申请日20200604
公开(公告)日20200814
IPC分类号C02F11/00; C02F11/121; C02F11/10; C02F11/13; C02F11/14
摘要
本发明公开了一种节能低温碳化污泥处理系统及工艺，包括污泥调制装置、过滤系统、加药装置、预热装置、加热装置、碳化反应装置、冷却减压装置、裂解液缓存装置和干燥装置;所述冷却减压装置的冷却器的冷却水出口连接有污泥调制装置，所述加药装置通过加压泵连接有预热装置，所述预热器的热量来自于碳化反应装置;本工艺将污泥加温、加压，在没有蒸发的状态下，将污泥中的细胞破解，碳化后污泥中的水失去了细胞的束缚，再用简单的脱水机械将水分脱除。脱除水分剩余的干物质中含有较高的碳值，可以直接作为低质能源使用。
权利要求书
1.一种节能低温碳化污泥处理系统，其特征在于，包括依次通过管道连接的污泥调制装置、过滤系统、加药装置、预热装置、加热装置、碳化反应装置、冷却减压装置、裂解液缓存装置和干燥装置;所述冷却减压装置包括冷却器和减压装置，所述冷却器的冷却水出口通过冷却水管连接有污泥调制装置，所述污泥调制装置的污泥出口连接过滤装置，过滤装置出口连接有加药装置，所述加药装置通过加压泵连接有预热装置，所述预热装置包括多组预热器，所述预热器的热量来自于碳化反应装置。
2.根据权利要求1所述的一种节能低温碳化污泥处理系统，其特征在于，所述预热装置包括预热管路、加热管路和防沉降搅拌装置，预热管路内通入待预热的污泥，加热管路内通入碳化反应后的裂解液，预热装置的加热管路的出口连接有冷却器;预热装置的预热管路的出口连接加热装置。
3.根据权利要求2所述的一种节能低温碳化污泥处理系统，其特征在于，所述多组预热器包括低温段预热器和高温段预热器，所述低温段预热器的换热系数为200-400，高温段预热器的换热系数为70-120;所述低温段预热器的数量为3-8台;所述高温段预热器的数量为4-8台。
4.根据权利要求2所述的一种节能低温碳化污泥处理系统，其特征在于，所述防沉降搅拌装置为带机械密封磁力搅拌装置，包括2-7层推进式桨叶。
5.根据权利要求1所述的一种节能低温碳化污泥处理系统，其特征在于，所述裂解液缓存装置的出口连接有脱水机，脱水机的固体出口连接干燥装置，液体出口连接有脱水液池和脱水液处理装置;所述加热装置连接有控温热载体源，所述控温热载体源还连接干燥装置，干燥装置出口连接有碳化料仓。
6.使用权利要求1-5任一所述的系统进行的一种节能低温碳化污泥处理工艺，其特征在于，是一种连续运行工艺，包括以下步骤：
1)污泥调制和过滤，待处理污泥加水液化，破碎、搅拌、均质后，进行过滤;
2)加药阶段，过滤后的污泥混合药剂，同时进一步破碎、搅拌，形成污泥溶液;
3)预热阶段，污泥溶液加压后，泵送至预热装置，逐步预热至目标温度后送入加热系统进行加热;
4)加热和碳化反应阶段，完成预热的污泥溶液进入加热阶段，精准加热至碳化温度后，在碳化反应条件下碳化反应;
5)冷却减压，碳化反应后的裂解液进入预热阶段作为热源进行第一阶段冷却，经过第一阶段冷却的裂解液再次进入冷却器和减压装置第二阶段冷却减压;
6)冷却减压后的裂解液进行浓缩、脱水、干燥，得到干燥的碳化物。
7.根据权利要6所述的一种节能低温碳化污泥处理工艺，其特征在于，所述待处理污泥包括：市政污水厂产生的80%含水率的污泥、来自市政污水处理厂的污泥浓缩池的99%含水率的剩余活性污泥、90%以上含水率的蓝藻污泥、屠宰场污泥、海鲜污泥。
8.根据权利要6所述的一种节能低温碳化污泥处理工艺，其特征在于，所述污泥调制阶段，待处理污泥加水液化调制至含水率为87-90%，调制所用的水采用污泥冷却器换热完毕后的30-60℃的冷却水。
9.根据权利要6所述的一种节能低温碳化污泥处理工艺，其特征在于，所述碳化反应阶段的碳化反应装置内温度为250-270℃，所述预热阶段的污泥溶液的升温量为80-180℃;加热阶段的污泥溶液的升温区间为100℃以内;所述污泥溶液在碳化反应阶段的碳化反应装置内的停留时间为10-20min;碳化反应得到的裂解液经过预热阶段的热量转换后温度为80-120℃，压力为2-4Mpa;裂解液经过冷却减压阶段后温度为50℃以下、压力降至常压或设计压力。
10.根据权利要6所述的一种节能低温碳化污泥处理工艺，其特征在于，所述冷却减压后的裂解液经过脱水后得到含水率为30-40%的碳化料，所述碳化料进一步干燥处理，直至含水率为5%-25%。
说明书
一种节能低温碳化污泥处理系统及工艺
技术领域
本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种节能低温碳化污泥处理系统及工艺。
背景技术
市政污水厂的剩余污泥，是由具有代谢功能的活性微生物群体、微生物自身代谢的残留物、污泥吸附的难降解有机物和无机物等组成的胶状非均质体。具有含水率高、难脱水;富含有机质、易腐败、产恶臭;含病原微生物和寄生虫卵等污染物。
低温碳化工艺的原理是将污泥加温、加压，在没有蒸发的状态下，将污泥中的细胞破解(裂解、碳化)，碳化后污泥中的水失去了细胞的束缚，再用简单的脱水机械将水分脱除。脱除水分剩余的干物质中含有较高的碳值，可以直接作为低质能源使用;由于工艺中没有水分的蒸发过程，低温碳化工艺的能耗将大大降低，通常只有热干化能耗的一半以下。而且，由于没有大量的有机质蒸发，系统产生的臭气也很少，易于处理，可实现污泥“无害化、稳定化、资源化、绿色化”。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提出一种节能低温碳化污泥处理系统及工艺，该工艺能够使产物中的碳值高度保留。
为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：
一种节能低温碳化污泥处理系统，包括依次通过管道连接的污泥调制装置、过滤系统、加药装置、预热装置、加热装置、碳化反应装置、冷却减压装置、裂解液缓存装置和干燥装置;所述冷却减压装置包括冷却器和减压装置，所述冷却器的冷却水出口通过冷却水管连接有污泥调制装置，所述污泥调制装置的污泥出口连接过滤装置，过滤装置出口连接有加药装置，所述加药装置通过加压泵连接有预热装置，所述预热装置包括多组预热器，所述预热器的热量来自于碳化反应装置。
优选的，所述预热装置的多组预热器为串联和/或并联设置，所述预热装置包括预热管路、加热管路和防沉降搅拌装置，预热管路内通入待预热的污泥，加热管路内通入碳化反应后的裂解液，预热装置的加热管路的出口连接有冷却器;预热装置的预热管路的出口连接加热装置。
优选的，所述串联设置的多组预热器包括低温段预热器和高温段预热器，所述低温段预热器的换热系数为200-400，高温段预热器的换热系数为70-120;所述低温段预热器的数量为3-8台;所述高温段预热器的数量为4-8台。
优选的，所述防沉降搅拌装置为带机械密封磁力搅拌装置，包括2-7层推进式桨叶，每层所述桨叶包括三个叶片。
优选的，所述裂解液缓存装置包括缓冲池，所述缓冲池的缓冲时间为12-15h，缓冲池的出口连接有脱水机，脱水机的固体出口连接干燥装置，液体出口连接有脱水液池和脱水液处理装置。
优选的，所述加热装置连接有控温热载体源，所述控温热载体源产生烟气，还可连接干燥装置，干燥装置出口连接有碳化料仓。
使用所述污泥处理系统进行的一种节能低温碳化污泥处理工艺，是一种连续运行工艺，包括以下步骤：
1)污泥调制和过滤，待处理污泥加水液化，破碎、搅拌、均质后，进行过滤;
2)加药阶段，过滤后的污泥混合药剂，同时进一步破碎、搅拌，形成污泥溶液;
3)预热阶段，污泥溶液加压后，泵送至预热装置，逐步预热至目标温度后送入加热系统进行加热;
4)加热和碳化反应阶段，完成预热的污泥溶液进入加热阶段，精准加热至碳化温度后，在碳化反应条件下碳化反应;
5)冷却减压，碳化反应后的裂解液进入预热阶段作为热源进行第一阶段冷却，经过第一阶段冷却的裂解液再次进入冷却器和减压装置第二阶段冷却减压;
6)冷却减压后的裂解液进行浓缩、脱水、干燥，得到干燥的碳化物。
优选的，所述待处理污泥包括：市政污水厂产生的80%含水率的污泥、来自市政污水处理厂的污泥浓缩池的99%含水率的剩余活性污泥、90%以上含水率的蓝藻污泥、屠宰场污泥、海鲜污泥等富含有机质的污泥。
优选的，所述污泥调制阶段，待处理污泥加水液化调制至含水率为87-90%，调制所用的水采用污泥冷却器换热完毕后的30-60℃的冷却水。
优选的，所述碳化反应阶段的碳化反应装置内温度为200-260℃。
优选的，所述预热阶段的污泥溶液的升温量为80-180℃;加热阶段的污泥溶液的升温区间为100℃以内;所述污泥溶液在碳化反应阶段的碳化反应装置内的停留时间为10-30min;碳化反应得到的裂解液经过预热阶段的热量转换后温度为80-120℃，压力为2-4Mpa;裂解液经过冷却减压阶段后温度为50℃以下、压力降至常压或设计压力。
优选的，所述裂解液经过脱水后得到含水率为30-40%的碳化料，所述碳化料进一步干燥处理，直至含水率为5%-25%。
本发明相对于现有技术所产生的有益效果为：
本发明污泥低温碳化工艺为连续运行工艺，即由进入碳化工艺流程的污泥从进料至出料为连续过程，本工艺运行为24小时制。
污泥低温碳化工艺主要针对有机质含量较高的污泥进行处理，而碳化工艺的优势即使产物中的碳值高度保留，即将生物质被转化生成可直接作为燃料的生物碳。污泥泥质中有机质含量的高低也决定了产物利用的丰富性，若污泥中有机质含量较高，则碳化后干料的发热值较大，碳化后液体碳氮比较理想，可直接做污水厂碳源进行投加，或液体经低倍浓缩(甚至不需浓缩)即可作为液体肥料(叶面肥等)。（发明人韩磊;刘双强;张树栋;张宝宝;刘舒其;王相文）