CN108249733B - 一种低能耗市政污泥热处理脱水装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低能耗市政污泥热处理脱水装置及方法，属于污泥脱水技术领域。本发明应用污泥热处理脱水装置对污泥进行脱水，利用热破壁技术破坏污泥的结构，同时结合机械脱水工艺，将污泥中大部分的水分采取机械分离方式脱出，后续通过热干化进一步降低含水率，解决污泥处理成本过高及潜在安全问题。本发明提供的处理装置结构紧凑、占地面积小、处理速度快，节能环保。

Description

一种低能耗市政污泥热处理脱水装置及方法

技术领域

本发明涉及一种低能耗市政污泥热处理脱水装置及方法，属于污泥脱水技术领域。

背景技术

污泥是污水处理过程中产生的固体废弃物，随着国内污水处理事业的发展，污水厂总处理水量和处理程度将不断扩大和提高，产生的污泥量也日益增加。污水污泥中除了含有大量的有机物和丰富的氮、磷等营养物质，还存在重金属、致病菌和寄生虫等有毒有害成分。为防止污泥造成的二次污染及保证污水处理厂的正常运行和处理效果，污水污泥的处理处置在我国污水处理中占有的位置已日益突出。

目前污泥常用的处理工艺有以下几种：(1)填埋：占用大量的土地资源，缩短垃圾填埋场使用年限，高含水率的污泥影响填埋场的正常运行。(2)堆肥：需要添加大量的辅助物，增加了废物体积。由于重金属、持久性有机物等有害物质可能进入食物链，应用场所有限。污泥含水率高是制约污泥处置和利用关键问题，生物污泥中包含着不同状态的水分，包括自由水、间隙水、吸附水和表面结合水。污泥细胞中间隙水的释放需要污泥细胞的破裂。目前常用的污泥脱水或破壁脱水处理工艺有以下几种：(1)深度压滤：需要添加药剂，能达到的减量化效果有限且不便于后续资源化利用。(2)热干化：一般利用饱和水蒸汽作为热源，消耗大量的优质能源，能耗高。并且氧气与粉尘同时存在于干燥机内，干燥工艺具有爆炸危险。干化产生的大量的废气，尾气处理量大。(3)公开号为CN106755141A的专利公开了一种污泥热处理处理工艺，对污泥先进行热处理，然后进行厌氧消化，工艺链较长，采用厌氧消化反应时间较长，厌氧沼渣沼液还需要进一步处理以免二次污染。(4)公开号为CN105923969A的专利通过反应釜内的搅拌器和高压饱和水蒸气对污泥进行搅拌，无法回收凝结水，机械搅拌能耗高，高温高压对搅拌的密封要求高。

发明内容

为了解决以上问题，本发明首先提供了一种污泥热处理脱水装置，包括：预热器、反应釜，闪蒸罐，离心机，干化机。通过泵送，污泥依次进入预热器、反应釜、闪蒸罐和离心机，离心脱水后的污泥经皮带输送机进入带式干燥机。

本发明还提供了一种应用污泥热处理脱水装置对污泥进行脱水的方法，利用热破壁技术破坏污泥的结构，同时结合机械脱水工艺，将污泥中大部分的水分采取机械分离方式脱出，后续通过热干化进一步降低含水率，解决污泥处理成本过高的问题。

所述方法主要包括步骤：污泥首先进入预热器，经过预热后，污泥的温度升高，粘度下降，流动性提高；经过预热后的污泥进入反应釜，反应釜内采用饱和水蒸气间接加热与闪蒸蒸汽直接加热两种方式；反应釜内，污泥在温度压力作用下，污泥的结构被破坏；反应结束后，污泥进入闪蒸罐，闪蒸后的污泥进入离心机；离心脱水后的污泥进入干化机干化。

具体地，所述预热器设有夹套和搅拌装置。污泥与进入预热器的尾气直接换热，与夹套内的水蒸气间接换热，污泥温度升高；搅拌装置通过搅拌使污泥温度均匀，同时使污泥粘度降低。

具体地，污泥在预热器中，预热到70～80℃。

具体地，经过预热后的污泥进入反应釜，反应釜内采用饱和水蒸气间接加热与闪蒸蒸汽直接加热两种方式，饱和水蒸气间接加热，换热面为板式，换热板与换热板之间间隔5-20cm，通过管道连接。饱和水蒸汽从上部进入换热板，冷凝水从下部排出。闪蒸蒸汽通过喷嘴喷射进入反应釜内，通过喷嘴喷射冲击换热板。所述饱和水蒸气的压力为0.8-1.0Mpa，所述闪蒸蒸汽的压力为0.7-0.8Mpa。

具体地，反应釜内，污泥的温度最终达到170～180℃，污泥在反应釜内反应25～30分钟。

具体地，闪蒸产生的蒸汽首先进入储罐中，后经压缩机增压后进入反应釜中。

具体地，干化机采用饱和水蒸气间接加热，干化尾气温度为90-100℃，湿度为90％。

本发明有益效果：

(1)污泥预热搅拌，吸收干化尾气，提高热利用率。降低污泥粘度，提高污泥的流动性。

(2)热处理反应釜内，采取间接加热和直接加热相结合的方式，利用闪蒸蒸汽对间接加热换热面的冲洗，防止结垢，保证换热系数。

(3)处理速度快，污泥的结构在高温下被破坏，然后进行机械脱水，整个处理过程高效快速。

(4)结构紧凑、占地面积小、处理速度快，在处理项目污泥量的情况下，污泥处理设备占用空间小。

(5)节能环保采用热破壁加离心脱水的方式，污泥中的大部分水分以液态的形式被去除，同时干化产生的尾气被用于污泥预热，整个处理工艺能耗低。

(6)废气处理量少干燥产生的废气经热量回收后减小35-40％，尾气处理量小。

附图说明

图1本发明一种实施方式的工艺流程图，其中，1、污泥池，2、螺杆泵，3、预热器，4、反应釜，5、闪蒸罐，6、储罐，7、离心机，8、干化机，9、除臭装置，10、压缩机，11、尾气。

图2本发明一种实施方式中反应釜单元的示意图，其中，12、饱和水蒸汽，13、闪蒸蒸汽，14、冷凝水，15、换热板，16、喷嘴。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，所述污泥热处理脱水装置，包括：预热器3、反应釜4、闪蒸罐5、储罐6、离心机7、干化机8、除臭装置9。污泥首先经螺杆泵2进入预热器3，同时预热器3中通入干化产生的尾气11。尾气通过布气装置均匀进入预热器3，经过污泥与尾气的直接换热后，干化尾气温度降低，水蒸气释放潜热，污泥温度升高。预热器3带有夹套，夹套内为反应釜蒸汽冷凝水。预热器3中装有搅拌装置，搅拌使污泥温度均匀，同时使污泥粘度降低。在预热器3中，经过20-30分钟反应，污泥的温度升高至70～80℃，粘度下降，流动性提高。经过预热器3预热后的污泥由污泥泵送入反应釜4。污泥泵前设置管道过滤器，过滤去除污泥中的大颗粒。

反应釜4内采用饱和水蒸气间接加热与闪蒸蒸汽直接加热两种方式，饱和水蒸气间接加热换面为板式，换热板与换热板之间间隔5-20cm，通过管道连接。0.8-1.0Mpa饱和水蒸汽12从上部进入换热板15，冷凝水14从换热板15下部排出。经压缩机10增压后的0.7-0.8Mpa闪蒸蒸汽13通过喷嘴16喷射进入反应釜内，通过喷嘴喷射冲击换热板。通过闪蒸蒸汽对换热板的冲洗，防止换热面结垢，保证板式换热器良好的换热效果，同时提高反应釜的液体流动的扰动性。反应釜4内，污泥的温度最终达到170～180℃，在温度和压力作用下，污泥的物理、生物结构被破坏。反应30分钟后，污泥进入闪蒸罐5进行闪蒸，闪蒸产生的蒸汽首先进入储罐6中，后经压缩机增压后进入反应釜4中，闪蒸产生的污泥进入离心机7。闪蒸罐为2台，轮流使用。离心脱水后的含水率50％污泥进入干化机8干化，离心分离产生的污水达标处理后排放。

干化采用0.5-0.6MPa饱和水蒸气间接加热，在高温蒸汽加热情况下，污泥的中的水分蒸发变为气态，污泥含水率进一步降低，根据污泥最终处理的需要，污泥含水率可控制在10～30％左右，干化产生的高温高湿尾气11进入预热器中，干化加热消耗的热量大部分被干化尾气吸收，热量得到回用。尾气换热结束后进入除臭装置9处理达标后排放。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (5)

1.一种污泥热处理脱水装置，其特征在于，包括依次连接的：预热器、反应釜，闪蒸罐，离心机，干化机；预热器、反应釜、闪蒸罐和离心机之间通过管道和泵连接，离心脱水后的污泥经皮带输送机进入干化机；

所述预热器设有夹套和搅拌装置，污泥与进入预热器的干化尾气直接换热，与夹套内的水蒸气间接换热，污泥温度升高；搅拌装置通过搅拌使污泥温度均匀，同时使污泥粘度降低；

经过预热后的污泥进入反应釜，反应釜采用饱和水蒸气间接加热与闪蒸蒸汽直接加热两种方式；所述饱和水蒸气与污泥通过换热板间接加热，饱和水蒸汽从上部进入换热板，冷凝水从下部排出；所述闪蒸蒸汽通过喷嘴喷射进入反应釜内，通过喷嘴喷射冲击换热板；

所述换热板与换热板之间间隔5-20cm，通过管道连接。

2.一种应用权利要求1所述污泥热处理脱水装置对污泥进行脱水的方法，其特征在于，主要包括步骤：污泥首先进入预热器预热，在预热器中被加热以提高流动性；经过预热后的污泥进入反应釜，反应釜内采用饱和水蒸气间接加热与闪蒸蒸汽直接加热两种方式；反应釜内，污泥在温度压力作用下，污泥的结构被破坏；反应结束后，污泥进入闪蒸罐，闪蒸后的污泥进入离心机；离心脱水后的污泥进入干化机进行间接干化。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，预热后的污泥温度达到70～80℃。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，闪蒸产生的蒸汽首先进入储罐中，后经压缩机增压后进入反应釜中。

5.根据权利要求2～4任一所述的方法，其特征在于，干化机采用饱和水蒸气间接加热，干化尾气温度为90-100℃，湿度为90％。

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