申请日2013.09.25
公开(公告)日2014.01.01
IPC分类号C02F11/10
摘要
本发明公开了一种污泥水解装置，包括通过管道依次连接的污泥调节罐、换热器、列管水解反应器及气液分离器，其中，所述列管水解反应器的出水口通过管道与设于气液分离器内上部的喷嘴相连，所述气液分离器顶部的气体出口与设于污泥调节罐底部的气体分布器相连，气液分离器底部的液体出口与列管水解反应器底部的入水口相连，气液分离器中部的污泥液出口与换热器相连。其水解工艺如下：1)将污泥原液的pH值调节至8.5-9.0;2)污泥液在150-180℃、0.3-1.0MPa下发生水解反应;3)对水解后的污泥进行气液分离，气液分离产生的气体对污泥原液进行一级加热，气液分离产生的污泥液，一部分对污泥原液进行二级加热;另一部分污泥液返回至步骤2)中进行再次水解反应。
权利要求书
1.一种污泥水解装置，其特征在于：包括污泥调节罐、换热器、列管水解反应器及 气液分离器，其中，所述污泥调节罐的出水口通过管道与换热器的入水口相连，所述换热 器的出水口通过管道与列管水解反应器底部的入水口相连，所述列管水解反应器上部的出 水口通过管道与设于气液分离器内上部的喷嘴相连，所述气液分离器顶部的气体出口通过 气体输送管道与设于污泥调节罐底部的气体分布器相连，气液分离器底部的液体出口通过 管道与列管水解反应器底部的入水口相连，气液分离器中部的污泥液出口通过管道与换热 器相连。
2.根据权利要求1所述的污泥水解装置，其特征在于：所述列管水解反应器包括上 封头、下封头及壳体，所述壳体内从上至下依次布置有外形尺寸与壳体内部相适配的折流 板，所述折流板上设有均匀分布的圆孔，所述列管水解反应器还包括列管，所述列管穿过 折流板上的圆孔安装于壳体内。
3.根据权利要求2所述的污泥水解装置，其特征在于：所述列管的内径不低于5mm。
4.根据权利要求2所述的污泥水解装置，其特征在于：所述折流板的表面积不低于 壳体横截面积的50%。
5.根据权利要求2所述的污泥水解装置，其特征在于：所述上封头上还设有温度传 感器和压力传感器。
6.根据权利要求1所述的污泥水解装置，其特征在于：所述喷嘴内部具有筒状的液 体流路，所述喷嘴的前端具有一开口向下的喷口，靠近喷口处的喷嘴内周壁向内凸起，使 得液体流路的内径减小，形成一横截面为锥形的喷颈。
7.根据权利要求6所述的污泥水解装置，其特征在于：所述喷口与竖直方向形成一 15°～30°的夹角。
8.根据权利要求1-7任一项所述的污泥水解装置，其特征在于：所述污泥调节罐内 的液面低于气液分离器的顶部。
9.根据权利要求1-7任一项所述的污泥水解装置，其特征在于：所述污泥调节罐内 设有一搅拌器，所述污泥调节罐的入水口还连接一加药装置，所述加药装置内添加有pH 调节剂。
10.根据权利要求1-7任一项所述的污泥水解装置，其特征在于：所述列管水解反 应器底部的入口还通过管道与向列管水解反应器的列管通入气体的供气单元相连;所述列 管水解反应器的壳程的上部还与高压饱和蒸汽供应单元相通。
11.根据权利要求10所述的污泥水解装置，其特征在于：所述供气单元提供的气体 的流量与污泥液循环量的流量比为0.5-1.5。
12.一种污泥水解工艺，其特征在于：包括以下步骤：
1)向污泥原液中加入pH调节剂，在搅拌的作用下，将污泥原液的pH值调节至 8.5-9.0;
2)经pH调节后的污泥液在列管水解反应器中，于150-180℃、0.3-1.0MPa下发生 水解反应;
3)对水解后的污泥进行气液分离，气液分离产生的气体返回至步骤1)中对污泥原 液进行一级加热，气液分离产生的污泥液，一部分对污泥原液进行二级加热;气液分离产 生的另一部分污泥返回至步骤2)中再次进行水解反应。
13.根据权利要求12所述的污泥水解工艺，其特征在于：所述步骤2)水解反应过 程中通入有气体。
14.根据权利要求13所述的污泥水解工艺，其特征在于：所述气体为氮气、氧气、 空气或臭氧。
15.根据权利要求13或14所述的污泥水解工艺，其特征在于：当通入的气体为氮 气、空气或臭氧时，所通入气体的流量与污泥液循环量之比(V/V)为0.5-1.5。
16.根据权利要求13或14所述的污泥水解工艺，其特征在于：当通入的气体为氧 气时，氧气的通入量不超过污泥液有机物完全氧化所需氧气量的30%。
17.根据权利要求12所述的污泥水解工艺，其特征在于：所述步骤2)中，污泥在 列管中的表观线速度为0.01-0.5m/s。
18.根据权利要求12所述的污泥水解工艺，其特征在于：所述步骤3)气液分离产 生的污泥液中，返回至步骤2)中再次进行水解反应的污泥液与对污泥原液进行二级加热 的污泥液流量比不低于3.0。
说明书
一种污泥水解装置及工艺
技术领域
本发明涉及一种针对市政、工业废水处理过程中产生的污泥进行处理的污泥水解装 置及工艺，属于环保水处理领域。
背景技术
随着我国社会经济的发展，需要处理的废水的量以及处理标准都日益增加与提高， 相应的污泥产量也日益增加，这些污泥若不加以妥善处理将会对环境构成巨大的污染威 胁。长期以来，我国的废水处理存在“重水轻泥”的现象，据报道，仅有20%的污泥得 到了稳定化处理，大部分污泥未经处理直接卫生填埋，这不仅成为环境安全的巨大隐患， 而且是一种资源浪费。污泥处理技术的研究与应用将是“十二五”甚至是未来“十三五” 水处理行业发展的重点。目前，厌氧消化技术已被证明是一种有效的污泥减量化、资源化 处理技术，在国内外已经有大量的工程应用，但是仍然有很多问题需要解决;对污泥进行 水解预处理然后进行厌氧发酵是厌氧消化技术的常规步骤，水解效果的好坏直接影响到最 终厌氧消化的效率。现有的污泥水解工艺及设备大都存在水解效率低的问题，而且，污泥 堵塞的问题相对较为突出，因此，开发新型的污泥水解工艺与设备具有重大的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种水解效率高、能耗低的污泥水解 装置，此外，本发明还提供了一种污泥水解工艺。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种污泥水解装置，包括污泥调节罐、换热器、列管水解反应器及气液分离器，其中， 所述污泥调节罐的出水口通过管道与换热器的入水口相连，所述换热器的出水口通过管道 与列管水解反应器底部的入水口相连，所述列管水解反应器上部的出水口通过管道与设于 气液分离器内上部的喷嘴相连，所述气液分离器顶部的气体出口通过气体输送管道与设于 污泥调节罐底部的气体分布器相连，气液分离器底部的液体出口通过管道与列管水解反应 器底部的入水口相连，气液分离器中部的污泥液出口通过管道与换热器相连。
优选的是：所述列管水解反应器包括上封头、下封头及壳体，所述壳体内从上至下 依次布置有外形尺寸与壳体内部相适配的折流板，所述折流板上设有均匀分布的圆孔，所 述列管水解反应器还包括列管，所述列管穿过折流板上的圆孔安装于壳体内。
优选的是：所述列管的内径不低于5mm。
优选的是：所述折流板的表面积不低于壳体横截面积的50%。
优选的是：所述上封头上还设有温度传感器和压力传感器。
优选的是：所述喷嘴内部具有筒状的液体流路，所述喷嘴的前端具有一开口向下的 喷口，靠近喷口处的喷嘴内周壁向内凸起，使得液体流路的内径减小，形成一横截面为锥 形的喷颈。
优选的是：所述喷口与竖直方向形成一15°～30°的夹角。
优选的是：所述污泥调节罐内的液面低于气液分离器的顶部。
优选的是：所述污泥调节罐内设有一搅拌器，所述污泥调节罐的入水口还连接一加 药装置，所述加药装置内添加有pH调节剂。
优选的是：所述列管水解反应器底部的入口还通过管道与向列管水解反应器的列管 通入气体的供气单元相连;所述列管水解反应器的壳程的上部还与高压饱和蒸汽供应单元 相通。
优选的是：所述供气单元提供的气体的流量与污泥液循环量的流量比为0.5-1.5。
一种污泥水解工艺，包括以下步骤：
1)向污泥原液中加入pH调节剂，在搅拌的作用下，将污泥原液的pH值调节至 8.5-9.0;
2)经pH调节后的污泥液在列管水解反应器中，于150-180℃、0.3-1.0MPa下发生 水解反应;
3)对水解后的污泥进行气液分离，气液分离产生的气体返回至步骤1)中对污泥原 液进行一级加热，气液分离产生的污泥液，一部分对污泥原液进行二级加热;气液分离产 生的另一部分污泥返回至步骤2)中再次进行水解反应。
优选的是：所述步骤2)水解反应过程中通入有气体。
优选的是：所述气体为氮气、氧气、空气或臭氧。
优选的是：当通入的气体为氮气、空气或臭氧时，所通入气体的流量与污泥液循环 量之比(V/V)为0.5-1.5。
优选的是：当通入的气体为氧气时，氧气的通入量不超过污泥液有机物完全氧化所 需氧气量的30%。
优选的是：所述步骤2)中，污泥在列管中的表观线速度为0.01-0.5m/s。
优选的是：所述步骤3)气液分离产生的污泥液中，返回至步骤2)中再次进行水解 反应的污泥液与对污泥原液进行二级加热的污泥液流量比不低于3.0。
本发明的有益效果在于，采用本发明的污泥水解装置，可以实现连续高效的污泥水 解操作，而且所处理污泥的浓度范围广，不仅可对含水率为90-99%的污泥进行水解处理， 亦可对稀释后的高浓度污泥进行水解处理，通过向列管水解反应器内连续通入气体强化了 传热效果，同时解决了反应器堵塞结垢问题;采用本发明的喷嘴结构可以实现快速泄压， 有助于污泥液稳定的进行气爆;本发明的污泥水解装置通过污泥调节罐的气体分布器对外 排气体热量吸收实现对污泥液的一级加热，然后，污泥在进入列管水解反应器之前，通过 换热器对系统的热量进行回收，实现对污泥液的二级加热，有效地降低了能耗;整个装置 占地面积小，可以实现全封闭操作，有效解决了气味扩散的问题;而且本装置可以实现对 污泥更加彻底的水解处理，水解后的污泥液进行厌氧消化的停留时间大大缩短，仅需5-10 天。