CN113087364A - 一种污泥热水解和焚烧耦合系统的氮中和工艺 - Google Patents

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Abstract

一种污泥热水解和焚烧耦合系统的氮中和工艺，步骤如下：将污泥在浆化罐内进行调质，之后进入热水解罐，通入高温蒸汽进行热水解处理，泄压后，高含氨气体进入收集罐被收集，污泥固液混合物进入消化池，加碱调节pH，之后进入氨吹脱装置进行脱氨，高含氨气体进入收集罐；污泥进行高干度脱水，低氮高碳源污水进行污水处理，干污泥进入焚烧系统焚烧；焚烧系统焚烧干污泥产生的含氮气体与来自收集罐的高含氨气体一起进入烟气脱硝‑氮中和反应室进行氮中和反应，污泥热水解产生的高浓度恶臭气体在高温条件下降解，同时焚烧系统焚烧产生的余热被用于烟气脱硝‑氮中和反应室。本发明实现污泥处理系统的氮中和，并同步实现余热回收。

Description

一种污泥热水解和焚烧耦合系统的氮中和工艺
技术领域
本发明属于污泥处理与资源化技术领域，具体涉及一种污泥热水解和焚烧耦合系统的氮中和工艺。
背景技术
在污泥处理中，污泥热水解技术已经非常成熟，其工作原理是将脱水污泥(一般含水率在85％～90％左右)和温度为150～260℃、压力为1.4～2.6MPa的饱和蒸汽加入密闭的反应釜，通过蒸汽对污泥进行间接加热，使污泥菌胶团、内部微生物和有机物水解破壁，从而使细胞失活，同时胞内部分有机物如蛋白质和多糖等，得以释放并进入上清液。一般浆化装备是污泥从料仓柱塞泵提升至浆化装备，在浆化装备中利用闪蒸蒸汽加热浆化至70～80℃，然后泵送至热水解反应罐。
浆化装备运行时为连续进料、连续出料，反应罐产生的闪蒸蒸汽通过浆化装备内部分配管和阀门通至浆化装备的不同部位。在浆化装置内部，通过压力表、安全阀、安全水封等动态调整保证浆化装备内的压力安全。热水解反应罐是利用锅炉蒸汽加热至130～150℃，保压一段时间后泄压，泄压蒸汽进入闪蒸蒸汽罐后再进入浆化装备预热生泥，泄压后反应罐内的污泥通过出浆泵排至热交换器。热水解反应罐一个周期为90min，分为进泥(15min)、加热(15min)、保压(30min)、泄压(15min)、排泥(15min)5个过程，各反应罐可联动工作。
然而，目前针对污水处理厂产生的大量污泥，通过焚烧系统进行处理，焚烧系统NOX的环境治理压力非常巨大，药剂投加量非常巨大，污泥处理中，仍无法较好的解决氮、氨的处理问题，污泥处理能耗大、成本高的问题仍然存在。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种污泥热水解和焚烧耦合系统的氮中和工艺，本发明立足于原有污水处理厂热水解工艺和焚烧工艺的基础上，进行工艺参数调整和设备改造，减免氨水等药剂的大量投入，既解决了废水中除氮难的问题，又解决了焚烧系统中脱硝药剂量大的问题。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种污泥热水解和焚烧耦合系统的氮中和工艺，包括如下步骤：
(1)将脱水后的污泥在浆化罐内进行调质，之后进入热水解罐，通入高温蒸汽进行热水解处理；
(2)热水解处理后经热水解罐和闪蒸罐泄压后，产生高含氨气体进入收集罐被收集，热水解处理后的污泥固液混合物进入消化池；
(3)在消化池内加碱调节pH，之后进入氨吹脱装置进行脱氨，产生的高含氨气体进入收集罐；
氨吹脱之后的污泥进行高干度脱水，产生的低氮高碳源污水进行污水处理，产生的干污泥进入焚烧系统焚烧；
(4)焚烧系统焚烧干污泥产生的含氮气体与来自收集罐的高含氨气体一起进入烟气脱硝-氮中和反应室进行氮中和反应，污泥热水解产生的高浓度恶臭气体在高温条件下降解，同时焚烧系统焚烧产生的余热被用于烟气脱硝-氮中和反应室。
进一步地，所述污泥来自城镇污水处理厂的污泥。
进一步地，步骤(1)所述污泥在浆化罐中进行调质，使污泥含固率在8％-10％。
进一步地，步骤(1)所述热水解罐内通入180-200℃的蒸汽。
进一步地，步骤(1)所述热水解罐进行两次加压，第一次加压范围在1Mpa-2Mpa，污泥温度超过100℃且压力超过1Mpa后，压力保持时间为60min-80min，然后均匀泄压至常压；
期间不开盖，进行第二次加压，加压至2.4Mpa-2.6Mpa，压力保持时间为25-35min，然后均匀泄压至常压。
进一步地，步骤(3)所述消化池内加碱调节至pH＝12-14，搅拌时间≥2小时，静置时间≤1小时，之后进入氨吹脱装置。
进一步地，步骤(4)所述烟气脱硝-氮中和反应室在850℃-1200℃条件下进行中和反应。
进一步地，所述氨吹脱装置是以高速旋转的内筒体结构为主要框架，内筒体内为负压，所述氨吹脱装置顶部设有出气孔，下部设有固液混合物出口，所述氨吹脱装置的上部设有蜂窝状的填料层，高含氨气体通过所述填料层后降低气体含水率，经所述出气孔进入收集罐。
进一步地，所述氨吹脱装置转速为10000～30000r/min。
进一步地，所述氨吹脱装置的固液混合物出口设有检测口，若总氮含量≥80mg/L将重复进行氨吹脱步骤，检测合格后再进入高干度脱水步骤。
本发明在原有热水解工艺的基础上进行改造，增强热水解中氨氮的释放，并根据氨吹脱的内筒体设计结构增强氨吹脱效率，促进N的释放，并完成高含氨废气与NOX的废气氮中和工艺，使高含氨废气来替代氨水中的-3价态的N，与NOX中和，生成无害化气体N2经过排放口排出。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、改变传统热水解只为破壁而设定的压力和时间调节参数，在破壁基础上增强污泥中蛋白质的分解，使N元素以废气形式大量释放，形成高含氨气体进行收集，并配套焚烧装置，将焚烧产生的氮氧化物与高含氨气体中和，形成氨价态变化的同时，消除N污染，达到一举多得的效果。
2、N元素以气态形式中和后，在水中和污泥中的N元素含量少，经脱水后，进入污水处理厂的主要污染物以高碳低氮的废水为主，为污水处理厂补充碳源。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图；
图2为本发明氨吹脱装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
本发明提供一种污泥热水解和焚烧耦合系统的氮中和工艺，图1为本发明的工艺流程示意图，对传统热水解工艺和传统污泥焚烧脱硝工艺进行改造，达到氮中和的效果并达到资源化利用。
城镇污水处理厂污泥经过脱水后，进入传统热水解工艺，首先浆化罐进行调质，污泥含固率＝10％时进入热水解罐，通入180-200℃蒸汽进入热水解罐，具体步骤如下：
第一步：热水解罐首次加压范围在1.5Mpa，污泥温度超过100℃后且压力超过1Mpa后，压力保持时间约为80min，然后均匀泄压至常压；期间不开盖，继续加压至2.6Mpa，加压时间30min，经闪蒸罐迅速泄压后产生高含氨并伴随恶臭气体，进入高含氨气体收集罐收集；
第二步：污泥迅速破壁后的固液混合物进入消化池，加碱调节至pH＝14，并进行氨吹脱，产生的高含氨气体进入高含氨气体收集罐，产生的低氮高碳源污水进入污水处理厂补充碳源；含水率40％干污泥进入焚烧系统。
第三步：焚烧烟气产生的NOx与收集的高含氨气体在烟气脱硝-氮中和反应室在1100℃条件下进行氮中和反应，同时污泥热水解产生的高浓度恶臭气体在高温条件下降解。
作为优选的技术方案，消化池中加碱调节至pH＝14，搅拌时间为3小时，静置时间1小时，进入固液混合物氨吹脱装置。
作为优选的技术方案，如图2所示，氨吹脱装置是以高速旋转的内筒体结构为主要框架，内筒体内为负压，氨吹脱装置顶部设有出气孔，下部设有固液混合物出口，氨吹脱装置的上部设有蜂窝状的填料层，高含氨气体通过所述填料层后降低气体含水率，经出气孔进入收集罐，氨吹脱装置转速为10000～30000r/min，氨吹脱装置的固液混合物出口设有检测口，若总氮含量≥80mg/L将重复进行氨吹脱步骤，检测合格后再进入高干度脱水步骤。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种污泥热水解和焚烧耦合系统的氮中和工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将脱水后的污泥在浆化罐内进行调质，之后进入热水解罐，通入高温蒸汽进行热水解处理；
(2)热水解处理后经热水解罐和闪蒸罐泄压后，产生高含氨气体进入收集罐被收集，热水解处理后的污泥固液混合物进入消化池；
(3)在消化池内加碱调节pH，之后进入氨吹脱装置进行脱氨，产生的高含氨气体进入收集罐；
氨吹脱之后的污泥进行高干度脱水，产生的低氮高碳源污水进行污水处理，产生的干污泥进入焚烧系统焚烧；
(4)焚烧系统焚烧干污泥产生的含氮气体与来自收集罐的高含氨气体一起进入烟气脱硝-氮中和反应室进行氮中和反应，污泥热水解产生的高浓度恶臭气体在高温条件下降解，同时焚烧系统焚烧产生的余热被用于烟气脱硝-氮中和反应室。
2.根据权利要求1所述的一种污泥热水解和焚烧耦合系统的氮中和工艺，其特征在于，所述污泥来自城镇污水处理厂的污泥。
3.根据权利要求1所述的一种污泥热水解和焚烧耦合系统的氮中和工艺，其特征在于，步骤(1)所述污泥在浆化罐中进行调质，使污泥含固率在8％-10％。
4.根据权利要求1所述的一种污泥热水解和焚烧耦合系统的氮中和工艺，其特征在于，步骤(1)所述热水解罐内通入180-200℃的蒸汽。
5.根据权利要求4所述的一种污泥热水解和焚烧耦合系统的氮中和工艺，其特征在于，步骤(1)所述热水解罐进行两次加压，第一次加压范围在1Mpa-2Mpa，污泥温度超过100℃且压力超过1Mpa后，压力保持时间为60min-80min，然后均匀泄压至常压；
期间不开盖，进行第二次加压，加压至2.4Mpa-2.6Mpa，压力保持时间为25-35min，然后均匀泄压至常压。
6.根据权利要求1所述的一种污泥热水解和焚烧耦合系统的氮中和工艺，其特征在于，步骤(3)所述消化池内加碱调节至pH＝12-14，搅拌时间≥2小时，静置时间≤1小时，之后进入氨吹脱装置。
7.根据权利要求1所述的一种污泥热水解和焚烧耦合系统的氮中和工艺，其特征在于，步骤(4)所述烟气脱硝-氮中和反应室在850℃-1200℃条件下进行中和反应。
8.根据权利要求1所述的一种污泥热水解和焚烧耦合系统的氮中和工艺，其特征在于，所述氨吹脱装置是以高速旋转的内筒体结构为主要框架，内筒体内为负压，所述氨吹脱装置顶部设有出气孔，下部设有固液混合物出口，所述氨吹脱装置的上部设有蜂窝状的填料层，高含氨气体通过所述填料层后降低气体含水率，经所述出气孔进入收集罐。
9.根据权利要求8所述的一种污泥热水解和焚烧耦合系统的氮中和工艺，其特征在于，所述氨吹脱装置转速为10000～30000r/min。
10.根据权利要求8所述的一种污泥热水解和焚烧耦合系统的氮中和工艺，其特征在于，所述氨吹脱装置的固液混合物出口设有检测口，若总氮含量≥80mg/L将重复进行氨吹脱步骤，检测合格后再进入高干度脱水步骤。
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