專利名稱：一種污泥中壓熱水解處理方法及其應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于污泥處理技術領域，并涉及一種污泥的處理方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種污泥中壓熱水解處理方法及其應用。
背景技術：
脫水污泥(以下簡稱污泥)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?，F(xiàn)有的污泥熱水解處理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保溫水解反應。由于處理過程中反應器內(nèi)長時間為高壓高熱環(huán)境，這種處理方法所涉及的加熱污泥、保持和高壓設備泄壓均耗用較長時間，導致整個污泥熱水解處理的耗時長、效率較低，造成整個處理過程的運行成本和設備投資成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題在于，針對現(xiàn)有技術中的污泥熱水解處理方法的能耗大、耗時長、處理效率低而導致運行成本和設備投資成本高的缺陷，提供一種能耗小、耗時短、處理效率高且運行成本較低的污泥中壓熱水解處理方法。本發(fā)明要解決的技術問題通過以下技術方案得以實現(xiàn):提供一種污泥中壓熱水解處理方法，所述方法包括:S1:將含水率為70-97%的污泥注入反應釜內(nèi)；S2:向反應釜內(nèi)注入1.`6-2.5MPa的飽和蒸汽，當污泥的溫度達到130 180°C時，停止注入飽和蒸汽并保持O 25分鐘后獲得熱水解后的泥漿。在熱力和壓力的作用下，污泥中有機高分子結構、膠狀體等固相物質(zhì)的持水結構被破壞，使污泥由初始的粘稠固態(tài)轉化為流動性極強的泥漿。另外，高溫熱水解處理可徹底殺滅污泥中的細菌和病原體，實現(xiàn)污泥的無害化。經(jīng)熱水解處理后，污泥的持水結構被破壞，污泥中的結合水被釋放出來，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。在上述污泥中壓熱水解處理方法中，在所述步驟SI中向反應釜內(nèi)注入污泥的含水率為70 89%。在上述污泥中壓熱水解處理方法中，在所述步驟SI中向反應釜內(nèi)注入污泥的含水率為80 85%。在上述污泥中壓熱水解處理方法中，在所述步驟S2中，向反應釜內(nèi)注入1.8 2.3Mpa的飽和蒸汽。在上述污泥中壓熱水解處理方法中，在所述步驟S2中，當所述污泥的溫度達到140 170°C時，停止注入飽和蒸汽并保持5 20分鐘。在上述污泥中壓熱水解處理方法中，在所述步驟S2中，當所述污泥的溫度達到150 160°C時，停止注入飽和蒸汽并保持10 15分鐘。在上述污泥中壓熱水解處理方法中，在所述步驟S2中，所述污泥的溫度為所述反應釜內(nèi)低溫區(qū)的溫度。在上述污泥中壓熱水解處理方法中，所述反應釜內(nèi)部裝有攪拌裝置，所述方法還包括在注入所述污泥后啟動所述攪拌裝置攪拌污泥。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)實施例中均在注入污泥后啟動攪拌裝置，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或在開始注入飽和蒸汽后啟動攪拌裝置。在上述污泥中壓熱水解處理方法中，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，提供一種上述污泥中壓熱水解處理方法在處理有機固體廢棄物中的應用。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。

實施本發(fā)明可獲得以下有益效果:本發(fā)明的熱水解處理方法適用于多種含水率的脫水污泥，且無需在熱水解反應前對污泥進行任何預處理；本發(fā)明采用1.6-2.5MPa的飽和蒸汽對污泥進行加熱，熱水解處理溫度較低，因而可顯著降低將污泥加熱到一定處理溫度所需要的時間，進而降低能耗和運行成本；同時，停止注入飽和蒸汽后的保持時間也較現(xiàn)有技術縮短，因此，總處理時間大大縮短，處理效率大大提高，設備投資大幅降低，相應的維護成本也下降。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的污泥中壓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、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖和具體實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，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)明提供了一種污泥中壓熱水解處理方法，該方法采用
1.6-2.5MPa的飽和蒸汽對含水率為70-97 %的污泥進行熱水解處理，當污泥溫度達到130-180°C后，在停止注入飽和蒸汽的情況下保持0-25分鐘后可使初始的粘稠狀污泥轉化為流動性強、便于脫水處理的泥漿。上述對待處理污泥進行加熱的過程中，本發(fā)明通過污泥與飽和蒸汽(可稱為加熱源)的直接接觸、以及污泥之間的熱交換實現(xiàn)加熱。本領域技術人員理解的是，目前用作污泥熱水解處理的反應釜主要從其頂部注入飽和蒸汽，少數(shù)反應釜同時從其頂部和底部注入飽和蒸汽。由于熱水解處理前的污泥呈粘稠狀、熱交換過程緩慢，且反應器內(nèi)不同區(qū)域的污泥距離加熱源的位置不等，加熱過程中反應釜內(nèi)不同位置的污泥溫度并不相同。
在運用本發(fā)明所提供的熱水解處理方法時，首先在反應器內(nèi)部縱向取點，將反應釜按縱向三等分成上、中、下三部分，即靠近頂部的1/3為上部，靠近底部的1/3為下部，中間的1/3為中部。當飽和蒸汽從上部注入時，下部為低溫區(qū)；當從上部和下部同時注入飽和蒸汽時，中部為低溫區(qū)。換言之，本文所用的表達“低溫區(qū)”意指在反應釜內(nèi)距離加熱源較遠、且因此在加熱過程中溫度相對較低的污泥所在的區(qū)域。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，測定低溫區(qū)內(nèi)污泥的溫度，并以此溫度值為標準判斷是否需要繼續(xù)注入飽和蒸汽。在低溫區(qū)測定污泥溫度的優(yōu)點在于:可確保反應器的所有待處理污泥均達到進行有效熱水解處理的必需溫度，有助于后續(xù)保持過程中污泥的充分水解，同時縮短處理時間、降低能耗且提高效率。本發(fā)明優(yōu)選使用臥式構造的反應釜。相比采用立式構造的反應釜，臥式構造的反應釜受熱面積更大，傳熱更為均勻，使用同等壓力的飽和蒸汽時熱傳質(zhì)速度更快且更均勻，因而使整個待處理污泥加熱到一定處理溫度所需的時間可大為縮短。以下的具體實施例也均結合臥式反應釜(在實施例中簡稱為反應釜)展開詳細描述。但本發(fā)明并不限于使用這一構造的反應裝置，任何采用其他構造的反應釜的變形和等同替換均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。以下將結合具體實施例進一步詳細說明本發(fā)明的污泥中壓熱水解處理方法。實施例1:將含水率為90-97%的污泥注入反應釜，關閉反應釜進料口，并啟動反應釜內(nèi)的攪拌裝置，勻速攪拌其內(nèi)注入的污泥；從反應釜上部向其內(nèi)注入1.6-1.8MPa的飽和蒸汽，對反應釜內(nèi)的污泥進行加熱；檢測反應釜內(nèi)受熱下部污泥的實時溫度，當污泥溫度達到130°C時，停止注入飽和蒸汽，并保持20-25分鐘；隨后打開泄壓閥開始排氣泄壓，當反應釜內(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%的污泥的中壓熱水解處理。

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45-55%的脫水泥餅。實施例2:將含水率為84-89 %的污泥注入反應釜，關閉反應釜進料口，并啟動反應釜內(nèi)的攪拌裝置，勻速攪拌其內(nèi)注入的污泥；從反應釜上部向其內(nèi)注入1.9-2.1MPa的飽和蒸汽，對反應釜內(nèi)的污泥進行加熱；檢測反應釜下部污泥的實時溫度，當污泥溫度達到180°C時，停止注入飽和蒸汽，并保持0-5分鐘；隨后打開泄壓閥開始排氣泄壓，當反應釜內(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84-89%的污泥的中壓熱水解處理。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35-45%的脫水泥餅。實施例3:將含水率為80-85 %的污泥注入反應釜，關閉反應釜進料口，并啟動反應釜內(nèi)的攪拌裝置，勻速攪拌其內(nèi)注入的污泥；同時從反應釜上部和下部向其內(nèi)注入2.2-2.4MPa的飽和蒸汽，對反應釜內(nèi)的污泥進行加熱；檢測反應釜中部污泥的實時溫度，當污泥溫度達到170°C時，停止注入飽和蒸汽，并保持5-10分鐘；隨后打開泄壓閥開始排氣泄壓，當反應釜內(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%的污泥的中壓熱水解處理。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40-50%的脫水泥餅。實施例4:將含水率為75-80%的污泥注入反應釜，關閉反應釜進料口，并啟動反應釜內(nèi)的攪拌裝置，勻速攪拌其內(nèi)注入的污泥；從反應釜上部向其內(nèi)注入2.3-2.5MPa的飽和蒸汽，對反應釜內(nèi)的污泥進行加熱；檢測反應釜下部污泥的實時溫度，當污泥溫度達到165°C時，停止注入飽和蒸汽，并保持5-10分鐘；隨后打開泄壓閥開始排氣泄壓，當反應釜內(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75-80%的污泥的中壓熱水解處理。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35-45%的脫水泥餅。實施例5:將含水率為70-75%的污泥注入反應釜，關閉反應釜進料口，并啟動反應釜內(nèi)的攪拌裝置，勻速攪拌其內(nèi)注入的污泥；同時從反應釜上部和下部向其內(nèi)注入1.8-2.0MPa的飽和蒸汽，對反應釜內(nèi)的污泥進行加熱；檢測反應釜中部污泥的實時溫度，當污泥溫度達到160°C時，停止注入飽和蒸汽，并保持10-14分鐘；隨后打開泄壓閥開始排氣泄壓，當反應釜內(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70-75%的污泥的中壓熱水解處理。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30-40%的脫水泥餅。實施例6:將含水率為80-83 %的污泥注入反應釜，關閉反應釜進料口，并啟動反應釜內(nèi)的攪拌裝置，勻速攪拌其內(nèi)注入的污泥；同時從反應釜上部和下部向其內(nèi)注入1.7-1.9MPa的飽和蒸汽，對反應釜內(nèi)的污泥進行加熱；檢測反應釜中部污泥的實時溫度，當污泥溫度達到140°C時，停止注入飽和蒸汽，并保持10-15分鐘；隨后打開泄壓閥開始排氣泄壓，當反應釜內(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70-75%的污泥的中壓熱水解處理。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30-40%的脫水泥餅。實施例7:
將含水率為80-83 %的污泥注入反應釜，關閉反應釜進料口，并啟動反應釜內(nèi)的攪拌裝置，勻速攪拌其內(nèi)注入的污泥；同時從反應釜上部和下部向其內(nèi)注入1.9-2.1MPa的飽和蒸汽，對反應釜內(nèi)的污泥進行加熱；檢測反應釜中部污泥的實時溫度，當污泥溫度達到145°C時，停止注入飽和蒸汽，并保持15-20分鐘；隨后打開泄壓閥開始排氣泄壓，當反應釜內(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80-83%的污泥的中壓熱水解處理。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。由以上實施例1-7可知，本發(fā)明的污泥中壓熱水解處理方法可適用于多種含水率的污泥，應用范圍廣泛。采用1.6-2.5MPa的飽和蒸汽在中壓條件下進行熱水解處理可有效節(jié)省達到所需高壓條件、以及處理完成后泄壓的時間，使總處理時間大為縮短、整體的熱水解處理效率提高，在同等的能耗和時間條件下可處理更多的污泥。通過本發(fā)明的方法可使粘稠狀污泥轉化為流動性極強的液態(tài)泥漿，便于后續(xù)結合機械脫水設備、厭氧消化設備等處理設備對液態(tài)泥漿進行進一步處理和綜合利用。本發(fā)明的污泥中壓熱水解處理方法可應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70-97%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用，但應該理解的是，以下具體示例僅用于解釋本發(fā)明，而不對本發(fā)明的范圍構成任何限制。示例 1:將含水率為90-97%的餐廚垃圾注入反應釜，關閉反應釜進料口，并啟動反應釜內(nèi)的攪拌裝置，勻速攪拌其內(nèi)注入的餐廚垃圾；從反應釜上部向其內(nèi)注入1.9-2.1MPa的飽和蒸汽，對反應釜內(nèi)的餐廚垃圾進行加熱；檢測反應釜下部餐廚垃圾的實時溫度，當餐廚垃圾的溫度達到175°C時，停止注入飽和蒸汽，并保持0-5分鐘；隨后打開泄壓閥開始排氣泄壓，當反應釜內(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；此時完成對含水率為90-97%的餐廚垃圾的中壓熱水解處理。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35-45%的脫水產(chǎn)物。示例2:將含水率為80-85%的動物糞便注入反應釜，關閉反應釜進料口，并啟動反應釜內(nèi)的攪拌裝置，勻速攪拌其內(nèi)注入的動物糞便；同時從反應釜上部和下部向其內(nèi)注入
2.2-2.4MPa的飽和蒸汽，對反應釜內(nèi)的動物糞便進行加熱；檢測反應釜中部動物糞便的實時溫度，當動物糞便的溫度達到170°C時，停止注入飽和蒸汽，并保持5-10分鐘；隨后打開泄壓閥開始排氣泄壓，當反應釜內(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；此時完成對含水率為80-85%的動物糞便的中壓熱水解處理。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40-50%的脫水產(chǎn)物。示例3:將含水率為70-80%的食品加工廠廢渣注入反應釜，關閉反應釜進料口，并啟動反應釜內(nèi)的攪拌裝置，勻速攪拌其內(nèi)注入的食品加工廠廢渣；從反應釜上部向其內(nèi)注入
2.3-2.5MPa的飽和蒸汽，對反應釜內(nèi)的食品加工廠廢渣進行加熱；檢測反應釜下部食品加工廠廢渣的實時溫度，當食品加工廠廢渣的溫度達到165°C時，停止注入飽和蒸汽，并保持10-15分鐘；隨后打開泄壓閥開始排氣泄壓，當反應釜內(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；此時完成對含水率為70-80%的食品加工廠廢渣的中壓熱水解處理。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35-45%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，均應包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種污泥中壓熱水解處理方法，其特征在于，所述方法包括: 51:將含水率為70-97%的污泥注入反應釜內(nèi)； 52:向反應釜內(nèi)注入1.6-2.5MPa的飽和蒸汽，當污泥的溫度達到13(Tl80°C時，停止注入飽和蒸汽并保持(Γ25分鐘后獲得熱水解后的泥漿。
2.根據(jù)權利要求1所述的污泥中壓熱水解處理方法，其特征在于，在所述步驟SI中向反應釜內(nèi)注入污泥的含水率為7(Γ89%。
3.根據(jù)權利要求1所述的污泥中壓熱水解處理方法，其特征在于，在所述步驟SI中向反應釜內(nèi)注入污泥的含水率為80 85%。
4.根據(jù)權利要求1所述的污泥中壓熱水解處理方法，其特征在于，在所述步驟S2中，向反應釜內(nèi)注入1.8 2.3Mpa的飽和蒸汽。
5.根據(jù)權利要求1所述的污泥中壓熱水解處理方法，其特征在于，在所述步驟S2中，當所述污泥的溫度達到14(T170°C時，停止注入飽和蒸汽并保持5 20分鐘。
6.根據(jù)權利要求1所述的污泥中壓熱水解處理方法，其特征在于，在所述步驟S2中，當所述污泥的溫度達到15(T160°C時，停止注入飽和蒸汽并保持1(Γ15分鐘。
7.根據(jù)權利要求1所述的污泥中壓熱水解處理方法，其特征在于，所述反應釜內(nèi)部裝有攪拌裝置，所述方法還包括在注入所述污泥后啟動所述攪拌裝置攪拌污泥。
8.根據(jù)權利要求1-7中任一權利要求所述的污泥中壓熱水解處理方法，其特征在于，所述方法還包括排汽泄壓并排出所述泥漿。
9.權利要求1-8中任一權利要求的污泥中壓熱水解處理方法在處理有機固體廢棄物中的應用。
全文摘要
本發(fā)明屬于污泥處理技術領域，并公開了一種污泥中壓熱水解處理方法及其應用，該方法包括將含水率為70-97％的污泥注入反應釜內(nèi)；向反應釜內(nèi)注入1.6-2.5MPa的飽和蒸汽，當污泥的溫度達到130～180℃時，停止注入飽和蒸汽并保持0～25分鐘后獲得熱水解后的泥漿。本發(fā)明的處理方法可用于處理有機固體廢棄物。本發(fā)明的熱水解處理方法適用于多種含水率的脫水污泥，且無需在熱水解反應前對污泥進行任何預處理；本發(fā)明熱水解處理溫度較低，因而可顯著降低將污泥加熱到一定處理溫度所需要的時間，進而降低能耗和運行成本；同時，停止注入飽和蒸汽后的保持時間也較現(xiàn)有技術縮短，因此，總處理時間大大縮短，處理效率大大提高，設備投資大幅降低，相應的維護成本也下降。
文檔編號B09B3/00GK103121785SQ20121021220
公開日2013年5月29日 申請日期2012年6月26日 優(yōu)先權日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