CN111302602B - 连续热水解的方法和装置 - Google Patents

Abstract

使包含有机物的污泥连续热水解的方法和相关装置，所述方法包括以下步骤：通过动态注入－混合器(4)同时地实现带压蒸汽(100)注入到所述污泥中和所述污泥与所述蒸汽的混合，以得到单相混合物；将所述单相混合物送往带压管形反应器(5)，并使该混合物在所述反应器中按照足够的逗留时间和足够的温度产生呈活塞流的流动，以便可以使所述污泥中存在的有机物热水解；在所述管形反应器的出口使所述单相混合物冷却到可以使它包含的水解有机物在之后被消化的温度；使冷却的所述单相混合物减压。

Description

连续热水解的方法和装置

本申请是名称为“连续热水解的方法和装置”、国际申请日为2014年3月6日、国际申请号为PCT/EP2014/054388、国家申请号为201480018093.9的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于包含有机物的污泥的连续热水解的方法和装置，这些污泥与其它包含有机物的液体垃圾混合或不混合。这些污泥例如可能来自民用废水的处理(来自预处理的净化污泥、油脂)，或来自工业废水的处理，或来自排泄物、油脂槽。下面将在文件中使用术语“污泥”。这些污泥的干燥度为重量的10－50％之间。

背景技术

来自废水处理的污泥，无论是民用还是工业源的，都能通过生物途径尤其是厌氧消化进行处理。

生物处理的目标是使包含在这些污泥中的有机物降解。降解的目的是使污泥稳定，可产生能量和/或减少污泥的体积。但是有些有机成分比其它成分更难以通过生物途径降解，因此已知通过热水解预处理可以加速生物降解过程。该热处理一般在确定的时间期间在大于100℃的温度下在压力下进行，实际温度可达220℃，时间一般为半小时。由于该热水解处理，难以生物降解的有机物降解为以后可以更容易生物降解的成分。

传统方式是，以后的生物降解可以通过在叫做消化器的厌氧运行封闭反应器内的消化进行。只有在足够的和恒定的温度下操作，这一般需要加热系统，并正确搅拌，这些厌氧消化器才能正确地运行。只有进入消化器的污泥为流体，即低粘度，搅拌才更容易。

人们在现有技术中知道不同类型的热水解方法，有些方法一个接一个即不连续地处理给定量的待水解污泥(批量运行)，而其它方法可以连续处理的方式，或至少以半连续的方式处理要水解的污泥。

在与这些热水解装置和方法有关的现有技术中，尤其可以举出专利文件WO96/09882和WO2006/027062，两者都涉及批量处理方法。

这些批量处理方法的缺点是需要在处理之前管理不同批量的污泥的处理周期。

在连续或半连续的污泥热水解处理技术中，可以举出专利文件EP1198424和专利文件WO2009/121873中描述的技术。

在EP1198424中描述的技术中，污泥被输送到反应器中，在反应器中，污泥在5至60分钟的时间内过渡到130℃到180℃之间的温度。然后通过热交换器使这样处理后的水解污泥冷却，以保证污泥的温度足够低，避免破坏消化器的生物量。这样回收的能量可以预热进入热水解反应器前的污泥。但是，该技术实施一些再蒸发的步骤，在实际应用中，这些步骤的管理对使用者很困难并且是强制性的。另外，这些再蒸发步骤使方法具有半连续的特征，而不是连续的。

在专利文件WO2009/121873中描述的技术中，污泥在形状为管子的热水解反应器中连续处理，水蒸气直接地被注入到管形反应器中。

该方法的优点是真正连续的方法。但是，尽管比市场上的现有热水解污泥处理大有改进，但仍具有一些缺点。

首先，如果进入反应器的待水解污泥的粘度太高，蒸汽注入反应器会很困难。实际上，该方法可以处理干燥度高的污泥。超过一定干燥度，热水解可能不完全，或者不是最佳的，这就限制了处于热水解下游的厌氧消化的性能。

其次，申请人进行的实验表明，在WO2009/121873描述的方法的范围内使用的热水解反应器内观察到的热应力和机械应力可能需要特殊的结构设置。已经观察到，所有注入的蒸汽的没有完全冷凝到超过一定干燥度的污泥中。实际上，注入到反应器中的蒸汽可以识别一些优先通道。另外，专利WO2009/121873中也识别出该问题，尤其是在该文件第5页的第一段指出，当反应器具有水平部分时，蒸汽和污泥可能有分为两层的趋势，即包含蒸汽的上层和包含污泥的下层。

然而，对所有热水解方法，特别是连续运行的方法，方法的关键阶段是蒸汽在污泥中的输送和冷凝。实际上，如果该步骤没有正确进行，热水解方法的性能在化学反应方面和经济方面都会大大降低，则应使用的蒸汽量更大。

因此对脱水污泥的热水解方法遇到将污泥有效注入到污泥中的困难，一旦这些污泥非常粘稠，其必然结果是很难保证它们的混合。污泥的性质是粘稠的，它们的干燥度越大，蒸汽越难以注入污泥，与污泥混合，并把能量释放给污泥，以便使难以生物降解的成分产生热水解。

在批量处理方法中，提倡在处理槽中进行搅拌，以利于蒸汽与待处理污泥的充分混合。通过在处理槽中进行的搅拌混合，污泥与蒸汽的混合变得很充分，并且蒸汽最后通过冷凝在污泥中让出它的能量。但是，在连续运行方法和批量运行方法的范围内，污泥干燥度限制构成的问题是主要问题，并且在实际应用中，至少在上述专利文件中描述和权利要求提出的技术中，至少在工业运输中，污泥的干燥度限制为干物质重量的25％。

专利文件WO2009/121873提出在反应器中使用静态或动态混合器，以改进蒸汽与污泥的混合。WO2009/121873第5页的最后一段陈述了这一点。当蒸汽注入到反应器的水平部分时特别提倡使用这些混合器，因为如前面已经指出的，该水平部分是蒸汽具有得到优先排放通道而不与污泥完全混合倾向的区域，因此不会将能量正确地赋予污泥，因此该倾向导致热水解反应器的性能降低。但是，要指出的是，以申请人的了解，这种动态或静态混合器在目前的商业化设备上没有任何有效的工业使用。

另外，在这些设备中，水解反应器的长度很大。与该大长度对应的是污泥和蒸汽在反应器中逗留的时间也很长。因此，可以优化蒸汽将能量传递给污泥的系数。但是反应器的大长度导致高的制造成本。

发明内容

本发明的目标是提出可以提高WO2009/121873中公开的技术的性能的一种方法和与实施该方法有关的装置，这里WO2009/121783被认为是最接近下面将描述的本发明的现有技术。

尤其是，本发明的目标是描述这种可以处理污泥的方法和装置，污泥用于热水解并且其干燥率大于到目前现有技术可有效使用的最大干燥率，并且不降低之后的传统的热水解污泥的消化性能。

本发明的目标还在于提出可以在反应器内得到污泥和蒸汽混合物的均匀温度的方法和装置，以便达到高的热水解性能，因此摆脱与不均匀温度有关的反应器上的机械应力。

本发明的另一目标是公开可以减少污泥水解所需蒸汽的消耗的方法和装置。

本发明的另一目标是描述可以使用比现有技术中体积更小并尤其是长度更小的反应器的方法和装置，同时保证蒸汽在污泥中的最佳冷凝。

本发明的另一目标是描述可以使污泥消毒的方法和装置。

发明陈述

通过本发明全部或部分达到这些目标，首先，本发明涉及使包含有机物的污泥热水解的方法，所述方法包括以下步骤：

－使污泥脱水；

－将污泥泵入动态注入－混合器，所述动态注入－混合器具有圆柱形的腔室和圆柱形的所述腔室中的旋转的叶片；

－使污泥连续运动穿过动态注入－混合器，其中污泥的连续行进通过动态注入－混合器的逗留时间短于10分钟；

－产生蒸汽；

－将蒸汽注入动态注入－混合器；

－动态注入－混合器的腔室中的叶片的旋转大于500转/分，并且旋转的叶片接触动态注入－混合器中的污泥和将污泥与蒸汽混合以形成液体的和均匀的单相混合物，其中叶片仅混合污泥与蒸汽而不引起污泥和蒸汽移动通过动态注入－混合器；

－使液体的和均匀的单相混合物转移向热水解反应器，热水解反应器位于动态注入－混合器的下游并区别于动态注入－混合器；

－使液体的和均匀的单相混合物以活塞流的方式运动通过热水解反应器，并保持液体的和均匀的单相混合物在热水解反应器中的温度和逗留时间足以水解污泥中的有机物；

－在热水解污泥之后，引导污泥通过热交换器并冷却污泥，其中在到达热交换器前或在从热交换器离开后，通过将稀释水与污泥混合来稀释污泥；

－将冷却的并稀释的热水解的污泥引导到消化器并消化污泥。

要指出的是，本描述中的“动态注入－混合器”是指整个混合器，该混合器由优选为柱形的并连续接受所述污泥的腔室、将蒸汽直接地注入到所述室内的注入部件、以及可以通过机动机械方式对进入该腔室的不同相进行强烈搅拌的部件构成。

搅拌足够强，以便可以得到污泥和蒸汽的单相混合物。实际应用中，该部件可以由安装在转轴上的叶片构成，转轴被转速大于500转/分、优选在1000转/分到2000转/分之间的转子带动。要指出的是，机械搅拌部件不负责推进腔室内的材料，而只是搅拌材料。因此，根据本领域技术人员的知识，叶片成形成使得它们的运动不会导致材料在腔室内前进。

在符合本发明的热水解方法的范围内，材料在动态注入－混合器内逗留的时间很短暂。因此，注入－混合器的优选为柱形的腔室具有较小体积。必然地，材料在其中通过时的负荷损失较小。在实际应用中，该负荷损失应小于10％。

因此在本发明范围内使用的注入－混合器不同于由带有搅拌部件的槽构成的简单混合器，在这种简单混合器中，材料逗留时间长，并且一次只能处理一定量的材料。

该注入－混合器与例如带有螺杆的简单的污泥行进部件也不同。

因此，本发明提出带压水蒸气与待水解污泥混合的方法，以便在随后在管形反应器中进行的热水解步骤的上游得到加热的完全单相的污泥混合物。

因此，根据本发明，污泥与带压水蒸汽混合的阶段与热水解阶段清楚地分开，这些阶段的一个或另一个在不同的设备中进行。

热水解之前实现的单相混合可以使水蒸气在动态注入－混合器处冷凝在污泥中。该均匀混合物然后被送往反应器，该均匀混合物可以在反应器中以活塞流流动。混合物以均匀或几乎均匀的温度以单相液相进入到反应器中，在该温度下，难以生物降解的成分可以以有效和优化的方式进行热水解。

传统方式是，在管形反应器的出口，包含水解的有机物的单相混合物，通过稀释，被带到可以进行之后的消化的温度和浓度。

因此，本发明与现有技术并尤其是专利WO20069/121873通过该特征明确地划分开：待水解的污泥与水蒸气的混合在热水解反应器的上游而不是在反应器内进行。

该选择打破了现有技术的教导，现有技术指出使用包括在反应器中的静态或动态混合器的可能性。但是，该现有技术不能得到能够优化热水解的足够均匀的混合物。本发明解决了该问题，在反应器的上游实现混合，使进入反应器的相是完全均匀的，并且水蒸气在混合物内提供的能量能够传递给污泥，使得全部材料能够被热水解，因为有足够的逗留时间，即反应器有足够的长度。

由于在反应器中通过的污泥和蒸汽混合物的均质性，可以在反应器中得到混合物温度的均质性。该温度均质性可以摆脱在反应器内出现蒸汽通过的优先通道，因此摆脱这些优先流动通道的出现而固有的热应力和机械应力。

尤其是，蒸汽和污泥的完全混合物可以均匀地降低污泥的粘度，因此摆脱与污泥剪切有关的机械作用。

实际上，在反应器的上游在动态注入－混合器内从待水解污泥和蒸汽得到加热污泥的均匀单相混合物的优点是能够处理干燥度高的待水解污泥，尤其是干燥度大于20％重量百分比的污泥。

根据本发明一推荐变型，所述单相混合物在所述注入－混合器出口的温度包括在100℃至200℃之间(即反应器中可以使所述污泥中存在的有机物热水解的温度)，压力包括在1bar a至25bar a之间。要指出的是，在本描述的范围内，压力单位为绝对bar(bar a)。

有利地，所述单相混合物在所述注入－混合器出口的温度包括在150℃至170℃之间(即反应器中可以使所述污泥中存在的有机物热水解的温度)，压力包括在5bar a至20bar a之间。

根据本发明一推荐变型，用于实现蒸汽和污泥单相混合的水蒸气温度包括在100℃至220℃之间，压力包括在1bar a至23bar a之间。更优先推荐蒸汽温度为180℃至200℃之间，压力为10bar a至16bar a之间。

这样带给污泥的蒸汽量取决于污泥的干燥度，以及待水解的有机物的浓度。

如下面指出的，单相混合物在反应器内逗留的时间将足以实现有机物的热水解，但基本优选包括在10分钟到2小时之间，更优选在20到40分钟之间。

有利地，所述单相混合物在反应器中逗留的时间至少为20分钟，所述混合物在反应器中的温度至少为100℃，使得根据本发明的方法也可以使所述污泥消毒，则全部污泥在足够长的时间和足够高的温度下见到蒸汽。为了使污泥消毒，施加给污泥的温度大于70℃，时间至少为20分钟。

根据本发明一优选变型，使单相混合物在管形反应器的出口的温度冷却到使混合物包含的水解后的有机物以后可以消化的温度的步骤，该步骤通过增加水和/或污泥进行，和/或通过使用热交换器进行，这样还可稀释该单相混合物。实际上，这种稀释是必要的，用于可以之后很好地消化这些热水解污泥。则该混合物将达到足够低的温度，并足够稀释，以符合消化器的生物学。

还是优选地，本发明的方法包括污泥脱水和均质化的预先步骤，以便把污泥引向动态注入－混合器，该预先步骤使污泥的干燥度是干物质重量百分比在10-50％之间，最好为20％-35％之间。为了记忆，重复指出，实际应用中现有技术的装置不能有效地水解干物质重量百分比大于25％的污泥。

根据本发明的方法一有利变型，该方法包括根据污泥的干燥度采用实施动态混合的条件的步骤。因此，当动态注入－混合器包括具有叶片的转子时，将根据该干燥度改变这些叶片的转速，使得即使干燥度较高时也可实现单相混合物。

根据本发明另一方面，本发明还可覆盖实施上述方法的任何装置，该装置包括：

输送包含有机物的污泥的部件；

输送带压水蒸气的部件；

管形热水解反应器；

设在所述管形热水解反应器下游的注入稀释用的水和/或污泥的注入部件；

设在所述管形反应器下游的冷却部件；

其特征在于，该装置包括设在所述管形热水解反应器上游的至少一动态注入－混合器，

和设在所述冷却部件下游的减压部件。

符合本发明的装置与WO2009/121873公开的现有技术通过以下特征明显地不同：动态注入－混合器设在管形水解技术反应器的上游，而不是包括在热水解反应器中。如上面指出的，使用用于将混合待热水解污泥与水蒸气混合的装置即动态混合器和用于实现污泥中包含的可热水解成分的热水解的不同装置即管形反应器，可以优化该管形热水解反应器的运行。该优化表现为得到容易在消化器中消化的水解成分含量更高的水解污泥，以及表现为能够使该管形反应器的体积更小。

因此，本发明的装置可以通过在体积较小的反应器中的热水解处理污泥，与现有技术相比，该装置具有不可忽视的经济优点。

正如已经指出的，可以在实施本发明的范围内使用不同类型的动态混合器。但是，符合本发明的装置设有动态注入－混合器，该动态注入－混合器具有带有叶片转子的腔室，如前面指出的，将根据污泥的干燥度确定叶片转子的转速，转速在500转/分以上，并优选地在1000转/分至2000转/分之间。要指出的是，叶片的几何形状也根据污泥的干燥度和粘度确定。

符合专利WO2009/121873的现有技术在它的整体描述部分几乎考虑了所有可能形状的管形反应器。但是，该专利文件中给出的该技术的实施例主张形成水平反应器。根据专利WO2009/121873中描述的实施例，在管形反应器的一端设置了污泥入口，并在该端附近注入蒸汽，水解污泥的出口设在该管形反应器的另一端，冷却水注入部件设在该第二端处。在专利文件WO2009/121873中描述的另一实施例中，管形热水解反应器具有第一竖直部分，该第一竖直部分被更长的第二水平部分延长。优选这些实施例的原因是具有比较长的水平部分，这是由于需要在足够长的逗留时间内使污泥与蒸汽接触，以便不仅产生热水解，并且在此之前在管形反应内，从反应器起始端注入的水蒸气能够冷凝在污泥中，以便给污泥传递它们水解所需的能量。

由于本发明，蒸汽注入在反应器的上游发生，由于使用动态注入－混合器，到达反应器的混合物是完全混合单相混合物；因此涉及的反应器不再起冷凝器的作用，而仅是热水解反应器。因此，它的体积相比现有技术可以减小。实际上，在现有技术中，反应器应同时起冷凝器和反应器的作用，这就使其体积并尤其是长度很大。

根据本发明，使用的热解反应器可以具有各种形状。但是，根据一优选变型，管形热水解反应器是竖直的，并且入口在它的下端，出口在它的上端。

根据另一优选变型，该管形热水解反应器具有由第二竖直部分直接地延长的第一竖直部分，反应器的入口设在第一竖直部分的脚下，反应器的出口设在所述第二竖直部分的脚下。要指出的是，在本说明的范围内，“由第二竖直部分直接地延长的”第一竖直部分覆盖第一竖直部分与第二竖直部分之间不存在直的水平区段的实施例。实际上，在本发明装置的管形反应器是热水解反应器而不是还起冷凝器作用的反应器的范围内，该水平区段是无用的。

根据另一变型，所述管形热水解反应器具有与第二竖直部分连接的第一竖直部分，反应器的入口设在所述第一竖直部分的头部，所述反应器的出口设在所述第二竖直部分的脚下。

根据本发明一有意义的变型，符合本发明的装置还包括设在反应器下游的热交换器。

更有利的是，装置包括泵或阀，优选是偏心螺旋泵，用于保持管形热水解反应器中的压力。

附图说明

通过参照附图对一些实施例的描述，将更容易了解本发明和它具有的不同优点，附图如下：

－图1表示符合本发明的用于污泥热水解的装置(被虚线包围)的示意性视图，该装置被纳入到在其下游包括消化器的设备中；

－图2表示可以在本发明范围内的管形热水解反应器的形状；

－图3表示可在本发明范围内的管形热水解反应器的另一形状；

－图4表示可以在本发明范围内的管形热水解反应器的另一形状；

－图5是图表，一方面表示符合专利文件WO2009/121873的现有技术设备的管形反应器内的温度变化，该设备不包括动态注入混合器，而是在反应器的头部将蒸汽和污泥引入反应器，另一方面表示符合本发明的设备的管形反应器内的温度变化，该设备包括动态注入－混合器，蒸汽和污泥在其中混合，然后以单相均匀混合物的形式输送到反应器的头部。

具体实施方式

参照图1，示意性地描述符合本发明的装置。该装置1000纳入到包括消化器9的设备中，消化器9不属于本发明装置的一部分。

该设备可用于实施分解-消化(LD)方法，但要指出的是，它也可以把符合本发明的方法集成到现有技术的叫做消化-分解(DL)或消化-分解-消化(DLD)的已知构型中，在DL构型中，一部分污泥水解，然后返回到消化器中。

参照图1，离心处理后的污泥通过管道1送往料斗2，料斗2设有可以使处理后的污泥均质化的两个螺杆。

这两个螺杆还用于填喂供应泵3，供应泵3向动态注入－混合器4提供污泥。来自料斗2的脱水的和均质化的污泥从而通过泵3被泵送到用于把这些污泥带向动态注入－混合器4的部件的管道中。该动态注入－混合器4还设有注入由图1中未出示的蒸汽发生器产生的蒸汽的注入部件100。注入－混合器包括设有搅拌部件的柱形室，搅拌部件由安装在转轴上的叶片构成，转轴被转速在1000转/分-2000转/分之间的转子带动旋转，该转速可以根据污泥的干燥度调节。连续转移的材料在注入－混合器中逗留的时间小于10分钟。叶片不推进室内的材料，而只是剧烈搅拌。

动态注入－混合器4的上游设有清洗水的入口200。借助该引水部件200，可以在需要时清洗动态注入－混合器。

在动态－混合器的出口，一管道可以把混合器中形成的单相混合物引向热水解反应器5。

在该热水解反应器5内的处理在包括在165℃至180℃之间的温度下进行。热水解反应器内的压力保持在8bar a至10bar a之间(在这方面要指出的是，尤其根据污泥的干燥度使用更小或更大的温度和压力)。

位于反应器入口5的水入口101用于在设备启动时或设备维修阶段在可以进行清洗时能够把清洗水带到反应器内。

反应器5的出口设有排放口102，用于排放可能存在的不能冷凝的气体。

然后在反应器5中水解的污泥通过管道送往热交换器7。在到达该热交换器7之前，通过注水部件201将冷却的和稀释的水带到水解的污泥中。如果需要，稀释也可在交换器7后进行。

在交换器7的出口，稀释的污泥被带向消化器9。气流减压构件8根据定义产生压降，允许保持热水解反应器5中的压力。在此例的范围内，该气流减压构件由设在热交换器与消化器之间的偏心螺杆泵构成。在其它实施例中，它可以由阀或可以执行该功能的任何其它构件构成。

在本发明装置的出口，热水解后的污泥被送往消化器9，由于经过了热水解，它们很容易在消化器中被消化。

需要指出的是，图1所示的包括本发明装置的设备是示意性的表示。尤其，在其中实现污泥与蒸汽的单相混合物的热水解的反应器5的形状能具有不同形状。参照图2、3、4给出其的三个形状。

根据图2所示的形状，反应器5的形状是竖直的。反应器的下部设有用蒸汽加热的污泥单相混合物的入口501，反应器的上部设有反应器出口502。设有排放口503，用于排出可能存在的不可冷凝气体，测量反应器内压力和温度的测量部件也设在反应器的上部。

参照图3，热水解反应器具有第一竖直部分，第一竖直部分的底部设有污泥和蒸汽单相混合物的入口401，第一竖直部分与第二竖直部分直接地连接，第二竖直部分的脚下设有水解污泥的排出口402。在这两个竖直部分之间的连接处设有排放口403，用于排出可能存在的不可冷凝气体。还设有测量反应器内压力和温度的测量部件。要指出的是，在该构型中，第二竖直部分与第一竖直部分直接地连接，两者之间没有水平区段。

参照图4，热水解反应器具有第一竖直部分，第一竖直部分的头部设有污泥和蒸汽单相混合物的入口601，第一竖直部分与第二竖直部分直接地连接，第二竖直部分的脚下设有水解污泥的排出口602。这两个竖直部分之间的连接处设有排放口603，用于排出可能存在的不可冷凝气体。还设有测量反应器内压力和温度的测量部件。要指出的是，在该构型中，第二竖直部分与第一竖直部分直接地连接，两者之间没有水平区段。

图5表示热水解反应器内的温度随时间的变化：

－一方面，在本发明的范围内使用设在热水解反应器上游的动态注入－混合器；以及

－另一方面，在符合现有技术的类似设备的范围内，没有使用任何动态注入－混合器，蒸汽从反应器的脚下注入。

参照图5可以发现，在本发明的范围内，反应器内的温度逐渐上升，直至达到并保持可以使包含在被处理污泥中的可水解有机成分优化热分解的指令温度。

在符合现有技术的设备中，反应器内观察到的温度立即就是注入蒸汽的温度。然后温度经历了很大变化。这说明，在符合该现有技术的技术中，没有系统地产生蒸汽与污泥的密切混合。相反，在反应器内观察到的温度的浮动表明在反应器内存在多相流动。在这里描述的例子中，蒸汽(实际上大于5m/s)以比污泥(实际上小于3m/s)高得多的速度被注入，蒸汽得到穿过污泥的优先通道，并且没有与污泥密切混合，因此不能把它的能量有效地传递给污泥。

相反，由于在水解反应器的上游使用了符合本发明的动态注入－混合器，到达反应器的混合物完全是均匀的单相液体。因此它可以在反应器中以活塞流流动。在反应器中的整个逗留时间的过程中保持指令温度。因此，蒸汽的能量以优化方式传递给污泥，因此可以有效实现难以生物降解成分的水解。

还要指出的是，由于本发明，用于水解给定量污泥的理论能量的量或多或少对应于用于得到该水解而有效地使用的量。为此要指出的是，很容易实现使流体的温度从温度A增加到温度B所需能量的计算。在申请人实施的实验范围内，计算的理论蒸汽流量在13bars为每小时25千克，并且实验表明，这确实就是用于有效水解污泥实际所需的蒸汽流量。

在符合现有技术设备的范围内，已经表明，在待水解污泥与蒸汽之间的混合是不完全的，因为用于加热污泥的有效注入蒸汽的量(15kg/h)小于计算的理论量(25kg/h)。因此一定量的蒸汽没有冷凝在污泥中。这些实验验证了本发明的意义。

最后要指出的是，本发明可以使用的反应器的体积比现有技术的反应器的体积小20-25％。

Claims (13)

1.使包含有机物且具有超过重量百分比20％的干固物质含量的污泥热水解的方法，所述方法包括以下步骤：

－使污泥脱水；

－将污泥泵入一个动态注入－混合器，所述动态注入－混合器具有圆柱形的腔室和圆柱形的所述腔室中的旋转的叶片；

－使污泥连续运动通过动态注入－混合器，其中污泥的连续行进通过动态注入－混合器的逗留时间短于10分钟；

－产生蒸汽；

－将蒸汽注入动态注入－混合器；

－动态注入－混合器的腔室中的叶片的旋转大于500转/分，并且旋转的叶片接触动态注入－混合器中的污泥和将污泥与蒸汽混合以形成液体的和均匀的单相混合物，并降低污泥的粘度，其中叶片仅混合污泥与蒸汽而不引起污泥和蒸汽运动通过动态注入－混合器；

－使液体的和均匀的单相混合物向热水解反应器转移，热水解反应器位于动态注入－混合器的下游并区别于动态注入－混合器；

－使液体的和均匀的单相混合物以活塞流的方式运动通过热水解反应器，并保持液体的和均匀的单相混合物在热水解反应器中的温度和逗留时间足以水解污泥中的有机物；

－在热水解污泥之后，引导污泥通过热交换器并冷却污泥，其中在到达热交换器前或在从热交换器离开后，通过将稀释水与污泥混合来稀释污泥；

－将冷却的并稀释的热水解的污泥引导到消化器并消化污泥。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，注入到动态注入－混合器中的蒸汽的温度为100℃至220℃，压力为1bar a至23bar a。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，注入到动态注入－混合器中的蒸汽的温度为180℃至200℃，压力为10bar a至16bar a。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述动态注入－混合器出来后，液体的和均匀的单相混合物的温度为100℃至200℃，压力为1bar a至25bar a。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，从动态注入－混合器出来后，液体的和均匀的单相混合物的温度为150℃至170℃，以及压力为5bar a至20bar a；其中液体的和均匀的单相混合物在热水解反应器中的逗留时间为10分钟到2小时；其中液体的和均匀的单相混合物在热水解反应器中的温度至少为100℃。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，液体的和均匀的单相混合物在热水解反应器中的逗留时间为20分钟至40分钟之间。

7.如权利要求1述的方法，其特征在于，液体的和均匀的单相混合物在热水解反应器中的温度为165℃至180℃；其中液体的和均匀的单相混合物在热水解反应器中的压力为8bara至10bar a。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括布置在热水解反应器和消化器之间的减压单元，用于在将液体的和均匀的单相混合物引导至消化器中之前引起液体的和均匀的单相混合物的压力下降。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括泵送污泥连续通过动态注入－混合器、从动态注入－混合器向热水解反应器连续泵送液体的和均匀的单相混合物并使液体的和均匀的单相混合物通过热水解反应器，热水解反应器构成管形反应器。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括同时地将污泥泵入动态注入－混合器和向动态注入－混合器注入蒸汽。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，污泥脱水产生的干固物质的含量占重量百分比的20％至35％。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法包括根据污泥的干固物质含量调节旋转的叶片的速度。

13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，污泥脱水包括污泥的离心处理。

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