CN204727744U - 基于中压热蒸汽的连续流污泥厌氧消化预处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于中压热蒸汽的连续流污泥厌氧消化预处理装置，其通过将预热调理罐、中压蒸汽反应罐组和泄压破解罐三者结合，通过组合控制，实现连续处理，处理后的污泥或餐厨垃圾的粘度可降低50％-90％之间，同时还可将大分子物质转化为小分子物质，改变了污泥或有机垃圾的性质与结构，增加可溶性有机物的含量，可提高100％-1000％，改善了污泥和餐厨垃圾的可生物降解性能，对处理后的污泥或餐厨垃圾再进行厌氧消化时，有机质转化率提高了近50％以上，从而获得了更多的沼气，实现资源化处理。

Description

基于中压热蒸汽的连续流污泥厌氧消化预处理装置

技术领域

本实用新型属于污泥及餐厨垃圾处理技术领域，具体涉及一种基于中压热蒸汽的连续流污泥厌氧消化预处理装置。

背景技术

厌氧消化技术能够有效实现污泥或餐厨垃圾的稳定化、减量化、无害化与资源化，我国规定，10万吨/天以上规模的污水处理厂应建立污泥处理设施。厌氧消化由于可回收能源，在当今许多国家得到了广泛的应用，厌氧消化过程分为4个阶段：水解阶段、发酵阶段、产乙酸阶段和产甲烷阶段。其中水解阶段是复杂非溶解性聚合物转化为简单溶解性单体和二聚体的过程，对于含固量高的固体废物的厌氧消化，生物水解是整个过程的限速阶段，所以厌氧消化一般需要较长的停留时间和较大的消化池，以污泥为例，污泥主要是由微生物构成，进行厌氧消化所需的基质包含在细胞膜内，因此只有打破细胞壁(膜)将这些有机质释放出来，厌氧消化才能利用这部分有机质，而破壁的过程是在水解阶段完成，破壁的快慢直接制约着厌氧消化的效率和效果。

目前的处理技术主要有碱解处理、热处理、超声波处理和微波处理等方法，热处理法作为一种较为理想的处理技术，现有技术也有关于热处理水解技术的报道，如CN104271517A公开了一种用于污泥的热水解的方法和设备，该设备通过两个反应罐并控制相关工艺参数对污泥进行热水解，然而污泥粘度过高，将其直接送入反应罐无疑会增加污泥混合的难度和处理的能耗，且不易实现连续运行，对设备及管道阀门的要求高，易堵塞管道；如CN103100551A公开了一种厨余垃圾热水解方法及其装置，其在该装置罐体的顶部设有进料口，在罐体的侧壁的下部设有排料口，在罐体的侧壁的上部设有至少三个蒸汽进口；然而蒸汽入口在上部不利于蒸汽在污泥中的扩散及与污泥混合均匀，而蒸汽管道从反应罐内延伸会易造成堵塞，且检修困难。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于中压热蒸汽的连续流污泥污泥厌氧消化预处理装置，该装置可实现连续进出料，并且无需安装搅拌设备即可将污泥充分混合，热蒸汽可连续的输送至中压蒸汽反应罐中，提高了热交换率并使得热量循环回收利用。

其技术解决方案包括：

一种基于中压热蒸汽的连续流厌氧消化预处理装置，其包括中压蒸汽反应罐组和泄压破解罐，还包括预热调理罐，所述预热调理罐用于盛放待处理的物料，所述预热调理罐的侧上方设置有蒸汽入口，所述中压蒸汽反应罐组内的蒸汽通过所述蒸汽入口进入预热调理罐内，所述预热调理罐的出料口与所述中压蒸汽反应罐的进料口连通，所述中压蒸汽反应罐组的出料口与所述泄压破解罐的进料口连通；所述蒸汽反应罐组包括至少三个并列排列的蒸汽反应罐，其中，每个蒸汽反应罐的进料口均通过对应的管道与所述预热调理罐的出料口连接，每个蒸汽反应罐的出料口均通过对应的管道与所述泄压破解罐的进料口连接。

通过预热调理罐对待处理物料加热，并且在进料泵的作用下可将物料充分混合均匀，通过预热调理罐处理后的物料其粘度可降低10-30％，利于后序处理工作的进行；上述三个并列排列的蒸汽反应罐按照间歇方式运行，其整体与预热调理罐和泄压破解罐之间配合，可实现该装置的连续运行，提高处理效率。

优选的，上述预热调理罐的前方连接有预热混料罐，上述预热混料罐的顶端分别设置有物料入口端和催化剂入口端。

首先将待处理物料送入预热混料罐内，往预热混料罐内加入催化剂，再控制预热混料罐内为低温如30-50℃对待处理物料进行处理，在催化剂和低温作用下，可加速预热混料罐内的大分子溶解，为后续的预热调理罐内的处理节约时间。

优选的，每个蒸汽反应罐的进料口与预热调理罐出料口连接的管道上、与泄压破解罐进料口连接的管道上均设置有阀门。

优选的，上述蒸汽反应罐组从底部向其中注入蒸汽，上述蒸汽反应罐组顶部的蒸汽出口经过各自的出口支路连接在主管路上，上述主管路的一端与预热调理罐的蒸汽入口连接，另一端与泄压破解罐顶部的蒸汽入口连接。

优选的，上述预热调理罐进料口处连接的管道上设置有进料泵，通过上述进料泵将物料混合均匀。

本实用新型所带来的有益技术效果：

与现有技术相比，其具有以下优点：

(1)通过预热调理罐与蒸汽反应罐组之间的配合，本实用新型装置可实现连续进出料，不但提高了装置的处理能力，还大大降低设备故障率；(2)预热调理罐对待处理物料如对污泥或餐厨垃圾进行预热调理，通过预热调理罐处理后可降低污泥或餐厨垃圾粘度，利于污泥或餐厨垃圾的输送和混合；(3)本实用新型预热调理罐、中压蒸汽反应罐组和泄压破解罐均无需安装搅拌设备，预热调理罐通过进料泵实现污泥的充分混合，每个中压蒸汽反应罐通过其底部通入的蒸汽实现污泥混匀，不但降低了处理线故障率，还节省能耗，从而降低了运行费用；(4)热蒸汽可连续的输送至中压蒸汽反应罐中，热量利用率可提高5％-10％；(5)每个中压蒸汽反应罐和泄压破解罐产生的废蒸汽回用至预热调理，整个工艺流程密闭，即可节省能耗，还避免废气对环境的污染，降低二沉污染的风险；(6)预处理过程的进料、出料、温度、压力、液位等通过中控控制，自动化程度高，运行操作简单。

本实用新型预处理装置，其可将大分子物质转化为小分子物质，改变了污泥或有机垃圾的性质与结构，其经处理后的污泥或餐厨垃圾的粘度可降低50％-90％，增加可溶性有机物的含量，可提高100％-1000％，改善了污泥和餐厨垃圾的可生物降解性能，对处理后的污泥或餐厨垃圾再进行厌氧消化时，有机质转化率提高了近50％以上，从而获得了更多的沼气，实现资源化处理，废热蒸汽的循环利用，可实现节能，运行成本大大降低。

本实用新型与CN 104271517 A相比，不但可实现连续运行，还增设预热调理罐，中压蒸汽反应罐和泄压破解罐的废热蒸汽回用到预热调理罐，可提高整个系统的能源的利用，能源利用可提高10-30％。预热调理罐与多个中压蒸汽反应罐组合，还能大大提高了系统的处理能力，减少中压蒸汽反应罐的池容，从而降低压力容器的造价，同时因增加预热调理罐对污泥等有机垃圾的调理，污泥等有机垃圾的粘滞性降低30％左右，流动性改善，从而在中压蒸汽反应罐内与蒸汽更好的混合，反应更加充分，可降解的可溶性有机物含量可提高近20％，从而在后续的厌氧消化处理中产生更过的沼气，从而还避免了污泥等有机垃圾在中压蒸汽反应罐内的沉积，通过本实用新型装置和方法处理后的污泥，对比经热水解处理的污泥及未经热水解处理的污泥，厌氧消化投配率可提高50％-100％，产气量提高30％-120％，厌氧消化脱水后含固率可达30％-40％，大大提高了污泥处理的效率和效果。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步清楚、完整的说明：

图1为本实用新型预处理装置的结构示意图；

图中，1、待处理物料进料管道，2、废热蒸汽主管路，3、蒸汽注入管路，R1、预热调理罐，R2-1、R2-2、R2-3为蒸汽反应罐，R3为泄压破解罐，F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8、F9、F10、F11、F12均为阀门。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步清楚、完整的说明。

如图1所示，本实用新型，基于中压热蒸汽的连续流厌氧消化预处理装置，包括预热调理罐R1、中压蒸汽反应罐组和泄压破解罐R3，其中，中压蒸汽反应罐组包括至少三个中压蒸汽反应罐，如本实施例主要示出了并列连接的三个中压蒸汽反应罐分别为R2-1、R2-2、R2-3，预热调理罐R1的中上部设置有进料管道入口，该入口与待处理物料进料管道1相连接，待处理物料如污泥或餐厨垃圾从入口处进入预热调理罐R1中，预热调理罐与进料管道入口相对的一侧设置有蒸汽入口，蒸汽入口与废热蒸汽主管路2相连接，废热蒸汽主管路2中的废热蒸汽主要来自于R2-1、R2-2、R2-3和R3中，在预热调理罐的中下部设置有出料口，该出料口通过各自对应的管道与R2-1、R2-2、R2-3的进料口连接，预热调理罐内的处理后的物料可顺着对应的管道进入R2-1、R2-2、R2-3中；

R2-1、R2-2、R2-3呈并列设置，每个蒸汽反应罐的体积均相同，每个蒸汽反应罐均在底部开设有蒸汽注入口，通过蒸汽注入管路3向蒸汽反应罐内注入蒸汽。

蒸汽从R2-1、R2-2、R2-3的底部进入，从顶部出去，通过各自的排气管路后，最终流向废热蒸汽主管路2，从而进入预热反应罐内。

上述为了方便控制，在各个对应的管道上设置有阀门F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8、F9、F10、F11和F12来控制蒸汽流量或物料流量。

本实用新型通过将预热调理罐、中压蒸汽反应罐组和泄压破解罐三者结合，通过组合控制，实现连续处理，处理后的污泥或餐厨垃圾的粘度可降低50％-90％之间，同时还可将大分子物质转化为小分子物质，改变了污泥或有机垃圾的性质与结构，增加可溶性有机物的含量，可提高100％-1000％，改善了污泥和餐厨垃圾的可生物降解性能，对处理后的污泥或餐厨垃圾再进行厌氧消化时，有机质转化率提高了近50％以上，从而获得了更多的沼气，实现资源化处理。本实用新型装置可连续运行，可降低对设备的损害，而废热蒸汽的循环利用，可实现节能，运行成本大大降低。

下面结合具体实施例对本实用新型装置的处理方法做详细说明：

实施例1：

本实用新型装置的处理方法，具体包括以下步骤：

步骤1：将某污水厂的污泥浓缩到含水率为82％，然后将其连续输送到预热调理罐R1中，污泥的SCOD为49mg/L，粘度为7Mpas，污泥的平均粒径为47μm，在预热调理罐R1中的停留时间为30min，预热调理罐R1流出的污泥先输送30min至中压蒸汽反应罐R2-1；然后开启阀F5并关闭阀F1、F9，继续输送30min的污泥至中压蒸汽反应罐R2-2；最后，开启阀F9并关闭阀F1、F5，继续输送30min的污泥至中压蒸汽反应罐R2-3中；再开启阀门F1并关闭阀门F5、F9，按照上述步骤依次循环切换，实现预热调理罐R1的连续进出污泥；中压蒸汽反应罐R2-1、R2-2、R2-3和R3产生的废热蒸汽汇集至废热蒸汽主管路2中，然后输送至预热调理罐R1中进行循环利用，对污泥进行预热搅拌调理，调理后的污泥温度96℃；

步骤2：泵入污泥后的中压蒸汽反应罐R2-1、R2-2、R2-3中通入压力为11bar左右的中压热蒸汽，待每个中压蒸汽反应罐内的污泥温度为155℃，压力为6bar时，停止注入蒸汽，中压蒸汽反应罐R2-1、R2-2、R2-3内的反应时间为30min分钟，通入蒸汽的控制方式为：保持阀门F6和F10关闭，阀门F2开启30min；然后开启阀门F6并关闭阀门F2和F10，向中压蒸汽反应罐R2-2中通入30min蒸汽；最后，开启阀门F10并关闭阀门F2和F6，向中压蒸汽反应罐R2-3中通入30min蒸汽，依此循环；中压蒸汽反应罐R2-1、R2-2、R2-3泄压闪蒸输出污泥的控制方式为：R2-1通入蒸汽反应器30min，关闭蒸汽阀门F2时开启阀门F3，反应器R2-2和R2-3的控制同反应器R2-1；

步骤3：中压蒸汽反应罐R2-1、R2-2、R2-3内的污泥序批式注入到泄压破解罐R3中，释放蒸汽进行泄压破解处理，在R3的停留时间为40min，进一步破碎大分子物质，降低污泥的粒径，产生的废热蒸汽回到R1中。

本实施例处理后的污泥含水率约为84.5％，污泥的SCOD为475mg/L，污泥的平均粒径为9.5μm，粘度为2.89Mpas，排出处理后的液态泥浆冷却至40℃左右时进行厌氧消化，沼气产量可提高50％。

Claims (5)

1.一种基于中压热蒸汽的连续流污泥厌氧消化预处理装置，其包括中压蒸汽反应罐组和泄压破解罐，其特征在于：还包括预热调理罐，所述预热调理罐用于盛放待处理的物料，所述预热调理罐的侧上方设置有蒸汽入口，所述中压蒸汽反应罐组内的蒸汽通过所述蒸汽入口进入预热调理罐内，所述预热调理罐的出料口与所述中压蒸汽反应罐的进料口连通，所述中压蒸汽反应罐组的出料口与所述泄压破解罐的进料口连通；所述蒸汽反应罐组包括至少三个并列排列的蒸汽反应罐，其中，每个蒸汽反应罐的进料口均通过对应的管道与所述预热调理罐的出料口连接，每个蒸汽反应罐的出料口均通过对应的管道与所述泄压破解罐的进料口连接。

2.根据权利要求1所述的基于中压热蒸汽的连续流污泥厌氧消化预处理装置，其特征在于：每个蒸汽反应罐的进料口与预热调理罐出料口连接的管道上、与泄压破解罐进料口连接的管道上均设置有阀门。

3.根据权利要求1所述的基于中压热蒸汽的连续流污泥厌氧消化预处理装置，其特征在于：所述预热调理罐的前方连接有预热混料罐，所述预热混料罐的顶端分别设置有物料入口端和催化剂入口端。

4.根据权利要求1所述的基于中压热蒸汽的连续流污泥厌氧消化预处理装置，其特征在于：所述蒸汽反应罐组从底部向其中注入蒸汽，所述蒸汽反应罐组顶部的蒸汽出口经过各自的出口支路连接在主管路上，所述主管路的一端与预热调理罐的蒸汽入口连接，另一端与泄压破解罐顶部的蒸汽入口连接。

5.根据权利要求1所述的基于中压热蒸汽的连续流污泥厌氧消化预处理装置，其特征在于：所述蒸汽反应罐组包括三个并列连接的蒸汽反应罐。