CN110790464B - 一种农用污泥无害化处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了本发明一种农用污泥无害化处理装置及方法，其中，处理装置包括预处理泵、进料浓缩机、泥水混合加热器、泥汽混合加热器、进料缓冲罐、进料泵、料汽混合加热器、进料反应罐、浓缩脱水机、减压阀、负压闪蒸罐、负压压缩机、增压泵、出料脱水机。本发明之处理方法利用三级混合加热器直接加热剩余污泥，无传热温差损失，流动阻力小且不易结垢。利用126度高温蒸煮杀灭虫卵和病原体处理，再经过负压闪蒸蒸发脱蒸汽和回收蒸汽再利用，降低提供蒸汽加热的能耗达54%以上，以及污泥再经过脱水机脱水干化处理，符合（GB 4284‑2018）农用污泥标准，回归自然，作为农林业用泥。

Description

一种农用污泥无害化处理装置及方法

技术领域

本发明涉及生化剩余污泥原液（简称：剩余污泥）作为农业用泥的无害化处理技术，尤其是一种农用污泥无害化处理装置及方法。

背景技术

城市污水处理厂利用活性污泥法处理后所产生的剩余污泥是一种污泥状絮凝物，由无机颗粒、微生物聚集体、寄生虫卵、病原体、有机物、胶体等组成的极其复杂的非均质污泥团，高分子有机物含量高达污泥干物质的60-70%，污泥的主要特性是含水率高，污泥常处于胶体状态，污泥胶体束缚水量多；包括微生物聚集体、寄生虫卵、有机物等有机物体内的含水量高，难以去除。

根据《2015年环境统计年报》统计，2015年全国城镇生活污水排放量535.2亿吨（年增长率约为5%），每年产生（含水率98%）活性污泥4亿吨以上。通常采用机械脱水每年可获得20%--30%含固率的污泥，容易腐化发臭，其处置难度大。现有的填埋法、干燥法、焚烧法，会引起环境问题，处置成本高。

授权公告号为CN206385004U的实用新型专利，公开一种剩余污泥处理装置,使用了预热加热器，导热油加热器；授权公告号为CN209143989U的的实用新型专利，使用了软化水加热器和余热回收换热器。上述专利使用的加热器和换热器都是管壳式的加热器或换热器，被加热的污泥在加热管内流动，管线长，流动阻力大，存在加热管管壁内结垢或堵塞问题。因此有必要开发创新对活性污泥进行脱水减量和无害化处理的新设备，生产出符合农用要求的无害化污泥，使污泥能回归自然作为作为农林业用泥利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种农用污泥无害化处理方法，能直接处理含水率97%—99%的剩余污泥，达到国家标准委正式批准发布的（ GB 4284-2018）《农用污泥污染物控制标准 》。

另外提供一套高效节能的剩余污泥农用无害化处理装置，解决现有剩余污泥处理装置的不足，所造成的环境影响问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术是：一种农用污泥无害化处理装置，其特征在于：包括依次连接的预处理泵、进料浓缩机、泥水混合加热器、泥汽混合加热器、进料缓冲罐、进料泵、料汽混合加热器、进料反应罐、浓缩脱水机、减压阀、负压闪蒸罐、 增压泵、出料脱水机，所述负压闪蒸罐顶部蒸汽出口通过管道与负压压缩机相连；其中，所述污泥预处理泵进口通过管道与外部污水处理厂的二级沉降池剩余污泥管相连；所述泥水混合加热器的回掺热水进口通过回掺热水管道与所述浓缩脱水机脱除的回掺热水管相连；所述泥汽混合加热器的回收蒸汽进口通过回收蒸汽管道与所述负压压缩机排出的回收蒸汽管相连；所述料汽混合加热器的蒸汽进口与外部供热蒸汽管道相连；所述出料脱水机的排污水和进料浓缩机的回流水进入污水处理厂的污水收集系统。

本发明一种利用上述农用污泥无害化处理装置的处理方法，其特征在于：剩余污泥先经过进料浓缩机浓缩后，再经过泥水混合加热器、泥汽混合加热器和料汽混合加热器三套混合加热器的直接混合加热，将剩余污泥从20度直接加热至126度，并在进料反应罐中维持压力蒸煮15--30分钟，杀灭污泥中的携带的微生物聚集体、虫卵和病原体；然后污泥再经过浓缩脱水机、减压阀、负压闪蒸罐浓缩脱水、降低压力和负压下闪蒸蒸发脱出蒸汽，并由负压压缩机将蒸汽余热回收至料汽混合加热器再利用；最后污泥经出料脱水机干化脱水，将污泥含水率降低到60%以下。

所述污泥预处理泵进口通过管道接收污水处理厂的二级沉降池剩余污泥，将压力升高到300kpa，再将污泥排入进料浓缩机。

所述进料浓缩机将进装置的剩余污泥浓缩脱去3/4体积的回流水，其余1/4为浓缩污泥。

进入所述泥水混合加热器的浓缩污泥与加入的同体积回掺热水相混合，直接将混合污泥从20度加热升温到74度；再进入泥汽混合加热器与加入的回收蒸汽相混合，直接将污泥从74度加热升温到102度；再进入进料缓冲罐和经进料泵升高压力后，再进入料汽混合加热器与供热蒸汽相混合，直接将污泥从102度加热升温到126度。

根据所述负压压缩机进口处所形成的负压降低值，确定经出料脱水机脱水后农用污泥的排出温度。

所述浓缩脱水机脱出的浓缩污泥经减压阀降压闪蒸蒸发出蒸汽的体积，能使浓缩污泥体积膨胀百倍以上，破坏污泥的胶体物质和有机物体。

本发明的优点是：本发明通过利用泥水混合加热器、泥汽混合加热器、料汽混合加热器三套混合加热器直接混合加热剩余污泥，无需传热温差，设备之间的连接管线短，流动阻力小，不易结垢；有效解决了现有技术中利用管壳式加热器加热剩余污泥，所在造成的加热器管线长，流动阻力大，管内壁结垢严重的问题。其中，料汽混合加热器利用的供热蒸汽量比利用管壳式加热器的加热用的蒸汽量节能54% 以上，再配合负压闪蒸以气态形式回收污泥中蒸汽余热、降低污泥温度，无加热炉，无换热器，直接加热，整个装置能耗低。

另外，将经过浓缩的剩余污泥从20度直接加热至126度，并维持压力蒸煮15--30分钟，能够杀灭虫卵和病原体；包括pH值、粒径、有机质符合（GB 4284-2018）《农用污泥污染物控制标准》，回归自然，作为无害化农用污泥。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

图1为本发明实施的流程结构示意图。

图中：1、预处理泵；2、进料浓缩机；3、泥水混合加热器；4、泥汽混合加热器；5、进料缓冲罐；6、进料泵；7、料汽混合加热器；8、进料反应罐；9、浓缩脱水机；10、减压阀；11、负压闪蒸罐；12、负压压缩机；13、增压泵；14、出料脱水机；15、回掺热水管道；16、回收蒸汽管道；17、供热蒸汽管道。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种农用污泥无害化处理装置及方法，其特征在于：包括依次连接的预处理泵1、进料浓缩机2、泥水混合加热器3、泥汽混合加热器4、进料缓冲罐5、进料泵6、料汽混合加热器7、进料反应罐8、浓缩脱水机9、减压阀10、负压闪蒸罐11、 增压泵13、出料脱水机14，所述负压闪蒸罐11顶部蒸汽出口通过管道与负压压缩机12相连；其中，所述污泥预处理泵1进口通过管道与外部污水处理厂的二级沉降池剩余污泥管相连；所述泥水混合加热器3的回掺热水进口通过回掺热水管道15与所述浓缩脱水机9脱除的回掺热水管相连；所述泥汽混合加热器4的回收蒸汽进口通过回收蒸汽管道16与所述负压压缩机12排出的回收蒸汽管相连；所述料汽混合加热器7的蒸汽进口与外部供热蒸汽管道17相连；所述出料脱水机14的排污水和进料浓缩机2的回流水进入污水处理厂的污水收集系统。

本发明还公开一种采用上述农用污泥无害化处理装置的处理方法，包括如下步骤。

（1）所述污泥预处理泵1进口通过管道接收污水处理厂的二级沉降池剩余污泥，将压力升高到300kpa，将污泥排入进料浓缩机2。

（2）所述进料浓缩机2将污泥浓缩脱除掉3/4的回流水，回流水回流至污水处理厂的污水收集系统；剩余1/4的浓缩污泥输送至所述泥水混合加热器3中。

（3）所述进入泥水混合加热器3的浓缩污泥与加入的同体积回掺热水相混合，直接将混合污泥从20度加热升温到74度，再进入泥汽混合加热器4。

（4）所述进入泥汽混合加热器4的污泥与加入的回收蒸汽相混合，直接将污泥从74度加热升温到102度，进入进料缓冲罐5。

（5）所述进入进料缓冲罐5和经进料泵6升高压力，再进入料汽混合加热器 7。

（6）所述进入料汽混合加热器7的污泥与供热蒸汽相混合，直接将污泥从102度加热升温到126度（比医用高温蒸汽消毒灭菌温度121度高5度），进入进料反应罐8。

（7）所述进入进料反应罐8的126度的污泥，在反应罐内蒸煮15至30分钟，杀灭污泥中的携带的微生物聚集体、寄生虫卵、病原体，同时利用高温降解污泥胶体的粘滞性，有利于胶体内束缚水的脱除。

（8）所述浓缩脱水机9将进料反应罐8蒸煮排出的126度污泥浓缩脱水，脱水量相当于上述进料浓缩机保留的1/4的浓缩浓污泥量，作为回掺热水，回流至泥水混合加热器4中；浓缩脱水后的污泥经减压阀10节流降低压力后，进入负压闪蒸罐中蒸发出蒸汽。蒸发出蒸汽的体积，能使浓缩污泥体积膨胀百倍以上，破坏污泥的胶体物质和有机物体，有利于后续出料脱水机14脱水。

（9）所述负压压缩机12运转，吸入负压闪蒸罐11分离出的蒸汽并压缩提高蒸汽压力，输送至泥汽混合加热器4中，作为泥汽混合加热器4的加热热源。

（10）所述负压压缩机12进口形成的负压值，决定负压闪蒸罐11分离排出的污泥的温度和负压值，负压污泥进入所述增压泵13提高压力，再进入所述出料脱水机14脱除污泥中的含水，将出料污泥的含水量降低至60%以下，作为无害化农用污泥。

应用实施：利用数学模型计算某污水处理厂日产生化剩余污泥400t/d，取污泥平均进口温度20℃，利用本发明技术，将污泥从20℃加热到126℃，其中，包括散热损失，需要供热蒸汽457kg/h；而利用实用新型CN209143989U的技术，在同样的处理量和温度下需要供热蒸汽1000kg/h，计算节能效果达54％以上。

以上内容仅用以说明本发明的技术方案，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (4)

1.一种利用农用污泥无害化处理装置的农用污泥无害化处理方法，其特征在于：农用污泥无害化处理装置包括依次连接的预处理泵（1）、进料浓缩机（2）、泥水混合加热器（3）、泥汽混合加热器（4）、进料缓冲罐（5）、进料泵（6）、料汽混合加热器（7）、进料反应罐（8）、浓缩脱水机（9）、减压阀（10）、负压闪蒸罐（11）、增压泵（13）、出料脱水机（14），所述负压闪蒸罐（11）顶部蒸汽出口通过管道与负压压缩机（12）相连；其中，所述污泥预处理泵（1）进口通过管道与外部污水处理厂的二级沉降池剩余污泥管相连；所述泥水混合加热器（3）的回掺热水进口通过回掺热水管道（15）与所述浓缩脱水机（9）脱除的回掺热水管相连；所述泥汽混合加热器（4）的回收蒸汽进口通过回收蒸汽管道（16）与所述负压压缩机（12）排出的回收蒸汽管相连；所述料汽混合加热器（7）的蒸汽进口与外部供热蒸汽管道（17）相连；所述出料脱水机（14）的排污水和进料浓缩机（2）的回流水进入污水处理厂的污水收集系统；

剩余污泥先经过进料浓缩机（2）浓缩后，再经过泥水混合加热器（3）、泥汽混合加热器（4）和料汽混合加热器（7）三套混合加热器的直接混合加热，将剩余污泥从20℃直接加热至126℃，并在进料反应罐（8）中维持压力蒸煮15--30分钟，杀灭污泥中的携带的微生物聚集体、虫卵和病原体；然后污泥再经过浓缩脱水机（9）、减压阀（10）、负压闪蒸罐（11）浓缩脱水、降低压力和负压下闪蒸蒸发脱出蒸汽，并由负压压缩机（12）将蒸汽余热回收至料汽混合加热器（7）再利用；最后污泥经出料脱水机（14）干化脱水，将污泥含水率降低到60%以下；

其中，进入所述泥水混合加热器（3）的浓缩污泥与加入的同体积回掺热水相混合，直接将混合污泥从20℃加热升温到74℃；再进入泥汽混合加热器（4）与加入的回收蒸汽相混合，直接将污泥从74℃加热升温到102℃；再进入进料缓冲罐（5）和经进料泵（6）升高压力后，再进入料汽混合加热器（7）与供热蒸汽相混合，直接将污泥从102℃加热升温到126℃。

2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：所述污泥预处理泵（1）进口通过管道接收污水处理厂的二级沉降池剩余污泥，将压力升高到300kpa，再将污泥排入进料浓缩机（2）。

3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：所述进料浓缩机（2）将剩余污泥浓缩脱去3/4体积的回流水，其余1/4为浓缩污泥。

4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：根据所述负压压缩机（12）进口处所形成的负压降低值，确定经出料脱水机（14）脱水后农用污泥的排出温度。

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