申请日2014.10.09
公开(公告)日2014.12.24
IPC分类号C02F11/10; C02F11/18; C02F11/12
摘要
本发明涉及一种污泥高温热水解联合真空闪蒸脱水处理法，包括以下实施步骤：1)在预热罐内用表面式加热器一对含水率为80%～99%预处理的污泥进行预热处理;2)在加热罐内用表面式加热器二对预热处理后的污泥进行加热和高温热水解处理;3)在常压闪蒸罐内对经过加热和高温热水解处理后的污泥进行一级常压闪蒸脱水处理;4)用真空泵对真空闪蒸罐抽真空使真空闪蒸罐内产生真空负压，将经过一级常压闪蒸脱水处理后的污泥输入真空闪蒸罐，在真空闪蒸罐内对污泥进行二级真空闪蒸脱水处理，得到含水率为50%～80%的污泥。与现有的技术相比，本发明能在对污泥进行高温热水解处理的同时显著提高污泥的脱水效果和节省污泥处理成本。
权利要求书
1. 污泥高温热水解联合真空闪蒸脱水处理法，其特征是包括以下实施步骤：
步骤一、进行污泥预热处理：
将含水率为80%～99%的预处理的污泥输入预热罐，在预热罐内用表面式加热器一对预处理的污泥进行预热处理，得到经预热处理的温度为60～100℃的中温污泥;
步骤二、进行污泥加热和高温热水解处理：
将预热罐中经过预热处理的污泥输入加热罐，在加热罐内用表面式加热器二对污泥进行加热和高温热水解处理，同时在加热罐内用搅拌器二对进行加热和高温热水解处理的污泥进行搅拌，得到经加热和高温热水解处理的温度为120～400℃的高温污泥;
步骤三、进行污泥一级常压闪蒸脱水处理：
将加热罐中经过加热和高温热水解处理后的120～400℃的高温污泥输入常压闪蒸罐，使污泥中的部分液体水完成闪蒸蒸发，液体水闪蒸蒸发时向污泥吸收热量使污泥降温，得到60～100℃的中温污泥，将液体水闪蒸蒸发产生的水蒸气从常压闪蒸罐的顶部或上部的蒸气出口排出;
步骤四、进行污泥二级真空闪蒸脱水处理：
安装抽真空装置，将抽真空装置连接真空闪蒸罐，用抽真空装置对真空闪蒸罐抽真空使真空闪蒸罐内产生真空负压，将常压闪蒸罐中经过一级常压闪蒸脱水处理后的60～100℃的中温污泥污泥输入真空闪蒸罐，使污泥中的部分液体水在真空负压的环境下完成闪蒸蒸发，得到10～30℃的含水率为50%～80%的经脱水处理的低温污泥，利用抽真空装置将液体水闪蒸蒸发产生的水蒸气抽出真空闪蒸罐;
实施步骤一进行污泥预热处理时，所述的表面式加热器一连接常压闪蒸罐顶部或上部的蒸气出口，从蒸气出口排出的水蒸气在表面式加热器一内部分液化并通过表面式加热器一向污泥传热后从表面式加热器一排出;或者，所述的表面式加热器一连接至少一台供热设备，供热设备向表面式加热器一输出导热介质对预热罐内的污泥进行预热处理;
实施步骤二进行污泥加热和高温热水解处理时，所述的表面加热器二连接至少一台供热设备，供热设备向表面式加热器二输出导热介质对加热罐内的污泥进行加热和高温热水解处理;
所述的供热设备包括太阳能集热系统或导热油锅炉或蒸汽锅炉;所述的导热介质为导热油或水蒸气。
2.如权利要求1所述的污泥高温热水解联合真空闪蒸脱水处理法，其特征是：实施所述的步骤一且所述的表面式加热器一连接至少一台供热设备时，表面加热器一内的导热介质通过表面式加热器一向污泥传热后从表面式加热器一回流至供热设备，供供热设备循环使用。
3.如权利要求1所述的污泥高温热水解联合真空闪蒸脱水处理法，其特征是：实施所述的步骤二时，表面加热器二内的导热介质通过表面式加热器二向污泥传热后从表面式加热器二回流至供热设备，供供热设备循环利使用。
4.如权利要求1所述的污泥高温热水解联合真空闪蒸脱水处理法，其特征是：所述的预热罐内还设有搅拌器一，在对预处理的污泥进行预热处理的同时用搅拌器一对污泥进行搅拌。
5.如权利要求1所述的污泥高温热水解联合真空闪蒸脱水处理法，其特征是：所述的用抽真空装置对真空闪蒸罐抽真空使真空闪蒸罐内产生真空负压，真空闪蒸罐内真空负压的强度为-40kpa～-99.9kpa。
说明书
污泥高温热水解联合真空闪蒸脱水处理法
技术领域
本发明涉及一种环保领域的污泥处理处置技术，尤其是一种污泥高温热水解联合真空闪蒸脱水处理法。
背景技术
污泥高温热水解处理技术和污泥闪蒸脱水处理技术是环保领域的新兴技术。污泥经高温热水解处理后微生物细胞被破坏，污泥中的有机质被水解，病原菌被杀灭，污泥的脱水性和厌氧、好氧消化性得以提高。污泥闪蒸脱水处理技术利用了物质的沸点随压力增大而升高，压力越低，沸点就越低的原理，让高压高温污泥经过减压，使其沸点降低，进入闪蒸罐，这时污泥的温度高于该压力下的沸点，污泥中的部分水分在闪蒸罐中迅速沸腾汽化，并进行两相分离，从而实现污泥脱水。
在对污泥进行高温热水解处理的过程中能获得高温高压且易于脱水的污泥，因此将污泥高温热水解处理技术与污泥闪蒸脱水处理技术相结合不仅能显著提高污泥脱水的效果和效率，而且能显著节省能源，是具有广阔发展前景的节能环保新技术。
现有的污泥处理技术中，污泥高温热水解处理技术与污泥闪蒸脱水处理技术相结合的污泥处理技术已成为一个技术热点，例如：发明人为靳志军、谢非、周巍的中国专利201210044413.0公开了一种用于生物质固体废弃物的热水解处理工艺和设备技术;发明人为刘成林、崔静的中国专利200920252082.3公开了一种污泥水解提取微生物蛋白质系统技术;发明人为唐激扬、刘传斌、荀锐、勾宏图、陈立刚的中国专利201110447876.7公开了一种污泥水热干化处理装置及其均质反应器技术;发明人为张晓辉的中国专利201110279705.8公开了一种基于水热改性技术的污泥处理工艺技术;发明人为董滨、戴翎翎、段妮娜、戴晓虎的中国专利201110319442.9公开了一种高含固生物污泥连续热水解装置与方法技术;发明人为朱仁发、詹闻韶、费杰的中国专利201010247557.7公开了一种污泥管式热水解处理方法及其装置;发明人为王树众、钱黎黎、唐兴颖、孙盼盼的中国专利申请201410133537.5公开了一种基于热水解技术的污泥脱水系统及工艺技术;更早地，发明人为R·B·臧、M·R·卡恩的中国专利93103530.9公开了一种污水污泥的处理技术。
所有上述列举的现有的污泥处理技术均包括了污泥高温热水解处理技术与污泥闪蒸脱水处理技术相结合的内容，但这些现有技术所涉及的污泥闪蒸过程均是在常规闪蒸容器内或在常温常压的环境中发生，均未见涉及在真空负压环境下完成污泥闪蒸脱水处理的内容。
发明人认为，当污泥闪蒸只是在常规闪蒸容器内或常温常压的环境中发生时，污泥中水份的闪蒸蒸发量会受到正常大气压力下水的沸点的限制，即当污泥的温度下降到正常大气压力下水的沸点温度时，污泥中的水份就不再有闪蒸效应，这样，温度达到正常大气压下水的沸点温度的污泥的显热就不能得到充分利用，从而造成能源的浪费以及影响污泥闪蒸处理的脱水率。如果要实现污泥中水份的闪蒸蒸发量突破正常大气压下水的沸点温度的限制，充分利用温度低于正常大气压下水的沸点温度的污泥的显热，就必须在真空负压环境下完成污泥的闪蒸脱水处理。
在海水淡化领域的海水闪蒸技术中，为了最大限度提高海水闪蒸的淡水产出率和充分节省能源，往往利用海水流动性良好的特点在多级闪蒸器内对海水进行多级闪蒸，受污泥的流动性差的限制，污泥闪蒸脱水难以实现海水闪蒸技术那样的多级闪蒸，因此为了最大限度地提高污泥闪蒸脱水处理的脱水率和节省能源，应当在一至二次的污泥闪蒸过程中尽量降低污泥闪蒸环境的压力和闪蒸后污泥的温度，即充分利用污泥的显热。
发明人正是基于以上思路公开了一种污泥高温热水解联合真空闪蒸脱水处理法的污泥处理处置创新技术。
发明内容
以下是本发明的公开的技术方案。
1. 污泥高温热水解联合真空闪蒸脱水处理法，其特征是包括以下实施步骤。
步骤一、进行污泥预热处理。
将含水率为80%～99%的预处理的污泥输入预热罐，在预热罐内用表面式加热器一对预处理的污泥进行预热处理，得到经预热处理的温度为60～100℃的中温污泥。
步骤二、进行污泥加热和高温热水解处理。
将预热罐中经过预热处理的污泥输入加热罐，在加热罐内用表面式加热器二对污泥进行加热和高温热水解处理，同时在加热罐内用搅拌器二对加热和高温热水解处理的污泥进行搅拌，得到经加热和高温热水解处理的温度为120～400℃的高温污泥。
步骤三、进行污泥一级常压闪蒸脱水处理。
将加热罐中经过加热和高温热水解处理后的120～400℃的高温污泥输入常压闪蒸罐，使污泥中的部分液体水完成闪蒸蒸发，液体水闪蒸蒸发时向污泥吸收热量使污泥降温，得到60～100℃的中温污泥，将液体水闪蒸蒸发产生的水蒸气从常压闪蒸罐的顶部或上部的蒸气出口排出。
步骤四、进行污泥二级真空闪蒸脱水处理。
安装抽真空装置，将抽真空装置连接真空闪蒸罐，用抽真空装置对真空闪蒸罐抽真空使真空闪蒸罐内产生真空负压，将常压闪蒸罐中经过一级常压闪蒸脱水处理后的60～100℃的中温污泥污泥输入真空闪蒸罐，使污泥中的部分液体水在真空负压的环境下完成闪蒸蒸发，得到10～30℃的含水率为50%～80%的经脱水处理的低温污泥，利用抽真空装置将液体水闪蒸蒸发产生的水蒸气抽出真空闪蒸罐。
实施步骤一进行污泥预热处理时，所述的表面式加热器一连接常压闪蒸罐顶部或上部的蒸气出口，从蒸气出口排出的水蒸气在表面式加热器一内部分液化并通过表面式加热器一向污泥传热后从表面式加热器一排出;或者，所述的表面式加热器一连接至少一台供热设备，供热设备向表面式加热器一输出导热介质对预热罐内的污泥进行预热处理。
实施步骤二进行污泥加热和高温热水解处理时，所述的表面加热器二连接至少一台供热设备，供热设备向表面式加热器二输出导热介质对加热罐内的污泥进行加热和高温热水解处理。
所述的供热设备包括太阳能集热系统或导热油锅炉或蒸汽锅炉;所述的导热介质为导热油或水蒸气。
根据技术方案1所述的污泥高温热水解联合真空闪蒸脱水处理法，一个优选的技术方案是：实施所述的步骤一且所述的表面式加热器一连接至少一台供热设备时，表面加热器一内的导热介质通过表面式加热器一向污泥传热后从表面式加热器一回流至供热设备，供供热设备循环使用。
根据技术方案1所述的污泥高温热水解联合真空闪蒸脱水处理法，一个优选的技术方案是：实施所述的步骤二时，表面加热器二内的导热介质通过表面式加热器二向污泥传热后从表面式加热器二回流至供热设备，供供热设备循环利使用。
根据技术方案1所述的污泥高温热水解联合真空闪蒸脱水处理法，一个优选的技术方案是：所述的预热罐内还设有搅拌器一，在对预处理的污泥进行预热处理的同时用搅拌器一对污泥进行搅拌。
根据技术方案1所述的污泥高温热水解联合真空闪蒸脱水处理法，一个优选的技术方案是：所述的用抽真空装置对真空闪蒸罐抽真空使真空闪蒸罐内产生真空负压，真空闪蒸罐内真空负压的负压强度为-80kpa～-99kpa。
本发明公开的技术方案对污泥进行预热处理后完成对污泥的加热和高温热水解处理，然后利用常压闪蒸罐对污泥完成一级常压闪蒸脱水处理，最后利用抽真空装置在真空闪蒸罐内抽取真空，在真空闪蒸罐内形成真空负压区，使污泥在真空负压的环境中完成二级真空闪蒸脱水处理。
根据现有的技术，热水解处理后的高温高压的污泥进入常压环境的闪蒸罐时，污泥中的部分液态水由于处于超温超压的状态，会发生闪蒸蒸发，部分液态水气化蒸发时向污泥吸收气化热使其温度降低，当污泥的温度降至常压下的水的沸点温度时闪蒸效应即结束。正常情况下100℃的液态水的饱和蒸汽压力为101.32kpa，接近一个大气压力，即当闪蒸脱水的污泥的温度降至100℃左右时在常压环境下的闪蒸罐内的污泥中的液态水会结束闪蒸蒸发，污泥的剩余显热在闪蒸脱水的过程中就不能得到继续利用，造成能源浪费现象。
根据本发明公开的技术方案，污泥进行一级常压闪蒸脱水处理和二级真空闪蒸脱水处理，污泥进行二级真空闪蒸脱水处理时真空闪蒸罐内为-80kpa～-99kpa的真空负压区，由于水的沸点温度随着环境压力的下降而降低，当经过二级常压闪蒸脱水后的温度为60～100℃的污泥输入真空负压罐时，在真空闪蒸罐的真空负压环境下的水的沸点温度低于污泥温度的情况下，污泥中的液态水仍然会继续发生闪蒸效应，直至污泥温度达到真空闪蒸罐的负压环境下的水的沸点温度。
本发明公开的技术方案不仅实现了污泥热水解处理和污泥闪蒸脱水处理的工艺结合，而且大大增加了高温高压的污泥在闪蒸脱水处理时污泥温度的下降区间，充分利用了污泥的显热，能显著提高污泥闪蒸脱水的脱水率和节省能源。
根据本发明的一个优选的技术方案，实施所述的步骤一时，表面加热器一内的导热介质通过表面式加热器一向污泥传热后从表面式加热器一回流至供热设备，供供热设备循环使用。，该优选的技术方案有效地将表面加热器一内的导热介质的剩余热量回收使用，能够显著节省能源。
根据本发明的另一个优选的技术方案，实施所述的步骤二时，表面加热器二内的导热介质通过表面式加热器二向污泥传热后从表面式加热器二回流至供热设备，供供热设备循环利使用，该优选的技术方案有效地将表面加热器二内的导热介质的剩余热量回收使用，同样能节省能源。