CN112624555A - 一种污泥热碱水解处理的方法及系统 - Google Patents

一种污泥热碱水解处理的方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明通过提供一种污泥热碱水解处理的方法及系统，解决当前常规污泥处理过程中化学药剂添加比例过高、脱水困难以及滤饼热值偏低的技术问题。一种污泥热碱水解处理的方法，其特征在于：包括以下步骤，（1）污泥调配，将污泥含水率调整至80%~90%后输送至调配釜中，添加水解药剂，水解药剂包括碱性钙盐及碳基骨架材料，碱性钙盐添加比例占污泥干重的10%~15%，碳基骨架材料添加比例占污泥干重的30%；（2）将调配釜中调配好的污泥泵入水解反应釜中，水解温度控制在120~150℃，保温时间在30~60min；（3）污泥闪蒸及固液分离，热水解后的污泥经过闪蒸降温后再进入固液分离装置，分离获得蛋白原液及滤饼燃料。

Description

一种污泥热碱水解处理的方法及系统
技术领域
本发明属于污泥处理处置技术领域，具体涉及一种污泥热碱水解处理的方法及系统。
背景技术
污泥是污水处理厂的副产物。随着污水处理量的增大，污泥的产量也随之增加，目前中国每年污泥（含水率为80%）产量达4000万吨。由于污泥成分复杂，包含了大量的污染物、多种病原体、重金属、水分及营养物质，因此需要妥善处理，否则会造成生态环境污染。
当前常规污泥处理过程中存在的化学药剂添加比例过高、脱水困难以及滤饼热值偏低等亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明通过提供一种污泥热碱水解处理的方法及系统，解决当前常规污泥处理过程中化学药剂添加比例过高、脱水困难以及滤饼热值偏低的技术问题。
一种污泥热碱水解处理的方法，其特征在于：包括以下步骤，
（1）污泥调配，将污泥含水率调配至80%~90%，将调配后的污泥输送至调配釜中，添加水解药剂，水解药剂包括碱性钙盐及碳基骨架材料，碱性钙盐添加比例占污泥干重的10%~15%，碳基骨架材料添加比例占污泥干重的30%；
（2）将调配釜中调配好的污泥泵入水解反应釜中，水解温度控制在120~150℃，保温时间在30~60min；
（3）污泥闪蒸及固液分离，热水解后的污泥经过闪蒸降温后再进入固液分离装置，分离获得蛋白原液及滤饼燃料。
进一步的，所述步骤（1）中，碳基骨架材料为木屑。
更进一步的，所述木屑的粒径为0.25~0.5mm。
进一步的，所述步骤（1）中，碱性钙盐为氧化钙。
更进一步的，碱性钙盐添加比例为占污泥干重的15%。
进一步的，钙盐及碳基骨架材料于药剂混料釜中混合，所述药剂混料釜和所述调配釜温度控制在20℃。
进一步的，步骤（1）中，污泥含水率调配至85%~90%；所述步骤（2）中，水解温度维持在120℃、热水解反应时间维持在60min。
进一步的，步骤（1）、步骤（2）中，药剂混料釜、调配釜和水解反应釜均配有双桨搅拌器，搅拌转速均维持在75rpm；步骤（1）中，搅拌时间为30~40min。
一种污泥热碱水解处理的系统，包括污泥存储仓、药剂混料釜、MVR蒸发浓缩装置、蒸汽锅炉以及依次通过管路连接的调配釜、水解反应釜、两级闪蒸装置、固液分离装置，所述污泥存储仓、药剂混料釜分别通过管路连接调配釜，所述固液分离装置的滤液出口通过管路连接MVR蒸发浓缩装置、滤饼出口连接蒸汽锅炉，所述蒸汽锅炉的蒸汽管路连接水解反应釜的饱和蒸汽夹套。
进一步的，所述固液分离装置为板框压滤装置、离心脱水装置或带式压滤装置。
进一步的，所述MVR蒸发浓缩装置通过管路连接滤液收集装置。
本发明的方法及系统，有益效果为：
（1）通过热水解技术能实现污泥絮体的破坏、污泥胞外聚合物（EPS）的溶解以及微生物细胞的破碎；
（2）碱性物质的加入能够降低污泥细胞壁对高温的抗性，降低处理温度；
（3）由于污泥表面呈负电荷，游离在水体中的二价钙离子能起到桥接絮凝的作用，形成絮体的骨架支撑，以产生多孔坚固的网状结构，降低污泥的可压缩性，从而有利于污泥的机械脱水；
（4）木屑的加入能为污泥添加碳基骨架材料，骨架材料可以支撑污泥中水分的释放通道，从而降低滤液的比阻（SRF），并提高游离水的释放速率，以实现污泥的深度脱水，达到污泥减量化的目标；同时提高滤饼的有机质占比，提高热值，实现能源的回收以及系统的热量平衡，降低运行成本；
（5）碱性钙盐如氧化钙、氢氧化钙或过氧化钙溶于水后，都以氢氧化钙的形式存在，氢氧化钙的溶解度随温度的升高而降低，为提高碱性、游离钙离子浓度以及间接减少化学药剂的添加比例，在水解药剂溶解阶段则需保持较低温度，故药剂混合釜和调配釜内温度保持在20℃；
（6）滤液浓缩形成蛋白浓缩液作为土壤肥料，滤饼作为蒸汽锅炉的燃料，该系统的污泥处理实现了全资源利用的最大化。
附图说明
图1为本发明的系统框图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种污泥热碱水解处理的系统，包括污泥存储仓、药剂混料釜、MVR蒸发浓缩装置、滤液收集装置、蒸汽锅炉以及依次通过管路连接的调配釜、水解反应釜、两级闪蒸装置、固液分离装置，污泥存储仓、药剂混料釜分别通过管路连接调配釜，固液分离装置的滤液出口通过管路连接MVR蒸发浓缩装置、滤饼出口连接蒸汽锅炉，MVR蒸发浓缩装置通过管路连接滤液收集装置，蒸汽锅炉的蒸汽管路连接水解反应釜的饱和蒸汽夹套，固液分离装置为板框压滤装置。各管路上加装相应的输送单元，例如水泵，其中，污泥存储釜于调配釜之间可采用污泥输送螺旋。
实施例2
一种污泥热碱水解处理的方法，包括以下步骤；
(1)污泥调配：将污泥（采集自山西汾东污水处理厂剩余污泥）含水率调配至85%，经污泥输送螺旋输送至污泥调配釜中，水解药剂为氧化钙以及粒径为0.5mm木屑，其中氧化钙添加比例占污泥干重的15%，木屑添加比例占污泥干重的30%。水解药剂的溶解混合在药剂混料釜中进行，药剂混料釜的出液口与调配釜的进液口相连，药剂混料釜和调配釜采用冷却水夹套降温，温度控制在20℃，采用双桨搅拌器，搅拌转速维持在75rpm，搅拌时间为40min。
(2)污泥水解：将调配釜中调配好的污泥泵入水解反应釜中，水解反应釜配有双桨搅拌器，搅拌速率维持在75rpm，采用饱和蒸汽夹套加热，温度控制在120℃，保温时间在60min，完成污泥的热水解过程。
(3)污泥闪蒸及固液分离：污泥经过两级闪蒸，经过一级闪蒸装置，污泥温度降低为90℃、经过二级闪蒸装置后污泥温度降为60℃，闪蒸后的泥水混合液储存于过滤储料罐中待板框压滤，其中板框进料压力为0.6MPa、进料时间60min、压榨压力为1Mpa、压榨时间为60min，经过固液分离后即可得到蛋白原液及滤饼。
(4)蛋白原液经MVR蒸发浓缩装置，浓缩温度控制在95℃。
则滤饼含水率为32.7%，滤饼低位热值为6400 kJ/kg，滤饼有机质占比68%，蛋白浓缩液中粗蛋白占比30%。
实施例3
实施例3与实施例2的方法不同之处在于污泥调配阶段，水解药剂为氧化钙,其中氧化钙的添加比例占污泥干重的15%。
则滤饼含水率为64%,有机质占比43%，蛋白浓缩液中蛋白质占比30%。
实施例4
实施例4与实施例2的方法不同之处在于，在污泥调配阶段，水解药剂为氧化钙，其中氧化钙的添加比例为占污泥干重的40%。
则滤饼含水率为37.4%，滤饼低位热值为800kJ/kg，有机质占比20%，蛋白浓缩液中蛋白质占比35%。
由实施例2~4可以看出，木屑作为碳基骨架材料有助于促进污泥热碱水解的深度脱水处理，同时增加滤饼的有机质占比，提高滤饼的低位热值；由实施例2与4对比可以看出，为使滤饼达到同等含水率，实施例4的氧化钙量比实施例2增加了1.7倍，木屑的添加减少了化学药剂的投入，为实际的生产运行及设备维护降低了成本。同时滤液经MVR蒸发浓缩装置后可作为液体肥，这套污泥处理系统实现了污泥全资源利用最大化。
以上所述，是结合具体的实施内容对本发明作进一步的详细说明，不能认定本发明的具体实施仅限于上述说明，对于本领域的普通技术人员，在不脱离本发明基本构思的前提下，所作的任何修改、等同替换、改进等都可视作在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种污泥热碱水解处理的方法，其特征在于：包括以下步骤，
（1）污泥调配，将污泥含水率调配至80%~90%，将调配后的污泥输送至调配釜中，添加水解药剂，水解药剂包括碱性钙盐及碳基骨架材料，碱性钙盐添加比例占污泥干重的10%~15%，碳基骨架材料添加比例占污泥干重的30%；
（2）将调配釜中调配好的污泥泵入水解反应釜中，水解温度控制在120~150℃，保温时间在30~60min；
（3）污泥闪蒸及固液分离，热水解后的污泥经过闪蒸降温后再进入固液分离装置，分离获得蛋白原液及滤饼燃料。
2.根据权利要求1所述的一种污泥热碱水解处理的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，碳基骨架材料为木屑。
3.根据权利要求2所述的一种污泥热碱水解处理的方法，其特征在于：所述木屑的粒径为0.25~0.5mm。
4.根据权利要求1所述的一种污泥热碱水解处理的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，碱性钙盐为氧化钙。
5.根据权利要求4所述的一种污泥热碱水解处理的方法，其特征在于：碱性钙盐添加比例为占污泥干重的15%。
6.根据权利要求1所述的一种污泥热碱水解处理的方法，其特征在于：碱性钙盐及碳基骨架材料于药剂混料釜中混合，所述药剂混料釜和所述调配釜温度控制在20℃ 。
7.根据权利要求1所述的一种污泥热碱水解处理的方法，其特征在于：步骤（1）中，污泥含水率调配至85%~90%；所述步骤（2）中，水解温度维持在120℃、热水解反应时间维持在60min。
8.根据权利要求1所述的一种污泥热碱水解处理的方法，其特征在于：步骤（1）、步骤（2）中，药剂混料釜、调配釜和水解反应釜均配有双桨搅拌器，搅拌转速均维持在75rpm；步骤（1）中，搅拌时间为30~40min。
9.一种污泥热碱水解处理的系统，包括污泥存储仓、药剂混料釜、MVR蒸发浓缩装置、蒸汽锅炉以及依次通过管路连接的调配釜、水解反应釜、两级闪蒸装置、固液分离装置，所述污泥存储仓、药剂混料釜分别通过管路连接调配釜，所述固液分离装置的滤液出口通过管路连接MVR蒸发浓缩装置、滤饼出口连接蒸汽锅炉，所述蒸汽锅炉的蒸汽管路连接水解反应釜的饱和蒸汽夹套。
10.根据权利要求9所述的一种污泥热碱水解处理的系统，其特征在于：所述固液分离装置为板框压滤装置、离心脱水装置或带式压滤装置；所述MVR蒸发浓缩装置通过管路连接滤液收集装置。
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