CN205115246U - 一种有机废弃物能源化处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种有机废弃物能源化处理系统，该处理系统包括：调配预热罐、碱水解反应釜、闪蒸罐、固液分离设备、厌氧消化设备、脱硫提纯设备、污水处理设备、供热锅炉和干化残渣输送设备；本实用新型的有机废弃物处理系统可一次性实现有机废弃物的无害化、稳定化、减量化以及能源化处理，彻底解决有机废弃物处理问题。

Description

一种有机废弃物能源化处理系统

技术领域

本实用新型涉及一种有机废弃物处理系统，特别涉及一种有机废弃物能源化处理系统。

背景技术

城市污水处理厂在污水处理过程中会产生大量的剩余污泥以及城市生活中产生的大量餐厨垃圾等一直是处理的一大难题，常规的处理方式为填埋、焚烧、堆肥以及厌氧消化。厌氧消化主要分为好氧消化和厌氧消化，好氧消化存在能耗大、效率低等缺点。有机废弃物厌氧消化能够减少有机废弃物体积，破坏病原微生物，提高有机肥固体稳定性的同时提高沼气含量的优点。厌氧消化的最终处理效果与有机废弃物的前处理息息相关，热水解是一种有效的有机废弃物预处理技术，经过热水解处理后，微生物絮体解体，微生物细胞破碎，细胞中的有机物质(蛋白质、脂肪、碳水化合物等)释放出来并进一步降解，使有机废弃物的厌氧消化性能得到改善，从而提高了消化效率，增加甲烷产量。

专利申请公布号CN102424508A：公开了一种高效回收热能的污泥热解消化工艺及设备。以污泥为原料，以热蒸汽对水解反应釜进行加热加压，在150-180℃条件下，0.5-0.7MPa下进行水解30-90min；反应结束后的物料闪蒸降温后进行厌氧消化处理。所提及的污泥热解消化设备它包括多个并联的水解反应罐及闪蒸罐，换热器和厌氧消化池，闪蒸罐的进料口与各组水解反应器的出料口经管路相连接，闪蒸罐的出料口连接换热器，换热器的出口经管路与厌氧消化池的进料口连接，并在该段管路上接有进水管，各组水解反应器之间设有蒸汽回流管，闪蒸罐与各组水解反应器之间设有蒸汽回流管。

同时现有技术中，也有多家公司关于有机废弃物处理的介绍，如挪威Cambi公司的高温热水解技术+厌氧消化技术；法国威立雅公司的热水解技术+厌氧消化技术。

但以上技术存在如下缺点：

1)、热水解单纯作为厌氧消化的前处理过程，不具备独立的工艺可实施性；

2)、热水解温度较高，一般在150-180℃，投资和运行成本高。

3)、有机废弃物热水解降温后直接进入厌氧消化系统进行产沼，由于物料中含有无机成分较多，造成设备内结垢严重，设备磨损严重。

4)、由于热水解后的固液混合物直接进入厌氧消化系统，整个厌氧消化过程耗时约为20天左右，停留时间较长，最终导致设备投资和运行费用升高。

5)、厌氧消化后的物料通过固液分离仍然存在大量的有机废弃物，这部分有机废弃物仍需经过再次处理，否则仍然会对环境造成严重的污染。

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种可一次性实现城镇污水处理厂有机废弃物的无害化、稳定化、减量化、以及能源化的处理系统。本实用新型主要实现热碱水解+固液分离+厌氧消化工艺，碱性热水解使有机废弃物絮体和有机废弃物中微生物细胞壁破坏，使有机物、蛋白质等溶解进入液相，并进一步降解为小分子物质，从而保证了水解液的良好脱水性以及固液分离后上清液中可溶性COD含量，脱水后得到上清液进行厌氧消化产沼，和常规的热水解后直接将水解液进行厌氧消化再进行固液分离相比，停留时间短，效率高，节约占地，节约投资成本，节约运行成本，同时避免设备运行过程中的腐蚀、结垢问题。固液分离后得到的固体残渣在热碱水解过程中实现了无害化、稳定化和减量化处理，含水率为25％-40％，可作为绿化土、填埋覆土或者绿化用肥料使用。

本实用新型采用的技术方案为：

一种有机废弃物(餐厨垃圾、污泥)能源化处理系统，包括：调配预热罐、碱水解反应釜、闪蒸罐、固液分离设备、厌氧消化设备、脱硫提纯设备、污水处理设备、供热锅炉和干化残渣输送设备；所述的调配预热罐、碱水解反应釜、闪蒸罐、固液分离设备通过管道依次连接，所述碱水解反应釜设有换热装置，所述固液分离设备的干化残渣出口端下方设置有干化残渣输送设备，所述固液分离设备的滤液出口端通过管道与厌氧消化设备连接，所述厌氧消化设备的沼气出口端通过管道与脱硫提纯设备连接，所述脱硫提纯设备的沼气出口端通过管道与供热锅炉连接；所述供热锅炉的蒸汽出口端分别通过管道与调配预热罐和碱水解反应釜的换热装置连接，所述厌氧消化设备的废水出口端通过管道与污水处理设备连接，污水处理设备的出口端通过两支管道分别与调配预热罐的工艺水入口端和市政管网连接。

进一步，所述的闪蒸罐的蒸汽出口管通过管道与调配预热罐连接。

进一步，所述碱水解反应釜的换热装置的出口端通过管道与供热锅炉连接。

进一步，所述闪蒸罐为一级或者二级闪蒸罐。

进一步，所述的固液分离设备为离心机、板框压滤机中的一种。更优选地，所述的固液分离设备为带有加热装置的板框压滤机。

进一步，所述干化残渣输送设备为无轴螺旋输送机、皮带机、或者链条输送机。

有机废弃物通过无轴螺旋、双轴螺旋、柱塞泵或者螺杆泵中的一种或者两个组合使用，输送至调配预热罐内，在调配预热罐内实现有机废弃物、水以及碱性水解药剂(如氧化钙、氢氧化钠或氧化镁中的一种或者几种)的均匀混合，调配预热罐内混合后的物料利用闪蒸罐产生的蒸汽余热和供热锅炉供给的一次蒸汽进行预热，升温至30-99℃；

在调配预热罐预热后的物料通过螺杆泵、泥浆泵或者柱塞泵中的一种将物料输送进入碱水解反应釜内；在碱水解反应釜内通过直接加热或者换热装置间接加热的方式，将物料升温至100-140℃；并在该温度条件下停留90-120min；反应过程中间接加热方式产生的蒸汽冷凝水收集后输送回到锅炉房进行水分和热源的回收利用；

水解后的物料通过碱水解反应釜内自身压力、螺杆泵、离心泵或者泥浆泵中的一种将物料输送进入闪蒸罐内，通过一级或者二级闪蒸将物料降温至50-100℃，闪蒸过程中产生的蒸汽回用至调配预热罐内，实现热量的回收。

闪蒸降温后的物料通过螺杆泵、柱塞泵、泥浆泵或者气压输送中的一种或者两种方式配合使用，将物料输送进入固液分离设备中进行固液分离；

固液分离设备可以是离心机、不带加热装置的板框压滤机或者带加热装置的板框压滤机，将水解液实现固液分离，分离后的干化残渣含水率可达到25-40％，甚至最终干化至10％；干化残渣通过干化残渣输送设备如无轴螺旋输送机或者皮带机输送外运，进行资源化利用工序；分离获得的上清液COD在30000-200000mg/L，通过泵送进入厌氧消化设备进行厌氧产沼；

厌氧消化产生的沼气通过脱硫提纯设备脱硫提纯后输送进入锅炉产生蒸汽，用于调配预热罐以及碱水解反应釜内物料的直接或间接蒸汽加热。

厌氧消化设备产沼后剩余的废水通过污水处理设备处理后其中一部分水回用至调配预热罐内，剩余的部分达标排放。

本实用新型所具有的有益效果：

1)、本实用新型的有机废弃物处理系统可一次性实现有机废弃物的无害化、稳定化、减量化以及能源化处理，彻底解决有机废弃物处理问题。

2)、本实用新型在碱水解反应釜中进行热碱水解处理，通过化学手段对有机废弃物絮体以及有机废弃物微生物细胞进行破坏和分解，使有机废弃物中的有机物溶解进入液相，水解液经固液分离设备分离后得到的上清液进入厌氧消化设备产沼，提高了厌氧消化效率。经固液分离设备分离后的固相在热碱水解过程中实现了有机废弃物无害化、稳定化和减量化处理。彻底解决了有机废弃物的处理处置难题。

3)、本实用新型通过固液分离设备分离后获得的干化残渣残渣，含水率可降低至25-40％，实现减量75％以上，可直接进行资源化利用，不会对环境造成二次污染。

4)、本实用新型经固液分离设备分离后的含蛋白上清液进入厌氧消化设备产生沼气，由于在水解过程中已经实现了有机物的分解，并将大分子物质降解为小分子物质，有利于厌氧菌的消化吸收，其消化处理时间可由常规泥水混合消化的20-30天缩短为7天，极大提升了消化效率；由于消化时间的缩短，厌氧消化设备规模可减小为常规设备的约1/4，降低了投资成本。

5)、本实用新型将经固液分离设备分离后的上清液厌氧消化，由于不存在泥沙等有机废弃物物质，有效避免了物料对厌氧消化设备腐蚀和磨损。同时避免了泥沙等固相物质在设备内的沉积及清理难题。

6)、本实用新型经厌氧消化设备处理后产生的沼气可转化为热源用于有机废弃物调配预热罐、碱水解反应釜的热量需求，配合系统内部余热回用，可实现系统内的热源平衡。

附图说明

图1为本实用新型有机废弃物能源化处理系统的结构示意图。

图1中，1为调配预热罐；2为碱水解反应釜；3为闪蒸罐；4为固液分离设备；5为干化残渣输送设备；6为厌氧消化设备；7为脱硫提纯设备；8为供热锅炉；9为污水处理设备。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不限定本实用新型的保护范围。

实施例1

如图1所示，一种有机废弃物能源化处理系统，包括：调配预热罐1、碱水解反应釜2、闪蒸罐3、固液分离设备4、厌氧消化设备6、脱硫提纯设备7、污水处理设备9、供热锅炉8和干化残渣输送设备5；所述的调配预热罐1、碱水解反应釜2、闪蒸罐3、固液分离设备4通过管道依次连接，所述的闪蒸罐3的蒸汽出口管通过管道与调配预热罐1连接；所述碱水解反应釜2设有换热装置，所述水解反应釜2的换热装置的出口端通过管道与供热锅炉8连接；所述固液分离设备4的干化残渣出口端下方设置有干化残渣输送设备5，所述固液分离设备4的滤液出口端通过管道与厌氧消化设备6连接，所述厌氧消化设备6的沼气出口端通过管道与脱硫提纯设备7连接，所述脱硫提纯设备7的沼气出口端通过管道与供热锅炉8连接；所述供热锅炉8的蒸汽出口端分别通过管道与调配预热罐1和碱水解反应釜2的换热装置连接，所述厌氧消化设备6的废水出口端通过管道与污水处理设备9连接，污水处理设备9的出口端通过两支管道分别与调配预热罐1的工艺水入口端和市政管网连接。

上述提及的闪蒸罐3为二级闪蒸罐。

有机废弃物通过螺杆泵输送至调配预热罐1内，在调配预热罐1内实现有机废弃物(1吨含水率80％的有机废弃物)、水(0.32吨工艺水)以及碱性水解药剂(0.04吨氧化钙)的均匀混合，调配预热罐1内混合后的物料利用闪蒸罐3产生的二次蒸汽余热和供热锅炉8供给的一次蒸汽进行预热，升温至70℃；

在调配预热罐1预热后的物料通过柱塞泵将物料输送进入碱水解反应釜2内；在碱水解反应釜2内通过换热装置间接加热方式，将物料升温至120℃；并在该温度条件下停留100min；反应过程中产生的蒸汽冷凝水收集后输送回到供热锅炉8进行水分和热源的回收利用；

水解后的物料通过碱水解反应釜2内自身压力将物料输送进入闪蒸罐3内，通过二级闪蒸将物料降温装置65℃，闪蒸过程中产生的蒸汽(0.11吨)回用至调配预热罐1内，实现热量的回收。

闪蒸降温后的物料通过螺杆泵将物料输送进入固液分离设备4中进行固液分离；

固液分离设备4为板框压滤机，将水解液实现固液分离，分离后的干化残渣含水率可达到35％，干化残渣通过干化残渣输送设备5如皮带机输送外运，进行资源化利用工序；分离获得的上清液COD在60000mg/L，通过泵送进入厌氧消化设备6进行厌氧产沼；

厌氧消化产生的沼气通过脱硫提纯设备7脱硫提纯后输送进入锅炉产生蒸汽，用于调配预热罐1直接蒸汽加热以及水解反应釜2内物料的间接蒸汽加热。

厌氧消化产沼后剩余的废水通过污水处理设备9处理后其中一部分水会用至调配预热罐1内，剩余的部分达标排放。

Claims (7)

1.一种有机废弃物能源化处理系统，其特征在于：包括：调配预热罐、碱水解反应釜、闪蒸罐、固液分离设备、厌氧消化设备、脱硫提纯设备、污水处理设备、供热锅炉和干化残渣输送设备；所述的调配预热罐、碱水解反应釜、闪蒸罐、固液分离设备通过管道依次连接，所述碱水解反应釜设有换热装置，所述固液分离设备的干化残渣出口端下方设置有干化残渣输送设备，所述固液分离设备的滤液出口端通过管道与厌氧消化设备连接，所述厌氧消化设备的沼气出口端通过管道与脱硫提纯设备连接，所述脱硫提纯设备的沼气出口端通过管道与供热锅炉连接；所述供热锅炉的蒸汽出口端分别通过管道与调配预热罐和碱水解反应釜的换热装置连接，所述厌氧消化设备的废水出口端通过管道与污水处理设备连接，污水处理设备的出口端通过两支管道分别与调配预热罐的工艺水入口端和市政管网连接。

2.根据权利要求1所述一种有机废弃物能源化处理系统，其特征在于：所述的闪蒸罐的蒸汽出口管通过管道与调配预热罐连接。

3.根据权利要求1所述一种有机废弃物能源化处理系统，其特征在于：所述碱水解反应釜的换热装置的出口端通过管道与供热锅炉连接。

4.根据权利要求1所述一种有机废弃物能源化处理系统，其特征在于：所述闪蒸罐为一级或者二级闪蒸罐。

5.根据权利要求1所述一种有机废弃物能源化处理系统，其特征在于：所述的固液分离设备为离心机、板框压滤机中的一种。

6.根据权利要求5所述一种有机废弃物能源化处理系统，其特征在于：所述的固液分离设备为带有加热装置的板框压滤机。

7.根据权利要求1所述一种有机废弃物能源化处理系统，其特征在于：所述干化残渣输送设备为无轴螺旋输送机、皮带机、或者链条输送机。