CN109970303A - 一种模块化的污泥热水解处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种模块化的污泥热水解处理方法及装置，该污泥热水解处理装置包括热水解反应釜、冷却夹套罐、计量仓，计量仓、热水解反应釜、冷却夹套罐依次连通。本发明的有益效果是：1.污泥通过热水解反应，污泥的可生化性得到大幅提高，污泥的脱水性得到大幅改善，污泥中有毒有害的病菌和毒性物得到杀灭，污泥的减量化、无害化、资源化得到了实现；2.工艺中未加碱性药剂，污泥水热裂解处理工艺温度和压力大幅降低，设备等级、能耗和造价降低，处理效率得到提高；3.污泥水热裂解处理工艺热解泥浆生化性指标得到提高。生化性指标B/C比从0.24上升到0.5；4.污泥水热裂解处理工艺,源头上反应釜内臭气浓度大幅下降。
Description
技术领域
本发明涉及污泥处理处置领域，尤其涉及一种模块化的污泥热水解处理方法及装置。
背景技术
随着工业的飞速发展以及城市人口的不断增加，使得城市污水的排放量空前增加，在这样的背景下污水处理厂的发展正方兴未艾。目前，我国城市污水处理厂的数量已经突破2000座，年污水处理量比十五期间增加了一倍以上。在污水处理工艺运行过程中，工艺产生的污泥一部分回流作为生物反应的反应物，而剩余的污泥要排出到系统之外。这些剩余污泥的量是惊人的，其含水率较高、体积庞大、易腐烂、气味恶臭且含有大量的重金属、病菌等有毒有害物质。
因此如果不经过科学的处理处置就直接排放到外界环境中就会对地面水体、土壤、地下水和空气造成极大的污染，对人体健康造成不利影响。因此必须要对污泥进行减量化、无害化、稳定化、资源化的处理，并妥善处置，以免给环境造成二次污染。
为了应对污泥所造成的的负面影响，国家不断出台相关政策以带动污泥处理处置市场的发展目前我国污泥处理方式主要有填埋、堆肥、自然干化、焚烧等方式，这四种处理方法的占比分别为65％、15％、6％、3％。可以看出我国污泥处理方式仍以填埋为主，加之我国城镇污水处理企业处置能力不足、处置手段落后，大量污泥没有得到规范化的处理，直接造成了“二次污染”，对生态环境产生严重威胁。
因此急需采用新技术新工艺手段解决我国的污泥问题。
发明内容
本发明提供了一种模块化的污泥热水解处理装置，包括热水解反应釜、冷却夹套罐、计量仓，所述计量仓、所述热水解反应釜、所述冷却夹套罐依次连通。
作为本发明的进一步改进，所述热水解反应釜内设有搅拌装置，所述热水解反应釜上设有蒸汽进汽阀、污泥进料阀、泥浆排料阀、卸压排汽阀、压力变送阀、温控变送阀，所述污泥进料阀与所述计量仓相连，所述泥浆排料阀与所述冷却夹套罐相连。
作为本发明的进一步改进，所述冷却夹套罐包括缓冲罐、冷却夹套，所述冷却夹套安装在所述缓冲罐外部，所述缓冲罐上设有热解泥浆进料阀、冷却泥浆排料阀、不凝汽排气阀、冷却水进水阀、冷却水出水阀、温度接口阀，所述热解泥浆进料阀与所述泥浆排料阀相连。
作为本发明的进一步改进，所述计量仓内设有污泥搅拌推进器，所述计量仓上设有计量秤、进泥阀、碱性药剂加料阀。
作为本发明的进一步改进，所述热水解反应釜、所述缓冲罐采用钛材制作，所述计量仓采用不锈钢材料制作。
本发明还公开了一种模块化的污泥热水解处理方法，包括如下步骤：
第一步：将一定量的污泥和碱性药剂加入到计量仓内；
第二步：将计量仓的污泥和碱性药剂放入到污泥热水解反应釜内；
第三步：开启热水解反应釜内的搅拌装置，注入一定量的饱和蒸汽，热水解反应釜内污泥升温升压，污泥在热水解反应釜里在热碱的作用下，细胞破壁，污泥内有机物开始水解，污泥中的大分子有机物水解成小分子，有机物中蛋白质水解成寡肽和氨基酸，有机物中脂肪水解成脂肪酸和甘油；有机物中细胞壁和肽聚糖水解成葡萄糖，当升温到热水解反应釜控制温度，关闭蒸汽进汽阀，热水解反应釜进入到保压阶段，保压一定时间，开启卸压排汽阀卸压，完成后，水热裂解泥浆排料，完成污泥水热裂解过程；
第四步：热水解反应釜卸压完成，开启泥浆排料阀，热解泥浆排入到冷却夹套罐，开启冷却水进水阀，通过冷却夹套间接冷却对热解泥浆降温，完成污泥的热水解处理工艺。
作为本发明的进一步改进，在所述第一步骤中，加入的污泥含水率在75％-85％之间；碱性药剂为生石灰或者氢氧化钠；放入污泥和碱性药剂的比例为每1吨污泥加入碱性药剂的量为25Kg-35Kg。
作为本发明的进一步改进，在所述第三步中，加入的蒸汽量为每1吨污泥加入蒸汽的量为220Kg-260Kg；注入的饱和蒸汽的压力为1.2MPa-1.5MPa；污泥热水解升温升压时间为30分钟-40分钟，热水解反应釜控制温度为150℃-160℃，升温结束，保压10分钟-15分钟；热水解反应釜(1)设计压力为:1.5MPa-1.8MPa,设计温度198℃-208℃。
作为本发明的进一步改进，在所述第四步中，热解泥浆排入到冷却夹套里，通过冷却夹套冷却水对热解泥浆进行降温处理；污泥热水解完成后，泥浆固液分层清晰，上层液体部分CODcr:60000-70000mg/L之间，BOD5:30000-40000mg/L之间。
作为本发明的进一步改进，在所述第三步骤中，搅拌装置的搅拌速度为每分钟10-25转，每隔一定时间正反转自动切换。
本发明的有益效果是：1.污泥通过热水解反应，污泥的可生化性得到大幅提高，污泥的脱水性得到大幅改善，污泥中有毒有害的病菌和毒性物得到杀灭，污泥的减量化、无害化、资源化得到了实现，本发明值得推广；2.相比于传统的污泥热水解处理工艺，工艺中未加碱性药剂，本发明的污泥水热裂解处理工艺温度和压力大幅降低，设备等级、能耗和造价降低，处理效率得到提高；3.相比于传统的污泥热水解处理工艺，本发明的污泥水热裂解处理工艺热解泥浆生化性指标得到提高。生化性指标B/C比从0.24上升到0.5；4.相比于传统的污泥热水解处理工艺，本发明的污泥水热裂解处理工艺,源头上反应釜内臭气浓度大幅下降。
附图说明
图1是本发明污泥热水解处理装置原理框图。
具体实施方式
如图1所示，本发明公开了一种污泥热水解处理装置，包括热水解反应釜1、冷却夹套罐、计量仓17，所述计量仓17、所述热水解反应釜1、所述冷却夹套罐依次连通。
所述热水解反应釜1内设有搅拌装置2，所述热水解反应釜1上设有蒸汽进汽阀3、污泥进料阀4、泥浆排料阀5、卸压排汽阀6、压力变送阀7、温控变送阀8，所述污泥进料阀4与所述计量仓17相连，所述泥浆排料阀5与所述冷却夹套罐相连。
所述冷却夹套罐包括缓冲罐9、冷却夹套10，所述冷却夹套10安装在所述缓冲罐9外部，所述缓冲罐9上设有热解泥浆进料阀11、冷却泥浆排料阀12、不凝汽排气阀13、冷却水进水阀14、冷却水出水阀15、温度接口阀16，所述热解泥浆进料阀11与所述泥浆排料阀5相连。
所述计量仓17内设有污泥搅拌推进器20，所述计量仓17上设有计量秤18、进泥阀19、碱性药剂加料阀21，所述计量秤18带自动显示。
所述热水解反应釜1、所述缓冲罐9采用钛材制作，所述计量仓17由不锈钢制作而成。
热水解反应釜1釜体材质为了适应污泥热水解产生的象硫化氢、氨、有机酸和氯离子等强腐蚀性物质，釜体材料采用钛材复合材料制作,钛材选用为:TA2或者TA10，参与污泥热水解防腐，基材选用碳钢，承担反应釜强度，从而降低热水解反应釜制作成本。
缓冲罐9材料采用采用钛材复合材料制作,钛材选用为:TA2，参与缓冲罐9防腐，基材选用碳钢，承担缓冲罐强度，从而降低缓冲罐制作成本。
本发明还公开了一种模块化的污泥热水解处理方法，包括如下步骤：
第一步：将一定量的污泥和碱性药剂加入到计量仓17内；
第二步：将计量仓17的污泥和碱性药剂放入到污泥热水解反应釜1内；
第三步：开启热水解反应釜1内的搅拌装置2，注入一定量的饱和蒸汽，热水解反应釜1内污泥升温升压，污泥在热水解反应釜1里在热碱的作用下，细胞破壁，污泥内有机物开始水解，污泥中的大分子有机物水解成小分子，有机物中蛋白质水解成寡肽和氨基酸，有机物中脂肪水解成脂肪酸和甘油；有机物中细胞壁和肽聚糖水解成葡萄糖，当升温到热水解反应釜1控制温度，关闭蒸汽进汽阀3，热水解反应釜1进入到保压阶段，保压一定时间，开启卸压排汽阀6卸压，完成后，水热裂解泥浆排料，完成污泥水热裂解过程；
第四步：热水解反应釜1卸压完成，开启泥浆排料阀5，热解泥浆排入到冷却夹套罐，开启冷却水进水阀14，通过冷却夹套10间接冷却对热解泥浆降温，完成污泥的热水解处理工艺。
在所述第一步骤中，加入的污泥含水率在75％-85％之间；碱性药剂为生石灰或者氢氧化钠；放入污泥和碱性药剂的比例为每1吨污泥加入碱性药剂的量为25Kg-35Kg。
在所述第三步中，加入的蒸汽量为每1吨污泥加入蒸汽的量为220Kg-260Kg；注入的饱和蒸汽的压力为1.2MPa-1.5MPa；污泥热水解升温升压时间为30分钟-40分钟，热水解反应釜(1)控制温度为150℃-160℃，升温结束，保压10分钟-15分钟；热水解反应釜1设计压力为:1.5MPa-1.8MPa,设计温度198℃-208℃。
在所述第四步中，热解泥浆排入到冷却夹套10里，通过冷却夹套10冷却水对热解泥浆进行降温处理；污泥热水解完成后，泥浆固液分层清晰，上层液体部分CODcr:60000-70000mg/L之间，BOD5:30000-40000mg/L之间。
在所述第三步骤中，为了污泥充分的传热和传质，搅拌装置2的搅拌速度为每分钟10-25转，每隔一定时间正反转自动切换。
本发明的有益效果是：1.污泥通过热水解反应，污泥的可生化性得到大幅提高，污泥的脱水性得到大幅改善，污泥中有毒有害的病菌和毒性物得到杀灭，污泥的减量化、无害化、资源化得到了实现，本发明值得推广；2.相比于传统的污泥热水解处理工艺，工艺中未加碱性药剂，本发明的污泥水热裂解处理工艺温度和压力大幅降低，设备等级、能耗和造价降低，处理效率得到提高；3.相比于传统的污泥热水解处理工艺，本发明的污泥水热裂解处理工艺热解泥浆生化性指标得到提高。生化性指标B/C比从0.24上升到0.5；4.相比于传统的污泥热水解处理工艺，本发明的污泥水热裂解处理工艺,源头上反应釜内臭气浓度大幅下降。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种模块化的污泥热水解处理装置，其特征在于：包括热水解反应釜(1)、冷却夹套罐、计量仓(17)，所述计量仓(17)、所述热水解反应釜(1)、所述冷却夹套罐依次连通。
2.根据权利要求1所述的污泥热水解处理装置，其特征在于：所述热水解反应釜(1)内设有搅拌装置(2)，所述热水解反应釜(1)上设有蒸汽进汽阀(3)、污泥进料阀(4)、泥浆排料阀(5)、卸压排汽阀(6)、压力变送阀(7)、温控变送阀(8)，所述污泥进料阀(4)与所述计量仓(17)相连，所述泥浆排料阀(5)与所述冷却夹套罐相连。
3.根据权利要求2所述的污泥热水解处理装置，其特征在于：所述冷却夹套罐包括缓冲罐(9)、冷却夹套(10)，所述冷却夹套(10)安装在所述缓冲罐(9)外部，所述缓冲罐(9)上设有热解泥浆进料阀(11)、冷却泥浆排料阀(12)、不凝汽排气阀(13)、冷却水进水阀(14)、冷却水出水阀(15)、温度接口阀(16)，所述热解泥浆进料阀(11)与所述泥浆排料阀(5)相连。
4.根据权利要求3所述的污泥热水解处理装置，其特征在于：所述计量仓(17)内设有污泥搅拌推进器(20)，所述计量仓(17)上设有计量秤(18)、进泥阀(19)、碱性药剂加料阀(21)。
5.根据权利要求4所述的污泥热水解处理装置，其特征在于：所述热水解反应釜(1)、所述缓冲罐(9)采用钛材制作，所述计量仓(17)采用不锈钢材料制作。
6.一种模块化的污泥热水解处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：将一定量的污泥和碱性药剂加入到计量仓(17)内；
第二步：将计量仓(17)的污泥和碱性药剂放入到污泥热水解反应釜(1)内；
第三步：开启热水解反应釜(1)内的搅拌装置(2)，注入一定量的饱和蒸汽，热水解反应釜(1)内污泥升温升压，污泥在热水解反应釜(1)里在热碱的作用下，细胞破壁，污泥内有机物开始水解，污泥中的大分子有机物水解成小分子，有机物中蛋白质水解成寡肽和氨基酸，有机物中脂肪水解成脂肪酸和甘油；有机物中细胞壁和肽聚糖水解成葡萄糖，当升温到热水解反应釜(1)控制温度，关闭蒸汽进汽阀(3)，热水解反应釜(1)进入到保压阶段，保压一定时间，开启卸压排汽阀(6)卸压，完成后，水热裂解泥浆排料，完成污泥水热裂解过程；
第四步：热水解反应釜(1)卸压完成，开启泥浆排料阀(5)，热解泥浆排入到冷却夹套罐，开启冷却水进水阀(14)，通过冷却夹套(10)间接冷却对热解泥浆降温，完成污泥的热水解处理工艺。
7.根据权利要求6所述的污泥热水解处理方法，其特征在于：在所述第一步骤中，加入的污泥含水率在75％-85％之间；碱性药剂为生石灰或者氢氧化钠；放入污泥和碱性药剂的比例为每1吨污泥加入碱性药剂的量为25Kg-35Kg。
8.根据权利要求6所述的污泥热水解处理方法，其特征在于：在所述第三步中，加入的蒸汽量为每1吨污泥加入蒸汽的量为220Kg-260Kg；注入的饱和蒸汽的压力为1.2MPa-1.5MPa；污泥热水解升温升压时间为30分钟-40分钟，热水解反应釜(1)控制温度为150℃-160℃，升温结束，保压10分钟-15分钟；热水解反应釜(1)设计压力为:1.5MPa-1.8MPa,设计温度198℃-208℃。
9.根据权利要求6所述的污泥热水解处理方法，其特征在于：在所述第四步中，热解泥浆排入到冷却夹套(10)里，通过冷却夹套(10)冷却水对热解泥浆进行降温处理；污泥热水解完成后，泥浆固液分层清晰，上层液体部分CODcr:60000-70000mg/L之间，BOD5:30000-40000mg/L之间。
10.根据权利要求6所述的污泥热水解处理方法，其特征在于：在所述第三步骤中，搅拌装置(2)的搅拌速度为每分钟10-25转，每隔一定时间正反转自动切换。
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