申请日2014.10.27
公开(公告)日2015.01.07
IPC分类号C02F11/00; C02F11/12; C02F11/10
摘要
本发明涉及一种太阳能高温热水解联合闪蒸脱水污泥处理系统，包括加热罐、常压闪蒸罐、太阳能聚光集热器、储热罐、辅助加热器。加热罐的内部设有表面式换热器一，表面式换热器一以导热油为传热介质，太阳能聚光集热器以导热油为传热介质，储热罐的内部设有储热材料并以导热油为传热介质，辅助加热器以导热油为传热介质。本发明公开的技术方案不仅实现了污泥高温热水解处理和污泥闪蒸脱水处理的工艺结合，而且有效利用太阳能聚光集热器和辅助加热器作为供热装置，并利用导热油作为供热装置的传热介质，比现有的污泥高温热水解技术和污泥闪蒸脱水技术具有显著的节能和环保优势。
权利要求书
1. 太阳能高温热水解联合闪蒸脱水污泥处理系统，包括加热罐、常压闪蒸罐、太阳能聚光集热器、储热罐、辅助加热器，其特征是：
所述的加热罐为壳体，加热罐的内部设有表面式换热器一，加热罐的罐壁上设有污泥入口一和污泥出口一;
所述的表面式换热器一以导热油为传热介质，表面式换热器一在加热罐的罐壁上设有导热油入口一和导热油出口一;
所述的常压闪蒸罐为壳体，常压闪蒸罐的罐壁上设有污泥入口二、污泥出口二和蒸汽出口一;
所述的太阳能聚光集热器以导热油为传热介质，太阳能聚光集热器设有导热油入口二和导热油出口二;
所述的储热罐为壳体，储热罐的内部设有储热材料，储热罐以导热油为传热介质，储热罐的罐壁上设有导热油入口三和导热油出口三;
所述的辅助加热器以导热油为传热介质，辅助加热器设有导热油入口四和导热油出口四;
所述的污泥出口一通过污泥输送管道一连接污泥入口二;
所述的导热油入口一通过导热油管道一连接导热油出口三，导热油出口一通过导热油管道二连接导热油入口二，导热油出口二通过导热油管道三连接导热油入口三;
所述的导热油出口四通过导热油管道四连接导热油管道一，或者，所述的储热罐的罐壁上还设有导热油入口五，导热油出口四通过导热油管道五连接导热油入口五;导热油入口四通过导热油管道六连接导热油管道二，或者，所述的储热罐的罐壁上还设有导热油出口五，导热油入口四通过导热油管道七连接导热油出口五。
2.如权利要求1所述的 太阳能高温热水解联合闪蒸脱水污泥处理系统，其特征是：所述的污泥入口一设于加热罐的罐壁的底部或下部，所述的污泥出口一设于加热罐的罐壁的中部或上部;所述的污泥入口二设于常压闪蒸罐的罐壁的中部或上部，污泥出口二设于常压闪蒸罐的罐壁的底部或下部，蒸汽出口一设于常压闪蒸罐的罐壁的顶部或上部;所述的导热油入口一设于加热罐的罐壁的顶部或上部，导热油出口一设于加热罐的罐壁的底部或下部;所述的导热油入口三设于储热罐的罐壁的底部或下部，导热油出口三设于储热罐的罐壁的顶部或上部;所述的导热油入口四设于辅助加热器的底部或下部，导热油出口四设于辅助加热器的顶部或上部;所述的导热油入口五设于储热罐的罐壁的顶部或上部，所述的导热油出口五设于储热罐的罐壁的底部或下部。
3.如权利要求1所述的 太阳能高温热水解联合闪蒸脱水污泥处理系统，其特征是：所述的加热罐的内部还设有螺旋搅拌器一。
4.如权利要求1所述的太阳能高温热水解联合闪蒸脱水污泥处理系统，其特征是：所述的辅助加热器为导热油锅炉。
5.如权利要求1所述的太阳能高温热水解联合闪蒸脱水污泥处理系统，其特征是：还包括预热罐;
所述的预热罐为壳体，预热罐的内部设有表面式换热器二，预热罐的罐壁上设有污泥入口三和污泥出口三;
所述的表面式换热器二以蒸汽为传热介质，表面式换热器二在预热罐的罐壁上设有蒸汽入口二和蒸汽出口二;
所述的污泥出口三通过污泥输送管道二连接污泥入口一;
所述的蒸汽入口二通过蒸汽输送管道连接蒸汽出口一。
6.如权利要求5所述的 太阳能高温热水解联合闪蒸脱水污泥处理系统，其特征是：所述的预热罐的内部还设有螺旋搅拌器二;所述的污泥入口三设于预热罐的罐壁的底部或下部，所述的污泥出口三设于预热罐的罐壁的中部或上部;所述的蒸汽入口二设于预热罐的罐壁的顶部或上部，所述的蒸汽出口二设于预热罐的罐壁的底部或下部。
7. 如权利要求1所述的太阳能高温热水解联合闪蒸脱水污泥处理系统，其特征是：还包括真空闪蒸罐、抽真空装置;
所述的真空闪蒸罐为壳体，真空闪蒸罐的罐壁的中部或上部设有污泥入口四，真空闪蒸罐的罐壁的底部或下部设有污泥出口四，真空闪蒸罐的罐壁的顶部或上部设有抽真空口;
所述的抽真空装置设有抽气口、排气口;
所述的污泥入口四通过污泥输送管道三连接污泥出口二;
所述的抽真空口通过真空管道连接抽气口。
8.如权利要求1所述的太阳能高温热水解联合闪蒸脱水污泥处理系统，其特征是：所述的太阳能聚光集热器为抛物面槽式太阳能集热器。
9.如权利要求1所述的太阳能高温热水解联合闪蒸脱水污泥处理系统，其特征是：所述的储热罐的内部的储热材料包括导热油或固体的无机物储热材料。
10.如权利要求1所述的太阳能高温热水解联合闪蒸脱水污泥处理系统，其特征是：所述的污泥输送管道一上还设有球阀。
说明书
太阳能高温热水解联合闪蒸脱水污泥处理系统
技术领域
本发明涉及一种环保领域的污泥处理处置技术，尤其是一种太阳能高温热水解联合闪蒸脱水污泥处理系统。
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，进行闪蒸蒸发，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蒸发时迅速沸腾汽化，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或污泥闪蒸脱水处理技术的内容，但这些现有技术所涉及的污泥高温热水解或闪蒸脱水技术，均未见涉及利用太阳能聚光集热器以及辅助加热器作为供热设备并以导热油作为传热介质进行污泥高温热水解及闪蒸脱水的联合处理的内容，而现有的利用太阳能进行污泥处理的技术，主要集中在污泥干化和污泥堆肥的太阳能利用方面。
发明人认为，太阳能作为清洁环保的可再生新能源，是污泥高温热水解处理以及污泥闪蒸脱水处理的优质能源资源。利用太阳能进行污泥高温热水解和闪蒸脱水的联合处理，比现有的污泥高温热水解或污泥闪蒸脱水处理技术具有显著的节能和环保效果。
发明人正是基于以上思路公开了一种太阳能高温热水解联合闪蒸脱水污泥处理系统的污泥处理处置创新技术。
发明内容
以下是本发明公开的技术方案。
1、太阳能高温热水解联合闪蒸脱水污泥处理系统，包括加热罐、常压闪蒸罐、太阳能聚光集热器、储热罐、辅助加热器，其特征是：
所述的加热罐为壳体，加热罐的内部设有表面式换热器一，加热罐的罐壁上设有污泥入口一和污泥出口一;
所述的表面式换热器一以导热油为传热介质，表面式换热器一在加热罐的罐壁上设有导热油入口一和导热油出口一;
所述的常压闪蒸罐为壳体，常压闪蒸罐的罐壁上设有污泥入口二、污泥出口二和蒸汽出口一;
所述的太阳能聚光集热器以导热油为传热介质，太阳能聚光集热器设有导热油入口二和导热油出口二;
所述的储热罐为壳体，储热罐的内部设有储热材料，储热罐以导热油为传热介质，储热罐的罐壁上设有导热油入口三和导热油出口三;
所述的辅助加热器以导热油为传热介质，辅助加热器设有导热油入口四和导热油出口四;
所述的污泥出口一通过污泥输送管道一连接污泥入口二;
所述的导热油入口一通过导热油管道一连接导热油出口三，导热油出口一通过导热油管道二连接导热油入口二，导热油出口二通过导热油管道三连接导热油入口三;
所述的导热油出口四通过导热油管道四连接导热油管道一，或者，所述的储热罐的罐壁上还设有导热油入口五，导热油出口四通过导热油管道五连接导热油入口五;导热油入口四通过导热油管道六连接导热油管道二，或者，所述的储热罐的罐壁上还设有导热油出口五，导热油入口四通过导热油管道七连接导热油出口五。
2、根据技术方案1所述的 太阳能高温热水解联合闪蒸脱水污泥处理系统，一个优选的技术方案是：所述的污泥入口一设于加热罐的罐壁的底部或下部，所述的污泥出口一设于加热罐的罐壁的中部或上部;所述的污泥入口二设于常压闪蒸罐的罐壁的中部或上部，污泥出口二设于常压闪蒸罐的罐壁的底部或下部，蒸汽出口一设于常压闪蒸罐的罐壁的顶部或上部;所述的导热油入口一设于加热罐的罐壁的顶部或上部，导热油出口一设于加热罐的罐壁的底部或下部;所述的导热油入口三设于储热罐的罐壁的底部或下部，导热油出口三设于储热罐的罐壁的顶部或上部;所述的导热油入口四设于辅助加热器的底部或下部，导热油出口四设于辅助加热器的顶部或上部;所述的导热油入口五设于储热罐的罐壁的顶部或上部，所述的导热油出口五设于储热罐的罐壁的底部或下部。
3、根据技术方案1所述的 太阳能高温热水解联合闪蒸脱水污泥处理系统，一个优选的技术方案是：所述的加热罐的内部还设有螺旋搅拌器一。
4、根据技术方案1所述的 太阳能高温热水解联合闪蒸脱水污泥处理系统，一个优选的技术方案是：所述的辅助加热器为导热油锅炉。
5、根据技术方案1所述的 太阳能高温热水解联合闪蒸脱水污泥处理系统，一个优选的技术方案是：还包括预热罐;
所述的预热罐为壳体，预热罐的内部设有表面式换热器二，预热罐的罐壁上设有污泥入口三和污泥出口三;
所述的表面式换热器二以蒸汽为传热介质，表面式换热器二在预热罐的罐壁上设有蒸汽入口二和蒸汽出口二;
所述的污泥出口三通过污泥输送管道二连接污泥入口一;
所述的蒸汽入口二通过蒸汽输送管道连接蒸汽出口一。
6、根据技术方案5所述的 太阳能高温热水解联合闪蒸脱水污泥处理系统，一个优选的技术方案是：所述的预热罐的内部还设有螺旋搅拌器二;所述的污泥入口三设于预热罐的罐壁的底部或下部，所述的污泥出口三设于预热罐的罐壁的中部或上部;所述的蒸汽入口二设于预热罐的罐壁的顶部或上部，所述的蒸汽出口二设于预热罐的罐壁的底部或下部。
7、根据技术方案1所述的 太阳能高温热水解联合闪蒸脱水污泥处理系统，一个优选的技术方案是：还包括真空闪蒸罐、抽真空装置;
所述的真空闪蒸罐为壳体，真空闪蒸罐的罐壁的中部或上部设有污泥入口四，真空闪蒸罐的罐壁的底部或下部设有污泥出口四，真空闪蒸罐的罐壁的顶部或上部设有抽真空口;
所述的抽真空装置设有抽气口、排气口;
所述的污泥入口四通过污泥输送管道三连接污泥出口二;
所述的抽真空口通过真空管道连接抽气口。
8、根据技术方案1所述的 太阳能高温热水解联合闪蒸脱水污泥处理系统，一个优选的技术方案是：所述的太阳能聚光集热器为抛物面槽式太阳能集热器。
9、根据技术方案1所述的 太阳能高温热水解联合闪蒸脱水污泥处理系统，一个优选的技术方案是：所述的储热罐的内部的储热材料包括导热油或固体的无机物储热材料。
10、根据技术方案1所述的 太阳能高温热水解联合闪蒸脱水污泥处理系统，一个优选的技术方案是：所述的污泥输送管道一上还设有球阀。
本发明公开的技术方案不仅实现了污泥高温热水解处理和污泥闪蒸脱水处理的工艺结合，而且有效利用太阳能聚光集热器和辅助加热器作为供热装置，并利用导热油作为供热装置的传热介质。本发明公开的技术方案能够实现在阳光充足时完全利用太阳能聚光集热器提供的热能对污泥进行100℃—300℃的高温热水解和闪蒸脱水联合处理，在阳光不足时能够利用太阳能聚光集热器和辅助加热器同时进行供热，在没有阳光时能够利用辅助加热器进行独立供热。本发明公开的技术方案比现有的污泥高温热水解技术和污泥闪蒸脱水技术具有显著的节能和环保优势。
根据本发明的一个优选的技术方案，利用预热罐对进入加热罐前的污泥进行预热处理，并且利用常压闪蒸罐中排出的闪蒸蒸气作为对预热罐中的污泥进行换热加热的传热介质，能显著提高能源利用的效率。
根据本发明的另一个优选的技术方案，利用真空闪蒸罐和抽真空装置对在常压闪蒸罐中进行闪蒸脱水后的污泥进一步地进行真空闪蒸脱水，能有效利用常压闪蒸罐中进行闪蒸脱水后的污泥的显热，实现对污泥的二级闪蒸，能进一步提高能源利用效率以及污泥的脱水效果。