一種固體有機(jī)廢棄物熱堿水解上清液的能源化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種有機(jī)廢棄物處理方法，特別涉及一種有機(jī)廢棄物熱堿水解上清液的能源化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]城市污水處理廠在污水處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的剩余污泥以及城市生活中產(chǎn)生的大量餐廚垃圾等一直是處理的一大難題，常規(guī)的處理方式為填埋、焚燒、堆肥以及厭氧消化。厭氧消化主要分為好氧消化和厭氧消化，好氧消化存在能耗大、效率低等缺點(diǎn)。有機(jī)廢棄物厭氧消化能夠減少有機(jī)廢棄物體積，破壞病原微生物，提高有機(jī)肥固體穩(wěn)定性的同時(shí)提高沼氣含量的優(yōu)點(diǎn)。厭氧消化的最終處理效果與有機(jī)廢棄物的前處理息息相關(guān)，熱水解是一種有效的有機(jī)廢棄物預(yù)處理技術(shù)，經(jīng)過(guò)熱水解處理后，微生物絮體解體，微生物細(xì)胞破碎，細(xì)胞中的有機(jī)物質(zhì)(蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物等)釋放出來(lái)并進(jìn)一步降解，使有機(jī)廢棄物的厭氧消化性能得到改善，從而提高了消化效率，增加甲烷產(chǎn)量。
[0003]專利申請(qǐng)公布號(hào)CN 102424508A:公開(kāi)了一種高效回收熱能的污泥熱解消化工藝及設(shè)備。以污泥為原料，以熱蒸汽對(duì)水解反應(yīng)釜進(jìn)行加熱加壓，在150-180°C條件下，
0.5-0.7MPa下進(jìn)行水解30_90min ;反應(yīng)結(jié)束后的物料閃蒸降溫后進(jìn)行厭氧消化處理。
[0004]專利公開(kāi)號(hào)102757890A:公開(kāi)了一種餐廚垃圾厭氧消化處理方法和系統(tǒng)。以餐廚垃圾為原料，通過(guò)多級(jí)生物反應(yīng)器以及消化罐通過(guò)16-20天的厭氧消化周期解決常規(guī)餐廚垃圾厭氧消化過(guò)程周期長(zhǎng)、產(chǎn)氣量低的問(wèn)題。
[0005]專利公開(kāi)號(hào)104557172A:公開(kāi)了一種基于中高溫聯(lián)合厭氧消化的餐廚垃圾和污泥共同處理方法。以餐廚垃圾及污泥為原料，將脫水后的污泥與破碎后的餐廚垃圾混合后進(jìn)行水解酸化處理1-3天后，首先進(jìn)入中溫厭氧消化罐內(nèi)發(fā)酵10-15天，然后在進(jìn)入高溫消化罐內(nèi)處理5-10天后通過(guò)固液分離得到固體和液體，固體作為肥料使用，液體回用到前期的混料過(guò)程中。
[0006]同時(shí)現(xiàn)有技術(shù)中，也有多家公司關(guān)于污泥處理的介紹，如挪威Cambi公司的高溫?zé)崴饧夹g(shù)+厭氧消化技術(shù)；法國(guó)威立雅公司的熱水解技術(shù)+厭氧消化技術(shù)。
[0007]但以上技術(shù)存在如下缺點(diǎn):
[0008]1)、熱水解單純作為厭氧消化的前處理過(guò)程，不具備獨(dú)立的工藝可實(shí)施性或者不具有熱水解前處理工藝；
[0009]2)、熱水解溫度較高，一般在150_180°C，投資和運(yùn)行成本高。
[0010]3)、熱水解降溫后直接進(jìn)入?yún)捬跸到y(tǒng)進(jìn)行產(chǎn)沼，由于物料中含有無(wú)機(jī)成分較多，造成設(shè)備內(nèi)結(jié)垢嚴(yán)重，設(shè)備磨損嚴(yán)重。
[0011]4)、由于熱水解后的固液混合物直接進(jìn)入?yún)捬跸到y(tǒng)，整個(gè)厭氧消化過(guò)程耗時(shí)約為20天左右，停留時(shí)間較長(zhǎng)，最終導(dǎo)致設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用升高。
[0012]5)、厭氧消化后的物料通過(guò)固液分離仍然存在大量的污泥，這部分污泥仍需經(jīng)過(guò)再次處理，否則仍然會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種可一次性實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢棄物無(wú)害化、穩(wěn)定化、減量化以及能源化的處理方法。本發(fā)明工藝主要包括熱堿水解+固液分離+厭氧消化，堿性熱水解使有機(jī)廢棄物絮體和及其中的微生物細(xì)胞壁破壞，使有機(jī)物、蛋白質(zhì)等溶解進(jìn)入液相，并進(jìn)一步降解為小分子物質(zhì)，從而保證了水解液的良好脫水性以及固液分離后上清液中可溶性C0D含量，脫水后得到上清液進(jìn)行厭氧消化產(chǎn)沼，和常規(guī)的熱水解后直接將水解液進(jìn)行厭氧消化或不經(jīng)過(guò)熱水解直接厭氧消化后再進(jìn)行固液分離相比，停留時(shí)間短，效率高，節(jié)約占地，節(jié)約投資成本，節(jié)約運(yùn)行成本，同時(shí)避免設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的腐蝕、結(jié)垢問(wèn)題。固液分離后得到的固體殘?jiān)跓釅A水解過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了無(wú)害化、穩(wěn)定化和減量化處理，含水率為25% -40%，可作為綠化土、填埋覆土或者綠化用肥料使用。
[0014]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0015]—種固體有機(jī)廢棄物熱堿水解上清液的能源化方法，包括如下步驟:
[0016]1)、調(diào)配預(yù)熱
[0017]在調(diào)配預(yù)熱罐中將有機(jī)廢棄物、水、堿性水解藥劑調(diào)配混合后，加熱使罐內(nèi)物料溫度升溫至30-99 °C ；
[0018]2)、水解
[0019]通過(guò)栗送將調(diào)配預(yù)熱罐的物料輸送進(jìn)入反應(yīng)釜內(nèi)，進(jìn)行升溫反應(yīng)，最終將物料溫度控制在100-140°C之間；并持續(xù)反應(yīng)90-120min ；
[0020]3)、閃蒸降溫
[0021]水解反應(yīng)后的物料輸送進(jìn)入閃蒸罐內(nèi)進(jìn)行壓力釋放和降溫，使物料溫度降低為50-100°C ;(通過(guò)壓力的突然釋放將大分子有機(jī)物破碎成為更小分子顆粒有機(jī)物，更利于厭氧消化過(guò)程的進(jìn)行。)
[0022]4)、固液分離
[0023]閃蒸降溫后的物料不需要額外添加任何藥劑，直接進(jìn)入固液分離設(shè)備實(shí)現(xiàn)固液分離，分離后的固相含水率降低至25% _40%，直接作為填埋覆土、綠化土或綠化用肥料使用；分離后得到的液體可溶性C0D達(dá)到30000-200000mg/L，輸送進(jìn)入?yún)捬跸到y(tǒng)進(jìn)行厭氧產(chǎn)沼氣；
[0024]5)、厭氧消化
[0025]固液分離后的液體輸送進(jìn)入?yún)捬跸到y(tǒng)內(nèi)進(jìn)行厭氧消化處理，產(chǎn)生沼氣。
[0026]優(yōu)選地，所述的有機(jī)廢棄物為餐廚垃圾與污泥以任意比例混合的有機(jī)廢棄物。
[0027]優(yōu)選地，所述調(diào)配預(yù)熱步驟中有機(jī)廢棄物、水、堿性水解藥劑的重量比為1:(0.3-1): (0.02-0.06);更優(yōu)選為:1:0.42:0.04。預(yù)熱溫度為:70-90 °C。
[0028]優(yōu)選地，所述水解步驟的水解溫度為110-130°C，水解時(shí)間為:100-120min。
[0029]優(yōu)選地，在閃蒸降溫步驟中在閃蒸罐中通入二氧化碳，或者通入鹽酸+碳酸鈉，使得物料的pH值降低到7-9。
[0030]優(yōu)選地，所述閃蒸為一級(jí)或二級(jí)閃蒸。
[0031]優(yōu)選地，所述堿性水解藥劑為氧化鈣、氫氧化鈉或氧化鎂中的一種或者幾種。
[0032]優(yōu)選地，所述有機(jī)廢棄物能源化的處理方法中，厭氧消化步驟產(chǎn)生的沼氣脫硫凈化后通過(guò)管道連接到鍋爐，鍋爐產(chǎn)生蒸汽用于供給調(diào)配預(yù)熱步驟和水解步驟所需熱能，同時(shí)閃蒸降溫過(guò)程中產(chǎn)生的余熱回用至調(diào)配預(yù)熱罐內(nèi)，實(shí)現(xiàn)余熱及工藝水回用，水解步驟加熱方式為間接加熱，產(chǎn)生的冷凝水回流至鍋爐中再利用回收熱量和水分。
[0033]優(yōu)選地，所述厭氧消化步驟產(chǎn)沼后剩余的廢水通過(guò)污水處理設(shè)備處理后其中一部分水回用至調(diào)配預(yù)熱罐內(nèi)，剩余的部分達(dá)標(biāo)排放。
[0034]優(yōu)選地，所述步驟1)調(diào)配預(yù)熱步驟中的加熱方式為蒸汽直接加熱或間接加熱。
[0035]優(yōu)選地，所述步驟2)水解步驟升溫反應(yīng)的加熱方式為蒸汽直接加熱或間接加熱。
[0036]本發(fā)明還提供了一種固體有機(jī)廢棄物熱堿水解上清液的能源化方法的處理系統(tǒng)，包括:調(diào)配預(yù)熱罐、水解反應(yīng)釜、閃蒸罐、固液分離設(shè)備、厭氧消化設(shè)備、脫硫提純?cè)O(shè)備、污水處理設(shè)備、供熱鍋爐和干化殘?jiān)斔驮O(shè)備；所述的調(diào)配預(yù)熱罐、水解反應(yīng)釜、閃蒸罐、固液分離設(shè)備通過(guò)管道依次連接，所述水解反應(yīng)釜設(shè)有換熱裝置，所述固液分離設(shè)備的干化殘?jiān)隹诙讼路皆O(shè)置有干化殘?jiān)斔驮O(shè)備，所述固液分離設(shè)備的濾液出口端通過(guò)管道與厭氧消化設(shè)備連接，所述厭氧消化設(shè)備的沼氣出口端通過(guò)管道與脫硫提純?cè)O(shè)備連接，所述脫硫提純?cè)O(shè)備的沼氣出口端通過(guò)管道與供熱鍋爐連接；所述供熱鍋爐的蒸汽出口端分別通過(guò)管道與調(diào)配預(yù)熱罐和水解反應(yīng)釜的換熱裝置連接，所述厭氧消化設(shè)備的廢水出口端通過(guò)管道與污水處理設(shè)備連接，污水處理設(shè)備的出口端通過(guò)兩支管道分別與調(diào)配預(yù)熱罐的工藝水入口端和市政管網(wǎng)連接。
[0037]進(jìn)一步，所述的閃蒸罐的蒸汽出口管通過(guò)管道與調(diào)配預(yù)熱罐連接。
[0038]進(jìn)一步，所述水解反應(yīng)釜的換熱裝置的出口端通過(guò)管道與供熱鍋爐連接。
[0039]進(jìn)一步，所述閃蒸罐為一級(jí)或者二級(jí)閃蒸罐。
[0040]進(jìn)一步，所述的固液分離設(shè)備為離心機(jī)、或板框壓濾機(jī)中的一種。
[0041]進(jìn)一步，所述干化殘?jiān)斔驮O(shè)備為無(wú)軸螺旋輸送機(jī)、皮帶機(jī)、或者鏈條輸送機(jī)。
[0042]固體有機(jī)廢棄物通過(guò)無(wú)軸螺旋、雙軸螺旋、柱塞栗或者螺桿栗中的一種或者兩個(gè)組合使用，輸送至調(diào)配預(yù)熱罐內(nèi)，在調(diào)配預(yù)熱罐內(nèi)實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢棄物、水以及堿性水解藥劑的均勻混合。調(diào)配預(yù)熱罐內(nèi)混合后的物料利用閃蒸產(chǎn)生的蒸汽余熱和供熱鍋爐供給的一次蒸汽進(jìn)行預(yù)熱，升溫至30-99 °C ;
[0043]在調(diào)配預(yù)熱罐預(yù)熱后的物料通過(guò)螺桿栗、泥漿栗或者柱塞栗中的一種將物料輸送進(jìn)入水解反應(yīng)釜內(nèi)；在水解反應(yīng)釜內(nèi)通過(guò)直接加熱或者換熱裝置間接加熱的方式，將物料升溫至100-140°C ;并在該溫度條件下停留90-120min ;反應(yīng)過(guò)程中間接加熱方式產(chǎn)生的蒸汽冷凝水收