專利名稱：一種污泥催化熱水解處理方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于污泥處理技術(shù)領(lǐng)域，并涉及一種污泥的處理方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種污泥催化熱水解處理方法及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
脫水污泥是污水處理過程中產(chǎn)生的主要副產(chǎn)物，其不僅含豐富的水分、有機物和微生物，而且含有重金屬等多種可導(dǎo)致環(huán)境污染的有害物質(zhì)，因此污泥的不當處理很有可能造成二次環(huán)境污染。為避免上述問題的發(fā)生，目前已陸續(xù)研發(fā)出一些污泥處理方法和裝置，以期望降低污泥中的有害物質(zhì)含量，并通過污泥處理對其進行二次回收利用。其中，對污泥進行熱水解處理是一種有效的污泥處理手段。現(xiàn)有的污泥熱水解處理方法主要存在以下不足:(1)均采用高壓飽和蒸汽加熱污泥，并通常在高于190°C的高溫條件下進行長時間的水解反應(yīng)。這種處理方式下，加熱污泥和高壓設(shè)備泄壓均耗用較長時間，導(dǎo)致整個污泥熱水解處理的耗時長、效率較低，而且造成整個處理過程的運行成本較高。(2)對待處理污泥的含水率有特定要求，在進行熱水解處理前需對污泥進行脫水、漿化、預(yù)熱等預(yù)處理，使得運行成本進一步提高、處理效率也受到了極大的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)中的污泥熱水解處理方法的能耗大、耗時長且處理效率低而導(dǎo)致運行成本高的缺陷，提供一種能耗小、處理效率高且運行成本低的污泥催化熱水解處理方法。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn):提供一種污泥催化熱水解處理方法，所述方法包括:S1:將催化劑和含水率為75-97%的污泥注入反應(yīng)釜內(nèi)；S2:向所述反應(yīng)釜內(nèi)注入0.5 2.5MPa的飽和蒸汽，經(jīng)過30 60分鐘反應(yīng)后獲得熱水解后的泥漿。在本發(fā)明中，在熱力和壓力的作用下，污泥中的有機高分子結(jié)構(gòu)、膠狀體等固相物質(zhì)的持水結(jié)構(gòu)被有效破壞，使污泥由初始的粘稠固態(tài)轉(zhuǎn)化為流動性很好的液態(tài)泥漿。加入催化劑后，污泥的臭氣濃度大幅下降，尾氣處理負荷大幅降低；脫除液的可生化性大幅提高，總氮含量大幅下降，可作為污水廠的碳源使用；另外，高溫?zé)崴馓幚砜蓮氐讱缥勰嘀械募毦筒≡w，實現(xiàn)污泥的無害化。經(jīng)熱水解處理后，污泥的持水結(jié)構(gòu)被破壞，污泥中的結(jié)合水被釋放出來，脫水性能大為改善，為后續(xù)脫水處理創(chuàng)造有利條件；同時，污泥所含的微生物解體，微生物細胞的有機質(zhì)充分釋放出來并進一步水解，污泥中固體有機物的溶解和水解，使污泥的厭氧消化性能大為改善，為后續(xù)的厭氧消化處理創(chuàng)造有利條件。在上述污泥催化熱水解處理方法中，在所述步驟SI中向反應(yīng)釜內(nèi)注入污泥的含水率為75 89%。 在上述污泥催化熱水解處理方法中，在所述步驟SI中向反應(yīng)釜內(nèi)注入污泥的含水率為80 85%。在上述污泥催化熱水解處理方法中，在所述步驟S2中，向反應(yīng)釜內(nèi)注入1.0
2.2Mpa的飽和蒸汽。在上述污泥催化熱水解處理方法中，在所述步驟S2中，向反應(yīng)釜內(nèi)注入1.4
1.9Mpa的飽和蒸汽。在上述污泥催化熱水解處理方法中，在所述步驟SI中，所述反應(yīng)釜內(nèi)部裝有攪拌裝置；所述方法還包括在注入所述飽和蒸汽前啟動所述攪拌裝置攪拌污泥。優(yōu)選地，所述方法還包括在注入飽和蒸汽前預(yù)先攪拌0-5分鐘，使污泥與催化劑混合均勻。攪拌操作可促進污泥與飽和蒸汽的充分接觸，使得處理過程中熱傳質(zhì)更快、污泥的熱水解反應(yīng)更完全。另外說明的是，雖然此處以及后續(xù)實施例中均在注入飽和蒸汽前啟動攪拌裝置，但攪拌裝置的使用控制并不受限于此方式。換言之，還可在注入污泥的過程中、注入催化劑的過程中或在開始注入飽和蒸汽后啟動攪拌裝置。在上述污泥催化熱水解處理方法中，在所述步驟S2中，經(jīng)過30 40分鐘反應(yīng)后獲得熱水解后的泥漿。在上述污泥催化熱水解處理方法中，所述催化劑包括但不限于以下化合物中的至少一種:氫氧化鈉、氧化鈣、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈣和氫氧化鎂。雖然以下均結(jié)合上述催化劑對本發(fā)明進行詳細解釋與說明，但應(yīng)該理解的是，本發(fā)明可使用的催化劑類型并不受限于上述特定示例；在不違背本發(fā)明精神和范圍的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員對所用催化劑做出的任何更替、調(diào)整或等同替換均包含在本發(fā)明所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。在上述污泥催化熱水解處理方法中，在所述步驟S2中，所述催化劑與污泥的質(zhì)量比為1: 100 1: 10。在上述污泥催化熱水解處理方法中，在所述步驟SI中，將氧化鈣和含水率為80-83%的污泥 注入反應(yīng)釜內(nèi)；在所述步驟S2中，向反應(yīng)釜內(nèi)注入1.6Mpa的飽和蒸汽，經(jīng)過40-50分鐘反應(yīng)后獲得水解后的污泥。在上述污泥催化熱水解處理方法中，所述方法還包括排汽泄壓并排出所述泥漿。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供上述污泥催化熱水解處理方法在處理有機固體廢棄物中的應(yīng)用。實施本發(fā)明可獲得以下有益效果:(I)本發(fā)明的熱水解處理方法適用于多種含水率的污泥，且無需在熱水解反應(yīng)前對污泥進行任何預(yù)處理；(2)加入催化劑可使污泥熱水解更完全，臭氣濃度下降、泥漿中總氮含量降低，有利于后續(xù)處理的開展；(3)與現(xiàn)有技術(shù)中未使用催化劑的熱水解處理方法相比，加入催化劑可使熱水解處理時間縮短30%以上，處理效率明顯提高，而且處理時間的縮短有利于降低能耗、控制運行成本，便于將該方法應(yīng)用于大批量的污泥處理；(4)本發(fā)明的污泥處理方法還適用于處理有機固體廢棄物。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的污泥催化熱水解處理方法的流程圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖和具體實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖1所示，本發(fā)明提供了一種污泥催化熱水解處理方法，該方法采用催化劑和
0.5-2.5MPa的飽和蒸汽對含水率為75-97 %的污泥進行熱水解處理，持續(xù)注入飽和蒸汽30-60分鐘后可使初始的粘稠狀污泥轉(zhuǎn)化為流動性強、含氮量低、便于脫水處理的液態(tài)泥漿。應(yīng)該說明的是，為提高加熱速度且因此進一步提高處理效率，本發(fā)明優(yōu)選使用臥式構(gòu)造的反應(yīng)釜；在該類型反應(yīng)裝置中，使用同等壓力的飽和蒸汽時熱傳質(zhì)速度更快且效率更高，因而反應(yīng)釜內(nèi)污泥的熱水解反應(yīng)也更為迅速。以下的具體實施例也均結(jié)合臥式反應(yīng)釜(在實施例中簡稱為反應(yīng)釜)展開詳細描述。但本發(fā)明并不限于使用這一構(gòu)造的反應(yīng)裝置，任何采用其他構(gòu)造的熱水解反應(yīng)裝置的變形和等同替換均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。以下將結(jié)合具體實施例進一步詳細說明本發(fā)明的污泥催化熱水解處理方法。實施例1:將40kg氫氧化鉀和I噸含水率為80-83%的污泥注入反應(yīng)釜，關(guān)閉反應(yīng)釜進料口，并啟動反應(yīng)釜內(nèi)的攪拌裝置；向反應(yīng)釜內(nèi)注入1.6MPa的飽和蒸汽，對反應(yīng)釜內(nèi)混合有氫氧化鉀的污泥進行加熱；經(jīng)40-50分鐘反應(yīng)后停止注入飽和蒸汽，打開泄壓閥開始排汽泄壓，當反應(yīng)釜內(nèi)的壓力降至0.05MPa以下時打開排料閥，排出熱水解處理得到的泥漿，此時完成對含水率為80-83%的污泥的催化熱水解處理。在排出的泥漿冷卻后對其進行脫水處理，得到脫除液和含水率為40-42%的脫水泥餅。

實施例2:將30kg氫氧化鈉和I噸含水率為75-80%的污泥注入反應(yīng)釜，關(guān)閉反應(yīng)釜進料口，并啟動反應(yīng)釜內(nèi)的攪拌裝置，勻速攪拌I分鐘使氫氧化鈉與污泥混合均勻；向反應(yīng)釜內(nèi)注A 1.6-1.9MPa的飽和蒸汽，對反應(yīng)釜內(nèi)混合有氫氧化鈉的污泥進行加熱；經(jīng)40-50分鐘反應(yīng)后停止注入飽和蒸汽，打開泄壓閥開始排汽泄壓，當反應(yīng)釜內(nèi)的壓力降至0.05MPa以下時打開排料閥，排出熱水解處理得到的泥漿，此時完成對含水率為75-80%的污泥的催化熱水解處理。在排出的泥漿冷卻后對其進行脫水處理，得到脫除液和含水率為40-45%的脫水泥餅。實施例3:將IOkg氫氧化鎂和I噸含水率為83-88%的污泥注入反應(yīng)釜，關(guān)閉反應(yīng)釜進料口，并啟動反應(yīng)釜內(nèi)的攪拌裝置，勻速攪拌3分鐘使氫氧化鎂與污泥混合均勻；向反應(yīng)釜內(nèi)注A 1.0-1.3MPa的飽和蒸汽，對反應(yīng)釜內(nèi)混合有氫氧化鎂的污泥進行加熱；經(jīng)45-50分鐘反應(yīng)后停止注入飽和蒸汽，打開泄壓閥開始排汽泄壓，當反應(yīng)釜內(nèi)的壓力降至0.05MPa以下時打開排料閥，排出熱水解處理得到的液態(tài)泥漿，此時完成對含水率為83-88%的污泥的催化熱水解處理。在排出的泥漿冷卻后對其進行脫水處理，得到脫除液和含水率為41-45%的脫水泥餅。實施例4:將25kg碳酸鈉和I噸含水率為85-89%的污泥注入反應(yīng)釜，關(guān)閉反應(yīng)釜進料口，并啟動反應(yīng)釜內(nèi)的攪拌裝置，勻速攪拌5分鐘使碳酸鈉與污泥混合均勻；向反應(yīng)釜內(nèi)注入
0.5-0.9MPa的飽和蒸汽，對反應(yīng)釜內(nèi)混合有碳酸鈉的污泥進行加熱；經(jīng)50-60分鐘反應(yīng)后停止注入飽和蒸汽，打開泄壓閥開始排汽泄壓，當反應(yīng)釜內(nèi)的壓力降至0.05MPa以下時打開排料閥，排出熱水解處理得到的液態(tài)泥漿，此時完成對含水率為85-89%的污泥的催化熱水解處理。在排出的泥漿冷卻后對其進行脫水處理，得到脫除液和含水率為55-60%的脫水泥餅。實施例5:將30kg碳酸氫鈉、5kg氧化I丐和I噸含水率為90_97%的污泥注入反應(yīng)爸,關(guān)閉反應(yīng)釜進料口，并啟動反應(yīng)釜內(nèi)的攪拌裝置，勻速攪拌3分鐘使碳酸氫鈉和氧化鈣與污泥混合均勻；向反應(yīng)釜內(nèi)注入1.9-2.2MPa的飽和蒸汽，對反應(yīng)釜內(nèi)混合有碳酸氫鈉和氧化鈣的污泥進行加熱；經(jīng)35-40分鐘反應(yīng)后停止注入飽和蒸汽，后打開泄壓閥開始排汽泄壓，當反應(yīng)釜內(nèi)的壓力降至0.05MPa以下時打開排料閥，排出熱水解處理得到的液態(tài)泥漿，此時完成對含水率為90-97%的污泥的催化熱水解處理。在排出的泥漿冷卻后對其進行脫水處理，得到脫除液和含水率為33-36%的脫水泥餅。實施例6:將50kg氫氧化鈉、50kg氫氧化鎂和I噸含水率為80_85%的污泥注入反應(yīng)爸,關(guān)閉反應(yīng)釜進料口，并啟動反應(yīng)釜內(nèi)的攪拌裝置；向反應(yīng)釜內(nèi)注入1.3-1.4MPa的飽和蒸汽，對反應(yīng)爸內(nèi)混合有氫氧化鈉和氫氧化鎂的污泥進行加熱；經(jīng)30-35分鐘反應(yīng)后停止注入飽和蒸汽，打開泄壓閥開始排 汽泄壓，當反應(yīng)釜內(nèi)的壓力降至0.05MPa以下時打開排料閥，排出熱水解處理得到的液態(tài)泥漿，此時完成對含水率為80-85%的污泥的催化熱水解處理。在排出的泥漿冷卻后對其進行脫水處理，得到脫除液和含水率為30-35%的脫水泥餅。實施例7:將25kg氫氧化H25kg氫氧化鉀和I噸含水率為80_85 %的污泥注入反應(yīng)爸,關(guān)閉反應(yīng)釜進料口，并啟動反應(yīng)釜內(nèi)的攪拌裝置，勻速攪拌3分鐘使污泥與氫氧化鈣和氫氧化鉀混合均勻；向反應(yīng)釜內(nèi)注入2.2-2.5MPa的飽和蒸汽，對反應(yīng)釜內(nèi)混合有氫氧化鈣和氫氧化鉀的污泥進行加熱；經(jīng)35-40分鐘反應(yīng)后停止注入飽和蒸汽，打開泄壓閥開始排汽泄壓，當反應(yīng)釜內(nèi)的壓力降至0.05MPa以下時打開排料閥，排出熱水解處理得到的液態(tài)泥漿，此時完成對含水率為80-85%的污泥的催化熱水解處理。在排出的泥漿冷卻后對其進行脫水處理，得到脫除液和含水率為34-38%的脫水泥餅。由以上實施例1-7可知，本發(fā)明的污泥催化熱水解處理方法可適用于多種含水率的污泥(脫水污泥)，應(yīng)用范圍廣泛；并且在處理前無需對待處理污泥進行任何前處理，不僅節(jié)約處理時間，而且有利于成本控制。加入催化劑可使污泥熱水解更完全，臭氣濃度下降、泥漿中總氮含量降低，有利于后續(xù)處理的開展。加入催化劑后，總的注入飽和蒸汽的時間為30-60分鐘，不僅有利于縮短處理時間，而且可以有效控制處理能耗和運行成本。這樣，在同等的能耗和時間條件下可處理更多的污泥，有效提升總的處理效率。通過本發(fā)明的方法可使粘稠狀污泥轉(zhuǎn)化為流動性極強的液態(tài)泥漿，且泥漿中所含的揮發(fā)性物質(zhì)含量低，固體物含量大量減少，便于后續(xù)結(jié)合機械脫水設(shè)備、厭氧消化設(shè)備等處理設(shè)備對液態(tài)泥漿進行進一步處理和綜合利用。本發(fā)明的污泥催化熱水解處理方法可應(yīng)用于處理有機固體廢棄物，優(yōu)選處理高含水率的有機固體廢棄物，更優(yōu)選處理含水率為75-97%的有機固體廢棄物。這一類型的有機固體廢棄物包括但不限于餐廚垃圾、動物糞便和/或食品加工廠廢渣等。以下將通過具體示例詳細說明該處理方法的應(yīng)用，但應(yīng)該理解的是，以下具體示例僅用于解釋本發(fā)明，而不對本發(fā)明的范圍構(gòu)成任何限制。示例 1:將20kg氫氧化鈉和I噸含水率為80-83%的餐廚垃圾注入反應(yīng)釜，關(guān)閉反應(yīng)釜進料口，并啟動反應(yīng)釜內(nèi)的攪拌裝置；向反應(yīng)釜內(nèi)注入1.5MPa的飽和蒸汽，對反應(yīng)釜內(nèi)混合有氫氧化鈉的餐廚垃圾進行加熱；經(jīng)35-40分鐘反應(yīng)后停止注入飽和蒸汽，打開泄壓閥開始排汽泄壓，當反應(yīng)釜內(nèi)的壓力降至0.05MPa以下時打開排料閥，排出熱水解處理得到的漿狀餐廚垃圾。在排出的漿狀物冷卻后對其進行脫水處理，得到脫除液和含水率為40-42%的脫水產(chǎn)物。示例 2:將IOkg氧化鈣和I噸含水率為75-80%的動物糞便注入反應(yīng)釜，關(guān)閉反應(yīng)釜進料口，并啟動反應(yīng)釜內(nèi)的攪拌裝置，勻速攪拌I分鐘使氧化鈣與動物糞便混合均勻；向反應(yīng)釜內(nèi)注入0.5-0.9MPa的飽和蒸汽，對反應(yīng)釜內(nèi)混合有氧化鈣的動物糞便進行加熱；經(jīng)55-60分鐘反應(yīng)后停止注入飽和蒸汽，打開泄壓閥開始排汽泄壓，當反應(yīng)釜內(nèi)的壓力降至0.05MPa以下時打開排料閥，排出熱水解處理得到的漿狀動物糞便。在排出的漿狀物冷 卻后對其進行脫水處理，得到脫除液和含水率為47-50%的脫水產(chǎn)物。示例3:將20kg氫氧化鉀和I噸含水率為83-88%的食品加工廠廢渣注入反應(yīng)釜，關(guān)閉反應(yīng)釜進料口，并啟動反應(yīng)釜內(nèi)的攪拌裝置，勻速攪拌3分鐘使氫氧化鉀與食品加工廠廢渣混合均勻；向反應(yīng)釜內(nèi)注入1.0-1.3MPa的飽和蒸汽，對反應(yīng)釜內(nèi)混合有氫氧化鉀的食品加工廠廢渣進行加熱；經(jīng)45-50分鐘反應(yīng)后停止注入飽和蒸汽，打開泄壓閥開始排汽泄壓，當反應(yīng)釜內(nèi)的壓力降至0.05MPa以下時打開排料閥，排出熱水解處理得到的漿狀食品加工廠廢渣。在排出的漿狀物冷卻后對其進行脫水處理，得到脫除液和含水率為40-42%的脫水產(chǎn)物。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種污泥催化熱水解處理方法，其特征在于，所述方法包括: 51:將催化劑和含水率為75-97%的污泥注入反應(yīng)釜內(nèi)； 52:向所述反應(yīng)釜內(nèi)注入0.5^2.5MPa的飽和蒸汽，經(jīng)過3(Γ60分鐘反應(yīng)后獲得熱水解后的泥漿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥催化熱水解處理方法，其特征在于，在所述步驟SI中向反應(yīng)釜內(nèi)注入污泥的含水率為75 89%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥催化熱水解處理方法，其特征在于，在所述步驟SI中向反應(yīng)釜內(nèi)注入污泥的含水率為80 85%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥催化熱水解處理方法，其特征在于，在所述步驟S2中，向反應(yīng)釜內(nèi)注入1.0 2.2Mpa的飽和蒸汽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥催化熱水解處理方法，其特征在于，在所述步驟S2中，向反應(yīng)釜內(nèi)注入1.4 1.9Mpa的飽和蒸汽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥催化熱水解處理方法，其特征在于，在所述步驟S2中，經(jīng)過3(Γ40分鐘反應(yīng)后獲得熱水解后的泥漿。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥催化熱水解處理方法，其特征在于，所述反應(yīng)釜內(nèi)部裝有攪拌裝置，所述方法還包括在注入所述飽和蒸汽前啟動所述攪拌裝置攪拌污泥。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥催化熱水解處理方法，其特征在于，在所述步驟SI中，所述催化劑與所述污泥的質(zhì)量比為1:10(Γ1:10。
9.根據(jù)權(quán)利要求1- 8中任一權(quán)利要求所述的污泥催化熱水解處理方法，其特征在于，所述方法還包括排汽泄壓并排出所述泥漿。
10.權(quán)利要求1-9中任一權(quán)利要求的污泥催化熱水解處理方法在處理有機固體廢棄物中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明屬于污泥處理技術(shù)領(lǐng)域，并公開了一種污泥催化熱水解處理方法，該方法包括將催化劑和含水率為75-97％的污泥注入反應(yīng)釜內(nèi)；向反應(yīng)釜內(nèi)注入0.5～2.5MPa的飽和蒸汽，經(jīng)過30～60分鐘反應(yīng)后獲得熱水解后的泥漿。本發(fā)明的熱水解處理方法適用于多種含水率的污泥，且無需在熱水解反應(yīng)前對污泥進行任何預(yù)處理；加入催化劑可使污泥熱水解更完全，臭氣濃度下降、泥漿中總氮含量降低，有利于后續(xù)處理的開展；與現(xiàn)有技術(shù)中未使用催化劑的熱水解處理方法相比，加入催化劑可使熱水解處理時間縮短30％以上，處理效率明顯提高，而且處理時間的縮短有利于降低能耗、控制運行成本，便于將該方法應(yīng)用于大批量的污泥處理。本發(fā)明的污泥處理方法還適用于處理有機固體廢棄物。
文檔編號C02F11/10GK103121781SQ20121021206
公開日2013年5月29日 申請日期2012年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月26日
發(fā)明者黃彤宇 申請人:深圳市環(huán)源科技發(fā)展有限公司