料进口8-06进入主反应器8的内层，主反应器8外层的蒸汽入口8-04通入高温蒸汽，放出热量后通过冷凝水出口8-05流出进入冷凝水闪蒸装置10中，闪蒸后的冷凝水通过水输送装置16进入储水罐15内回收，污泥在搅拌器8-07的作用下混合均匀并被进一步粉碎，在高温作用下进行水解反应，然后通过主反应器物料出口8-02经污泥输送装置4输送至二级反应器物料进口9-02，进入二级反应器9内层，二级反应器9外层的蒸汽入口9-04通入高温蒸汽，放出热量后通过冷凝水出口9-06流出进入冷凝水闪蒸装置10中，闪蒸后的冷凝水通过水输送装置16进入储水罐15内回收，污泥在搅拌器9-07的搅拌作用下继续进行高温水解反应，反应充分后通过二级反应器物料出口9-05经污泥输送装置4输送至物料闪蒸装置11，负压闪蒸产生的蒸汽用于加热预热反应器6内的污泥，闪蒸后的物料经污泥输送装置4与加药装置13中的酸液混合后，调节污泥PH值为中性，然后进入污泥脱水装置3，此处的污泥脱水装置3为板框式压滤机，脱水后的干污泥直接排出系统，进一步处理后即为富营养渣土，可作为绿化土或有机肥使用，污泥脱水装置3产出的料液进入上清液浓缩装置14继续浓缩处理，产出的产品即为水解浓缩液，产生的冷凝水直接进入储水罐15中，储水罐15中的水可以作为加药装置用水、污泥稀释用水和其他工艺用水，污泥在预热反应器6、主反应器8和二级反应器9中进行水解反应过程产生的气体分别由预热反应器排气口6-03、主反应器排气口8-03和二级反应器排气口9-03排出至除臭装置1进行收集处理。

实施例2：外运污泥处理

一种污泥连续化资源化处理工艺由除臭装置1、压缩空气装置2、污泥脱水装置3、污泥输送装置4、污泥料仓5、预热反应器6、换能器7、主反应器8、二级反应器9、冷凝水闪蒸装置10、物料闪蒸装置11、物料暂存罐12、加药装置13、上清液浓缩装置14、储水罐15、水输送装置16组成。

压缩空气装置2的出口与预热反应器6的压缩空气进口、主反应器8的压缩空气进口、二级反应器9的压缩空气进口相连，除臭装置1进口与污泥料仓5的排气口、预热反应器6的排气口、主反应器8的排气口、二级反应器9的排气口相连，污泥输送装置4的出口与污泥料仓5的污泥进口相连，加药装置13的出口与污泥输送装置4的加药口相连，污泥料仓5的出口连接污泥输送装置4，污泥输送装置4的出口与预热反应器6的物料进口相连，预热反应器6的物料出口连接污泥输送装置4，污泥输送装置4的出口与换能器7的入口相连，换能器7的出口连接污泥输送装置4，污泥输送装置4的出口与主反应器8的物料进口相连，主反应器8的物料出口连接污泥输送装置4，污泥输送装置4的出口与二级反应器9的物料进口相连，二级反应器9的物料出口连接污泥输送装置4，污泥输送装置4的出口与物料闪蒸装置11的高温入口相连，物料闪蒸装置11的低温出口经污泥输送装置4与污泥脱水装置3的物料进口相连，物料闪蒸装置11的蒸汽出口与预热反应器6的蒸汽入口相连，污泥脱水装置3的水出口通过污泥输送装置4与上清液浓缩装置14的料液进口相连，上清液浓缩装置14的水出口与储水罐15的进口相连。冷凝水闪蒸装置10的入口与主反应器8、二级反应器9的冷凝水出口相连，冷凝水闪蒸装置10的蒸汽出口与预热反应器6的蒸汽入口相连，冷凝水闪蒸装置10的水出口通过水输送装置16与储水罐15的进口相连。

污泥输送装置4把外运污泥送至污泥料仓5的污泥料仓物料进口5-01，污泥在污泥料仓底部预热盘管5-03加热后由物料出口5-04流出，污泥输送装置4上开有加药口，加药装置13内的碱液通过加药口进入与污泥混合，调节污泥PH值为12-13，然后通过预热反应器物料进口6-01进入预热反应器6的内层，在搅拌器6-09的搅拌作用下，在预热反应器6内停留一段时间并被预热，来自于冷凝水闪蒸装置10和物料闪蒸装置11的闪蒸蒸汽通过预热反应器6外层的蒸汽入口6-04进入，加热预热反应器6内层的污泥，放出热量后的蒸汽从冷凝水出口6-08流出进入真空罐6-07内，经由水输送装置16进入储水罐15内。被预热到一定温度的污泥通过预热反应器6的物料出口6-05流出，进入污泥输送装置4，污泥输送装置4上设有换能器7，污泥在换能器7的超声波强化作用下有机物颗粒破碎，进一步细化后通过主反应器8的物料进口8-06进入主反应器8的内层，主反应器8外层的蒸汽入口8-04通入高温蒸汽，放出热量后通过冷凝水出口8-05流出进入冷凝水闪蒸装置10中，闪蒸后的冷凝水通过水输送装置16进入储水罐15内回收，污泥在搅拌器8-07的作用下混合均匀并被进一步粉碎，在高温作用下进行水解反应，然后通过主反应器物料出口8-02经污泥输送装置4输送至二级反应器物料进口9-02，进入二级反应器9内层，二级反应器9外层的蒸汽入口9-04通入高温蒸汽，放出热量后通过冷凝水出口9-06流出进入冷凝水闪蒸装置10中，闪蒸后的冷凝水通过水输送装置16进入储水罐15内回收，污泥在搅拌器9-07的搅拌作用下继续进行高温水解反应，反应充分后通过二级反应器物料出口9-05经污泥输送装置4输送至物料闪蒸装置11，负压闪蒸产生的蒸汽用于加热预热反应器6内的污泥，闪蒸后的物料经污泥输送装置4与加药装置13中的酸液混合后，调节污泥PH值为中性，然后进入污泥脱水装置3，此处的污泥脱水装置3为板框式压滤机，脱水后的干污泥直接排出系统，进一步处理后即为富营养渣土，可作为绿化土或有机肥使用，污泥脱水装置3产出的料液进入上清液浓缩装置14继续浓缩处理，产出的产品即为水解浓缩液，产生的冷凝水直接进入储水罐15中，储水罐15中的水可以作为加药装置用水、污泥稀释用水和其他工艺用水，污泥在预热反应器6、主反应器8和二级反应器9中进行水解反应过程产生的气体分别由预热反应器排气口6-03、主反应器排气口8-03和二级反应器排气口9-03排出至除臭装置1进行收集处理。

Claims (9)

1.一种污泥连续化资源化处理工艺由除臭装置（1）、压缩空气装置（2）、污泥脱水装置（3）、污泥输送装置（4）、污泥料仓（5）、预热反应器（6）、换能器（7）、主反应器（8）、二级反应器（9）、冷凝水闪蒸装置（10）、物料闪蒸装置（11）、物料暂存罐（12）、加药装置（13）、上清液浓缩装置（14）、储水罐（15）、水输送装置（16）组成，压缩空气装置（2）的出口与预热反应器压缩空气进口（6-02）、主反应器压缩空气进口（8-01）、二级反应器压缩空气进口（9-01）相连，除臭装置（1）的进口与污泥料仓排气口（5-02）、预热反应器排气口（6-03）、主反应器排气口（8-03）、二级反应器排气口（9-03）相连，污泥输送装置（4）的出口与污泥料仓物料进口（5-01）相连，加药装置（13）的出口与污泥输送装置（4）的加药口相连，污泥料仓物料出口（5-04）连接污泥输送装置（4），污泥输送装置（4）的出口与预热反应器物料进口（6-01）相连，预热反应器物料出口（6-05）连接污泥输送装置（4），污泥输送装置（4）的出口与换能器（7）的入口相连，换能器（7）的出口连接污泥输送装置（4），污泥输送装置（4）的出口与主反应器物料进口（8-06）相连，主反应器物料出口（8-02）连接污泥输送装置（4），污泥输送装置（4）的出口与二级反应器物料进口（9-02）相连，二级反应器物料出口（9-05）连接污泥输送装置（4），污泥输送装置（4）的出口与物料闪蒸装置（11）的高温入口相连，物料闪蒸装置（11）的低温出口经污泥输送装置（4）与污泥脱水装置（3）的物料进口相连，物料闪蒸装置（11）的蒸汽出口与预热反应器蒸汽入口（6-04）相连，污泥脱水装置（3）的水出口通过污泥输送装置（4）与上清液浓缩装置（14）的料液进口相连，上清液浓缩装置（14）的水出口与储水罐（15）的进口相连，冷凝水闪蒸装置（10）的入口与主反应器冷凝水出口（8-05）、二级反应器冷凝水出口（9-06）相连，冷凝水闪蒸装置（10）的蒸汽出口与预热反应器蒸汽入口（6-04）相连，冷凝水闪蒸装置（10）的水出口通过水输送装置（16）与储水罐（15）的进口相连，其特征在于：污泥料仓（5）设有物料进口（5-01）、物料出口（5-04）、排气口（5-02），外侧设有蒸汽预热盘管（5-03），其中底部为双料斗结构。

2.根据权利要求1所述的一种污泥连续化资源化处理工艺，其特征在于：污泥输送装置（4）由螺旋输送器、管路、阀门或污泥螺杆泵、管路、阀门组成；水输送装置（16）由管道泵、管路、阀门或真空水泵、管路、阀门组成。

3.根据权利要求1所述的一种污泥连续化资源化处理工艺，其特征在于：加药装置（13）为加碱、加酸、加絮凝剂、加防腐剂中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种污泥连续化资源化处理工艺，其特征在于：预热反应器（6）外形为圆柱形，由内外两层组成，内层设有物料进口（6-01）、物料出口（6-05）、压缩空气进口（6-02）、排气口（6-03）、搅拌器（6-09），外层设有蒸汽入口（6-04）、冷凝水出口（6-08），预热反应器冷凝水出口（6-08）处装有真空罐（6-07），真空罐（6-07）配有真空泵（6-06）。

5.根据权利要求1所述的一种污泥连续化资源化处理工艺，其特征在于：主反应器（8）外形为圆柱形，由内外两层组成，外层又分为上下两个部分，内层设有物料进口（8-06）、物料出口（8-02）、压缩空气进口（8-01）、排气口（8-03）、搅拌器（8-07）；外层设有蒸汽入口（8-04）、冷凝水出口（8-05）。

6.根据权利要求1所述的一种污泥连续化资源化处理工艺，其特征在于：二级反应器（9）外形为圆柱形，由内外两层组成，内层设有物料进口（9-02）、物料出口（9-05）、压缩空气进口（9-01）、排气口（9-03）、搅拌器（9-07），外层设有蒸汽入口（9-04）、冷凝水出口（9-06）。

7.根据权利要求1所述的一种污泥连续化资源化处理工艺，其特征在于：换能器（7）为超声波发射装置。

8.根据权利要求1所述的一种污泥连续化资源化处理工艺，其特征在于：污泥脱水装置（3）为污泥叠螺机或板框式压滤机。

9.根据权利要求1所述的一种污泥连续化资源化处理工艺，其特征在于：上清液浓缩装置（14）为MVR装置或多效蒸发装置。