專利名稱：有機性廢棄物的處理設(shè)備以及處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對有機性廢棄物進(jìn)行高溫高壓處理漿化之后，進(jìn)行脫水作為可 燃性固形原料將其回收的，將其作為燃料等實現(xiàn)有效利用的有機性廢棄物的處 理設(shè)備以及處理方法。
背景技術(shù)：
以往作為來自處理污水、糞尿以及各種工業(yè)廢水的水處理裝置的有機性污泥、 動植物殘渣或食品殘渣等有機性廢棄物的處理方法，一般采用焚燒或填埋處理的方 法。特別是對于有機性污泥，正采用將污泥濃縮、脫水之后進(jìn)行焚燒或填埋的處理。
但是，目前在該方法中，即使進(jìn)行了污泥的濃縮、脫水之后含水率仍高達(dá)75 82 重量％，因此體積大，依賴于廢棄物從業(yè)者進(jìn)行處理時，處理費用高，在廢水處理 整體所花費的費用中占據(jù)多數(shù)。
另外，在填埋處理中，工業(yè)廢棄物填埋處理場的使用剩余年數(shù)減少，處理費用 也年年升高。另外，焚燒處理中，由于含水率高因此燃料消耗量多，能量消耗大， 再者，近年來由于廢氣、焚燒灰中含有的二氧芑(dioxin)問題等，焚燒處理本身 正陷入困境。
鑒于上述問題，有在高溫高壓條件下處理有機性污泥、進(jìn)行液體化或氣化，作 為燃料等實現(xiàn)有效利用的方法。作為其中一例，有污泥油化裝置，它由將有機性污 泥脫水的脫水裝置，將脫水污泥依次壓入至預(yù)熱器、反應(yīng)器、冷卻器用的壓入裝置， 將被壓入的脫水污泥通過由后段的冷卻器加熱了的熱媒預(yù)熱的預(yù)熱器，通過熱媒將 預(yù)熱了的脫水污泥加熱、在25(TC以上的溫度以及該溫度下的水蒸氣壓以上的壓力 下使之反應(yīng)的反應(yīng)器，通過熱媒將反應(yīng)物冷卻的冷卻器，將冷卻了的反應(yīng)物開放于 大氣壓的大氣開放裝置，將開放了的反應(yīng)物中的可燃性液體回收的回收裝置，使回 收的可燃性液體燃燒間接地加熱熱媒的加熱爐構(gòu)成(例如，參考專利文獻(xiàn)l)。
另外，作為另一示例有將各種垃圾、褐煤等低級含碳物質(zhì)漿化，進(jìn)行高溫高壓 處理將含碳物質(zhì)中的氧作為二氧化碳分離，同時生成炭漿料，將生成的氣體和炭槳
作為燃料有效利用的方法(例如，參考專利文獻(xiàn)2)。
另外，作為又一示例有對污水污泥進(jìn)行強脫水處理，對脫水污泥進(jìn)行高溫高壓
處理(約150 340°C)生成污水污泥漿，通過閃蒸將水分蒸發(fā)分離之后，將其與 輔助燃料混合從而制造經(jīng)熱量調(diào)節(jié)的漿料燃料的方法(例如，參考專利文獻(xiàn)3)。 但是，在專利文獻(xiàn)1所記載的將污泥油化的方法和裝置中，從污泥生成油狀物 質(zhì)的油化反應(yīng)如果要在低溫或低壓使之反應(yīng)，則反應(yīng)速度慢，反應(yīng)時間極長，能量 消耗大，同時存在由于具有大型設(shè)備而設(shè)備費用以及設(shè)備設(shè)置面積大的問題。因此， 為了得到有效的反應(yīng)速度，通常在高溫高壓的條件下進(jìn)行，但是由于該溫度和壓力 過高，因此，存在升溫能量消耗、反應(yīng)槽的高壓設(shè)計、預(yù)熱器、加熱器等造成的設(shè) 備費用高的問題。
另外，對于以往的專利文獻(xiàn)2所記載的方法，由于不是使油狀物質(zhì)生成的反應(yīng)， 因此所需的能量少，作為將各種垃圾、污泥等廢棄物作為燃料等加以利用的方法， 是有效的方法，但是為了漿化，需要來自外部的大量的粘性調(diào)整水。特別是當(dāng)廢水 污泥等作為脫水污泥而被供給時，含水量約為78 82重量％，是高粘質(zhì)的，因此 供給配管、各種裝置內(nèi)的壓力損失增大，運送效率降低，且加熱時的總導(dǎo)熱系數(shù)減 小。因此存在為了得到有流動性的污泥需要更大量的粘性調(diào)整水，因而存在設(shè)備過 大的問題。
另外，在以往的專利文獻(xiàn)3所記載的方法中，由于將脫水污泥作為經(jīng)進(jìn)一步高 度脫水的固形物進(jìn)行高溫高壓處理，因此這樣與流體輸送相比較，供給配管、各種 裝置內(nèi)的壓力損失增大，輸送效率降低，同時加熱時的總導(dǎo)熱系數(shù)降低，因此存在 能量效率差、能量消耗和設(shè)備費用高的問題。
另外，根據(jù)被處理的有機性廢棄物的不同，常有有機性廢棄物部分結(jié)成大塊狀， 或含有木質(zhì)物、纖維質(zhì)物、毛發(fā)等夾雜物的情況。此時，在后續(xù)工序?qū)⒂袡C性廢棄 物高溫高壓處理時，與不含這些的情況相比，需要高加熱溫度、高壓力、長處理時 間等。
專利文獻(xiàn)1:日本專利特公平7-800Q0號公報 專利文獻(xiàn)2:日本專利特表平9-505878號公報 專利文獻(xiàn)3:日本專利特開平6-246297號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，本發(fā)明的目的在于提供一種有機性廢棄物的
處理設(shè)備和處理方法，該設(shè)備和方法在將有機性廢棄物高溫高壓處理漿化之后，進(jìn) 行脫水作為可燃性固形原料將其回收，作為燃料等實現(xiàn)有效利用時，可削減所需設(shè) 備，同時可盡量減少反應(yīng)使用的能量、粘性調(diào)整水等的使用量，從而可以減少能量 消耗和設(shè)備成本，另外，可以防止各設(shè)備的結(jié)垢，而且即使有機性廢棄物中存在大 的污泥塊、夾雜物，高溫高壓處理工序中的有機性廢棄物的加熱溫度、處理壓力、 處理時間也均與沒有夾雜該污泥塊、夾雜物的情況大致相等。
達(dá)到上述目的的本發(fā)明的第1方面的發(fā)明為有機性廢棄物的處理設(shè)備，它是具 有將有機性廢棄物高溫高壓處理生成漿狀物質(zhì)的高溫高壓處理裝置，將上述漿狀物 質(zhì)脫水處理、回收脫水固形物的脫水處理裝置，對由該脫水處理裝置分離的分離液 進(jìn)行凈化處理的水處理裝置的有機性廢棄物的處理設(shè)備，其特征在于，具有在進(jìn)行 高溫高壓處理之前將上述有機性廢棄物粉碎的粉碎裝置，上述高溫高壓處理裝置中 設(shè)有向該高溫高壓處理裝置內(nèi)的有機性廢棄物中吹入蒸氣的蒸氣吹入部件，上述高 溫高壓處理裝置被形成為被連續(xù)供給上述有機性廢棄物，并且由上述蒸氣吹入部件 吹入蒸氣，進(jìn)行加熱、加壓以及攪拌的同時使之反應(yīng)的連續(xù)式的反應(yīng)槽；上述水處 理裝置中設(shè)置有通過分離膜將上述分離液中的殘留固形物作為濃縮液分離處理的 膜分離處理裝置。
本發(fā)明第2方面的發(fā)明為如第1方面的發(fā)明所述的有機性廢棄物的處理設(shè)備， 其中，從由上述粉碎裝置的粉碎后到被供給至上述反應(yīng)槽之間，具有預(yù)熱上述有機 性廢棄物的預(yù)熱槽，該預(yù)熱槽中收置有螺旋狀的熱交換攪拌管，該熱交換攪拌管通 過在管內(nèi)流通熱媒并同時旋轉(zhuǎn)，由上述熱媒的熱量來預(yù)熱被供給至上述預(yù)熱槽內(nèi)的 有機性廢棄物，并同時進(jìn)行攪拌。
本發(fā)明第3方面的發(fā)明為如第1或第2方面的發(fā)明所述的有機性廢棄物的處理 設(shè)備，其中，上述蒸氣吹入部件具有切線方向噴射嘴，該切線方向噴射嘴由在外周 壁形成的噴射口向上述有機性廢棄物中沿切線方向噴射上述蒸氣，藉此旋轉(zhuǎn)攪拌有 機性廢棄物。
本發(fā)明第4方面的發(fā)明為如第1方面的發(fā)明所述的有機性廢棄物的處理設(shè)備， 其中，具有熱回收裝置，該熱回收裝置通過與熱媒的熱交換來回收在上述反應(yīng)槽中 生成的漿狀物質(zhì)的熱量，并同時將漿狀物質(zhì)冷卻。
本發(fā)明第5方面的發(fā)明為如第4方面的發(fā)明所述的有機性廢棄物的處理裝置，
其中，上述熱回收裝置由第一冷卻器和第二冷卻器構(gòu)成，該第一冷卻器使上述漿狀 物質(zhì)減壓閃蒸，將生成的蒸氣與熱媒進(jìn)行熱交換，所述第二冷卻器將被第一冷卻器冷卻的漿狀物質(zhì)與熱媒進(jìn)行熱交換。
本發(fā)明第6方面的發(fā)明為如第1方面的發(fā)明所述的有機性廢棄物的處理設(shè)備， 其中，具有暫時儲存上述漿狀物質(zhì)、并同時向該漿狀物質(zhì)中加入水進(jìn)行攪拌混合的 漿料貯留槽。
本發(fā)明第7方面的發(fā)明為如第1方面的發(fā)明所述的有機性廢棄物的處理設(shè)備，
其中，具有甲烷發(fā)酵裝置，該甲垸發(fā)酵裝置使上述分離液中的有機物甲垸發(fā)酵，生 成含有甲烷的氣體。
本發(fā)明第8方面的發(fā)明是有機性廢棄物的處理方法，它是具有對有機性廢棄物 進(jìn)行高溫高壓處理生成漿狀物質(zhì)的高溫高壓處理工序；對上述高溫高壓處理工序中 生成的漿狀物質(zhì)進(jìn)行脫水處理，將脫水固形物回收的脫水處理工序；以及對經(jīng)上述 脫水處理工序分離的分離液進(jìn)行凈化處理的水處理工序的有機性廢棄物的處理方 法，其特征在于，具有將高溫高壓處理前的上述有機性廢棄物粉碎的粉碎工序，上 述高溫高壓處理工序為向連續(xù)供給至反應(yīng)槽的上述有機性廢棄物中吹入蒸氣的同 時進(jìn)行攪拌，在150 25(TC的溫度、該溫度下的水蒸氣壓以上的壓力下使之反應(yīng) 5 120分鐘的連續(xù)式反應(yīng)工序，上述水處理工序中具有將上述分離液中的殘留固 形物作為濃縮液進(jìn)行膜分離的膜分離處理工序。
本發(fā)明第9方面的發(fā)明為如第8方面發(fā)明所述的有機性廢棄物的處理方法，其 中，被粉碎至5mm以下。
本發(fā)明第10方面的發(fā)明為如第8或第9方面的發(fā)明所述的有機性廢棄物的處 理方法，其中，在上述粉碎工序和連續(xù)式反應(yīng)工序之間，具有在預(yù)熱槽內(nèi)連續(xù)預(yù)熱 上述有機性廢棄物的預(yù)熱工序，上述預(yù)熱槽中收置有螺旋狀的熱交換攪拌管，該熱 交換攪拌管通過在管內(nèi)流通熱媒并同時旋轉(zhuǎn)，由上述熱媒的熱量來預(yù)熱被供給至上 述預(yù)熱槽內(nèi)的有機性廢棄物，并同時進(jìn)行攪拌。
本發(fā)明第11方面的發(fā)明為如第8方面的發(fā)明所述的有機性廢棄物的處理方法， 其中，設(shè)置有從在外周壁形成的噴射口沿切線方向噴射上述蒸氣的切線方向噴射 嘴，通過從上述噴射口噴射蒸氣，對上述反應(yīng)槽內(nèi)的有機性廢棄物進(jìn)行加熱并同時 進(jìn)行旋轉(zhuǎn)攪拌。
本發(fā)明第12方面的發(fā)明為如第8方面的發(fā)明所述的有機性廢棄物的處理方法， 其中，向上述漿狀物質(zhì)中加入水進(jìn)行攪拌混合，使上述漿狀物質(zhì)中的磷成分和氯成 分等水溶性無機鹽成分洗提。
本發(fā)明第13方面的發(fā)明為如第8方面的發(fā)明所述的有機性廢棄物的處理方法，
其中，使上述分離液中的有機物甲垸發(fā)酵，生成含有甲烷的氣體。
根據(jù)本發(fā)明第1方面的發(fā)明，在高溫高壓處理裝置的高溫高壓處理中，不需要 以往必需的有機性廢棄物的加熱器，可實現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的簡略化、設(shè)備費用的減少化。 另外，由于在進(jìn)行高溫高壓處理之前通過粉碎裝置粉碎了有機性廢棄物，因此即使 有機性廢棄物中存在大污泥塊、夾雜物，高溫高壓處理工序中的有機性廢棄物的加 熱溫度、處理壓力、處理時間也可與不含有該污泥塊、夾雜物的情況大致相等。另 外，由于設(shè)置了吹入蒸氣的部件來進(jìn)行加熱、加壓和攪拌，因此可實現(xiàn)通過反應(yīng)槽 中污泥的均勻加熱、均勻攪拌所帶來的反應(yīng)的高效化。另外，所得的可燃性固形原 料可作為各種煤替代燃料而有效利用，特別是將污水污泥作為有機性廢棄物進(jìn)行處 理所得的可燃性固形原料由于大量含有成為水泥的原料的粘土，因此可作為水泥原 料和燒結(jié)燃料而極有效地利用。另外，由于在水處理裝置中設(shè)置有膜分理處理裝置， 因此可以進(jìn)行高溫高壓處理中所生成的難分解性C0D成分的除去、以及溶解性有機 物的回收。
根據(jù)本發(fā)明第2方面的發(fā)明，被粉碎的有機性廢棄物在被供給至反應(yīng)槽之前被 供給至預(yù)熱槽，在此被預(yù)熱至規(guī)定的溫度。此時，在預(yù)熱槽內(nèi)，流通有熱媒的螺旋 狀的熱交換攪拌管旋轉(zhuǎn)，攪拌有機性廢棄物。藉此，預(yù)熱槽內(nèi)的熱媒的熱效率提高， 可以防止結(jié)垢。
根據(jù)本發(fā)明第3方面的發(fā)明，在反應(yīng)槽內(nèi)的有機性廢棄物中，通過從外周壁的
噴射口在旋轉(zhuǎn)嘴沿切線方向噴射蒸氣使之旋轉(zhuǎn)，同時將有機性廢棄物邊加熱邊進(jìn)行 攪拌。
根據(jù)本發(fā)明第4方面的發(fā)明，反應(yīng)槽中使用的熱量通過與熱媒的熱交換而被回 收，因此可以減少能量消耗。
根據(jù)本發(fā)明第5方面的發(fā)明，通過第一冷卻器和第二冷卻器可以得到各自溫度 不同的熱媒，通過將所得的熱媒循環(huán)使用到各自溫度所適合的用途，可以實現(xiàn)熱量 的有效利用。另外，由于逐漸降低漿狀物質(zhì)的溫度，因此不容易發(fā)生結(jié)垢。
根據(jù)本發(fā)明第6方面的發(fā)明，由于在貯留槽內(nèi)向漿狀物質(zhì)中加入水進(jìn)行攪拌混 合，因此可以從漿狀物質(zhì)中洗提磷成分和氯成分等水溶性無機鹽成分。
根據(jù)本發(fā)明第7方面的發(fā)明，由于通過甲烷發(fā)酵裝置使分離液中的有機物甲烷 發(fā)酵，因此，可以生成可作為例如鍋爐的燃料有效利用的含甲烷的氣體。
根據(jù)本發(fā)明第8方面的發(fā)明，在高溫高壓處理中不需要以往必需的有機性廢棄 物的加熱器，可實現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的簡略化、設(shè)備費用的降低化。另外，由于在進(jìn)行高
溫高壓處理之前粉碎了有機性廢棄物，因此即使在有機性廢棄物中存在大污泥塊、 夾雜物，在高溫高壓處理工序中的有機性廢棄物的加熱溫度、處理壓力、處理時間 也可以與不含有該污泥塊、夾雜物的情況大致相等。另外，高溫高壓處理工序由于
是向連續(xù)供給至反應(yīng)槽的上述有機性廢棄物中吹入蒸氣的同時進(jìn)行攪拌，在溫度
150 25CTC、該溫度下的水蒸氣壓以上的壓力下使之反應(yīng)5 120分鐘，因此可實 現(xiàn)通過反應(yīng)槽內(nèi)的污泥的均勻加熱、均勻攪拌所帶來的反應(yīng)的高效化。特別是將污 水污泥作為有機性廢棄物進(jìn)行處理所得的可燃性固形原料由于大量含有成為水泥 的原料的粘土，因此可作為水泥原料和燒結(jié)燃料而極有效地利用。另外，由于在水 處理工序中設(shè)有膜分理處理工序，因此可以進(jìn)行高溫高壓處理中所生成的難分解性 COD成分的除去、以及溶解性有機物的回收。
特別是根據(jù)本發(fā)明第9方面的發(fā)明，由于將有機性廢棄物粉碎至5mm以下，因 此即使在有機性廢棄物中含有大污泥塊、夾雜物，實際中高溫高壓處理工序中的有 機性廢棄物的加熱溫度、處理壓力、處理時間也可與不含該污泥塊、夾雜物的情況 大致相同。
另外，根據(jù)本發(fā)明第IO方面的發(fā)明，被粉碎的有機性廢棄物被供給至反應(yīng)槽 之前被供給至預(yù)熱槽，在此被預(yù)熱至規(guī)定溫度。此時，預(yù)熱槽內(nèi)，流通有熱媒的螺 旋狀的熱交換攪拌管旋轉(zhuǎn)，攪拌有機性廢棄物。藉此，提高預(yù)熱槽內(nèi)的熱媒的熱效 率，可以防止結(jié)垢。
根據(jù)本發(fā)明第ll方面的發(fā)明，由于在反應(yīng)槽內(nèi)的有機性廢棄物中，從旋轉(zhuǎn)嘴 的外周壁的噴射口沿旋轉(zhuǎn)嘴的切線方向噴射蒸氣，因此可在無動力下使旋轉(zhuǎn)嘴旋轉(zhuǎn) 并同時攪拌有機性廢棄物。
根據(jù)本發(fā)明第12方面的發(fā)明，由于向漿狀物質(zhì)中添加水進(jìn)行攪拌混合，因此 可以使?jié){狀物質(zhì)中的磷成分和氯成分等水溶性無機鹽成分洗提。
根據(jù)本發(fā)明第13方面的發(fā)明，由于使分離液中的有機物甲垸發(fā)酵，因此可以 生成可作為例如鍋爐的燃料有效利用的含有甲烷的氣體。


圖1為本發(fā)明的實施例1所涉及的有機性污泥的處理設(shè)備的系統(tǒng)圖。
圖2為本發(fā)明的實施例1所涉及的蒸氣吹入部件中設(shè)置的切線方向噴射嘴的擴
大平面圖。
符號的說明
2粉碎裝置
5反應(yīng)槽(高溫高壓處理裝置) 6蒸氣吹入部件
6a切線方向噴射嘴 9漿料貯留槽
12脫水裝置(脫水處理裝置) 19分離液槽(水處理裝置) 20甲垸發(fā)酵裝置 22膜分理處理裝置
具體實施例方式
本發(fā)明的目的在于提供一種有機性廢棄物的處理設(shè)備和處理方法，該設(shè)備和方 法在將有機性廢棄物高溫高壓處理漿化之后，將其作為可燃性固形原料回收，作為 燃料等實現(xiàn)有效利用時，可削減所需設(shè)備，同時盡量減少反應(yīng)使用的能量、粘性調(diào) 整水等的使用量，從而減少能量消耗和設(shè)備成本。本發(fā)明中，通過利用設(shè)置了蒸氣 吹入部件的連續(xù)式反應(yīng)槽，填充一定量的有機性廢棄物，由蒸氣吹入部件吹入蒸氣 進(jìn)行加熱、加壓和攪拌的同時使之反應(yīng)規(guī)定時間的連續(xù)反應(yīng)方法，實現(xiàn)了本發(fā)明的 目的。另外，由于經(jīng)甲垸發(fā)酵裝置使分離液中的有機物甲烷發(fā)酵，因而可以生成能 夠作為例如鍋爐的燃料來有效利用的含有甲垸的氣體。另外，通過在處理設(shè)備的一 部分中設(shè)置膜分離處理裝置，可以進(jìn)行高溫高壓處理中生成的難分解性C0D成分的 除去以及溶解性有機物的回收。
根據(jù)附圖來說明本發(fā)明的實施方式。圖1為本發(fā)明的一實施方式的有機性污泥 的處理設(shè)備的系統(tǒng)圖。
圖1中，1為有機性污泥接收設(shè)備的污泥貯留槽，污泥貯留槽1接收含水率70 85重量％的污泥。該污泥為由處理污水、糞尿以及各種工業(yè)廢水的水處理設(shè)備生 成的有機性污泥。la為將被貯留的有機性污泥以規(guī)定的流量供給至后段裝置的污 泥排出機。
2為粉碎有機性污泥的粉碎裝置。根據(jù)被處理的被處理污泥(有機性污泥)的 不同，有時污泥部分結(jié)成大塊，或者含有木質(zhì)物、纖維質(zhì)物、毛發(fā)等夾雜物。由粉 碎裝置2，將其粉碎至5mm以下，將污泥均質(zhì)化。
作為粉碎裝置2，可以采用微粒剪斷機、粉碎泵、均質(zhì)機等。但是，使用微粒 剪斷機由于粉碎性能、有機性污泥的均質(zhì)化、處理能力優(yōu)良因此優(yōu)選。另外，作為 粉碎裝置2，可以僅設(shè)置單段的粉碎機，也可以在由粗粉碎機進(jìn)行粉碎之后設(shè)置微 粉碎機，形成2段粉碎。
3為預(yù)熱槽，使被后述第二冷卻器8加熱的循環(huán)熱媒(90 12(TC)在由圖中 未示的旋轉(zhuǎn)發(fā)動機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的螺旋狀的加熱線圈3a中流通，藉此通過加熱線圈3a 將粉碎污泥均勻加熱至60 8(TC。由于加熱線圈3a是可以旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，因此預(yù)熱 槽3內(nèi)的循環(huán)熱媒的熱效率上升，還可以防止結(jié)垢。
4為污泥供給泵，將在預(yù)熱槽3中被加熱的預(yù)熱污泥以2. 0 6. OMPa G的壓 力連續(xù)供給至反應(yīng)槽5的底部。
在反應(yīng)槽5，向由污泥供給泵4供給的加壓污泥(有機性污泥)中吹入蒸氣， 通過在150 250°C、該溫度下的水蒸氣飽和壓以上的壓力(0.4 4. OMPa G)下 一邊攪拌一邊反應(yīng)5 120分鐘，使有機性污泥液狀化。
在反應(yīng)槽5的上部或下部設(shè)置多排蒸氣吹入部件6吹入蒸氣，以盡可能地進(jìn)行 均勻加熱和攪拌。作為蒸氣吹入部件6具有切向方向噴射嘴6a (參考圖2)，該切 線方向噴射嘴6a從在外周壁每120°設(shè)置的噴射口沿切線方向噴射蒸氣，并同時 旋轉(zhuǎn)攪拌有機性污泥。另外，蒸氣吹入部件6的配設(shè)排數(shù)在反應(yīng)槽5為小型時可以 為單排，也可以根據(jù)反應(yīng)槽5的容積而適當(dāng)設(shè)定。
用于均勻加熱以及攪拌而被吹入的過剩蒸氣、經(jīng)反應(yīng)生成的氣體伴隨著反應(yīng)槽 5的壓力調(diào)整被排出，被排入至后述第一冷卻器7中，用于液狀化污泥的攪拌。
吹入至反應(yīng)槽5中的蒸氣被后述的冷卻器7、 8等冷凝。該冷凝水使污泥中的 磷成分、氯成分等洗提。磷及氯成分對成為制品的煤替代燃料的品質(zhì)帶來不良影響。 因此，冷凝水可以提高制品的品質(zhì)。
7為第一冷卻器，將冷卻器內(nèi)壓力調(diào)整至O. 1 1.0MPa'G，通過閃蒸將液狀化 污泥冷卻至120 18(TC的溫度，同時使循環(huán)熱媒在冷卻線圈7a中流通，通過循環(huán) 熱媒使閃蒸氣冷凝，回收熱量。
8為第二冷凝器，將冷卻器內(nèi)壓力調(diào)整至大氣壓 0. lMPa，G，通過閃蒸將液 狀化污泥冷卻至80 12(TC的溫度，同時使循環(huán)熱媒在冷卻線圈8a中流通，通過 循環(huán)熱媒回收污泥的熱量。
第一冷卻器7中，通過大量產(chǎn)生的冷凝水來清洗冷卻線圈7a的外表面，但在 第二冷卻器8中，冷凝水量減少自清洗效果弱，因此與預(yù)熱槽3同樣呈使加熱線圈 8a旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。這樣，第二冷卻器8內(nèi)的循環(huán)熱媒的熱效率提高，可以防止結(jié)垢。
9為漿料貯留槽，將液狀化污泥、反應(yīng)槽5中生成的氣體等送至槳料貯留槽9 中。生成的氣體被冷凝器10冷卻之后，經(jīng)過脫臭裝置被釋放至大氣中。為了防止 以與生成氣體伴隨的固形成分為原因的冷凝器10的阻塞，通過被后述的膜分離裝 置22分離的凈化水清洗冷凝器10，使清洗水流入至漿料貯留槽9中。
在漿料貯留槽9中，使攪拌葉9a旋轉(zhuǎn)的同時將液狀化污泥和凈化水混合攪拌。
12為脫水裝置，對通過漿料供給泵13從漿料貯留槽9的下部壓送的漿化污泥， 進(jìn)行固形物和液體成分的分離。固形物的含水率為45 60重量％左右。
作為脫水裝置12，使用沉降式離心分離機、螺旋壓力機、帶式壓力機等，優(yōu) 選使用沉降式離心分離機。
14為脫水固形物貯留槽，暫時儲存被脫水的脫水污泥(脫數(shù)固形物)。
15為干燥裝置，將通過脫水固形物供給泵16從脫水固形物貯留槽14的下部 壓送的脫水固形物加熱，使水分蒸發(fā)，形成制品的固形燃料。作為干燥裝置15的 熱源，采用將被第一冷卻器7加熱的循環(huán)熱媒再于熱媒加熱器17中被鍋爐18的熱 量加熱的熱媒。通過供給的循環(huán)熱媒加熱脫水污泥使水分蒸發(fā)，形成制品的固形燃 料。蒸發(fā)的水分被洗氣器或冷凝器等冷凝之后被送至燃燒脫臭裝置，被釋放至大氣 中。
19為分離液槽(水處理裝置)，使攪拌葉19a旋轉(zhuǎn)的同時暫時儲存來自脫水 的分離液成分，兼作為后述的甲烷發(fā)酵裝置20的前處理的酸發(fā)酵槽。
20為甲烷發(fā)酵裝置，使通過分離液供給泵21從分離液槽19的下部壓送的分 離液甲垸發(fā)酵。來自脫水裝置12的分離液中含有高濃度的有機物，因此通過甲烷 發(fā)酵由有機物生成含有甲烷的氣體，實現(xiàn)作為鍋爐18的燃料的有效利用。
作為成為甲烷發(fā)酵裝置20的主體的甲垸發(fā)酵槽，可以使用上流式厭氧性處理 裝置(UASB處理裝置)、浮游式甲烷發(fā)酵槽等，由于CODcr高達(dá)20000 80000， 因此從初始成本和運營成本的觀點來看優(yōu)選為高速UASB處理裝置。
22為膜分離裝置，利用分離膜對甲烷發(fā)酵處理后的消化液進(jìn)行分離處理，當(dāng) 濃縮液可維持作為煤替代燃料的品質(zhì)時，將其供給至脫水固形物貯留槽14，當(dāng)品 質(zhì)上有問題時作為工業(yè)廢棄物進(jìn)行處理。透過液作為凈化水被排放， 一部分如上述循環(huán)至漿料貯留槽9中。
作為膜分離裝置22中所用的分離膜組件，可以使用筒式膜組件、平板式膜組
件、中空線式膜組件等，作為分離膜可以適當(dāng)選擇RO (反滲透膜)、UF膜(超濾 膜)、MO膜(精密濾膜)、NF膜(納濾膜裝置)等使用，優(yōu)選根據(jù)排水的排出條 件來使用納濾膜或RO膜裝置。另外，作為膜分離裝置22，將多個平板式膜組件隔 著規(guī)定的間隔層疊，使膜組件振動或旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)的裝置可以防止膜表面的結(jié)垢，可 減少分離膜的數(shù)量。
圖1中，23為調(diào)節(jié)從反應(yīng)槽5供給至第一冷卻器7的漿化污泥的流量的第1 閥，24為調(diào)整從第一冷卻器7供給至第二冷卻器8的第一冷卻漿料的流量的第2 閥。圖1中，點劃線顯示循環(huán)熱媒的循環(huán)路。被熱媒加熱器17加熱的循環(huán)熱媒經(jīng) 過干燥裝置15、第一冷卻器7，返回至熱媒加熱器17。另外，作為其它的循環(huán)熱 媒的循環(huán)路，被第二冷卻器8加熱的循環(huán)熱媒經(jīng)過預(yù)熱槽3再次返回至第二冷卻器 8。
實施例
以下例舉實施例，對使用上述結(jié)構(gòu)的有機性污泥的處理設(shè)備來處理污水污泥等 有機性污泥(以下簡稱為污泥)的方法進(jìn)行詳細(xì)地說明。
將由水處理裝置生成的含水率70 85重量X的污泥以1000kg/h的速度收置在 污泥貯留槽l中。另外，由于水處理裝置中設(shè)置有脫水裝置，因此接收的污泥通常 是由脫水裝置所得的含水率為80重量％、可燃成分(C)為16重量％、 Ash成分 (A)為4重量％的脫水污泥，但不限于此。
由污泥排出機la從污泥貯留槽l抽出的污泥經(jīng)過管路Ll被供給至粉碎裝置2。 在此，處理的被處理污泥(有機性污泥)被粉碎至5mm以下。這樣，即使污泥部分 結(jié)成大塊，或含有木質(zhì)物、纖維質(zhì)物、毛發(fā)等夾雜物，也可以將其粉碎將污泥均質(zhì) 化。這樣，通過將有機性污泥粉碎將其均質(zhì)化，可以降低之后的反應(yīng)槽5中的溫度、 壓力、反應(yīng)時間等。
從粉碎裝置2排出的粉碎污泥經(jīng)過管路L2被供給至預(yù)熱槽3。在此通過內(nèi)設(shè) 的加熱線圈3a將粉碎污泥加熱至60 8(TC，使經(jīng)第二冷卻器8加熱的熱媒(90 120°C)在該加熱線圈3a中流通。
通過預(yù)熱槽3加熱的預(yù)熱污泥通過管路L3從預(yù)熱槽3的底部被排出，由污泥 供給泵4，經(jīng)配管L4以2. 0 6. OMPa G的壓力被連續(xù)供給至反應(yīng)槽5的底部。
反應(yīng)槽5內(nèi)，經(jīng)過管路L5向由污泥供給泵4供給的加壓污泥(有機性污泥) 中吹入蒸氣，在150 250°C的溫度、在該溫度下的水蒸氣飽和壓以上的壓力(0. 4 4.0Mpa，G)下使之反應(yīng)5 120分鐘。藉此，使有機性污泥液狀化并同時攪拌該液 狀化污泥。通過該攪拌，可以在10分鐘之內(nèi)進(jìn)行污泥的加熱，劇烈的溫度的上升 可以降低反應(yīng)溫度、壓力和反應(yīng)時間。另外，通過攪拌可以防止重質(zhì)成分的沉降。
在反應(yīng)槽5的上部和下部吹入蒸氣是如下進(jìn)行的，gp，從在外周壁每12(T形 成的噴射口，通過沿切線方向噴射蒸氣的切線方向噴射嘴6a來進(jìn)行。
用于均勻加熱和攪拌而吹入的過剩的蒸氣、由反應(yīng)生成的氣體伴隨著反應(yīng)槽5 的壓力調(diào)整被排出，被吹入至后述的第一冷卻器，用于液狀化污泥的攪拌。
被吹入至反應(yīng)槽5的蒸氣被后述的冷卻器7、 8等冷凝。該冷凝水使污泥中的 磷成分、氯成分等洗提。磷和氯成分對成為制品的煤替代燃料的品質(zhì)帶來不良影響。 因此，冷凝水可以提高制品的品質(zhì)。在反應(yīng)槽5的出口以1252kg/h壓送含水率 89. 71重量％的污泥。在此的污泥組成為可燃成分(C) 7.09重量％、 Ash成分(A) 3. 19重量％。
之后，漿化污泥從反應(yīng)槽5的液面附近經(jīng)過第一閥23開通的管路L6，被供給 至第一冷卻器7。在此，將冷卻器內(nèi)壓力調(diào)整至O. 1 1.0MPa，通過閃蒸將液狀化 污泥冷卻至120 18(TC的溫度，同時使冷卻線圈7a中流通循環(huán)熱媒，使閃蒸氣冷 凝，將熱量回收。
通過第一冷卻器7的第一冷卻漿料經(jīng)過第一閥24開通的管路L7，被供給至第 二冷卻器8。在此，將冷卻器內(nèi)壓力調(diào)整至大氣壓 0. lMPa，通過閃蒸將第一冷卻 漿料冷卻至80 12(TC的溫度，同時使冷卻線圈8a中流通循環(huán)熱媒，通過循環(huán)熱 媒回收污泥的熱量。第二冷卻器8的出口處的污泥組成為含水率90. 53重量％、可 燃成分(C) 6. 53重量％、 Ash成分(A) 2.94重量％。
通過第二冷卻器8的第二冷卻漿料、在反應(yīng)槽5生成的氣體等經(jīng)過管路L8被 供給至漿料貯留槽9。在此的生成氣體經(jīng)過管路L9被冷凝器10冷卻，之后經(jīng)過脫 臭裝置11被釋放至大氣中。為了防止以與生成氣體伴隨的固形成分為原因的冷凝 器10的阻塞，通過被后述的膜分離裝置22分離的凈化水清洗冷凝器10。將清洗 水注入至漿料貯留槽9中。
漿料貯留槽9中，使攪拌葉9a旋轉(zhuǎn)并同時將液狀化污泥和凈化水混合，攪拌 來自脫水的分離液。藉此，將污泥中的磷成分、氯成分等水溶性無機鹽成分洗提。
該操作是為了提高成為制品的固形燃料的品質(zhì)而進(jìn)行的。根據(jù)污泥中的磷、氯等的 濃度來調(diào)整凈化水的量。在漿料貯留槽9的出口處的污泥組成為含水率90. 24重量
%、可燃成分(C) 6. 73重量％、 Ash成分(A) 3. 03重量％。
通過漿料供給泵13，將從漿料貯留槽9的底部經(jīng)過管路L10被排出的漿化污 泥壓送至脫水裝置12。在此，將漿化污泥分離式固形物和液體成分。固形物的含 水率為45 60重量％左右。
通過脫水裝置12脫水的脫水污泥(脫水固形物)經(jīng)過管路L11被暫時儲存在 脫水固形物貯留槽14中。之后，經(jīng)管路L12從脫水固形物貯留槽14的下部，通過 脫水固形物供給泵16，經(jīng)管路L13被壓送至干燥裝置15。在脫水裝置12的出口的 污泥組成為含水率60重量％、可燃成分(C) 27. 58重量％、 Ash成分(A) 12.42 重量％。
干燥裝置15中，將脫水固形物加熱使水分蒸發(fā)，形成制品的固形燃料。作為 干燥裝置15的熱源，采用將經(jīng)第一冷卻器7加熱的循環(huán)熱媒再于熱媒加熱器17 中被鍋爐18的熱量加熱的熱媒。通過被供給的循環(huán)熱媒加熱脫水污泥使水分蒸發(fā)， 形成制品的固形燃料。蒸發(fā)的水分通過洗氣器或冷凝器等凝縮后被送至燃燒脫臭裝 置，被釋放至大氣中。在干燥裝置15的出口以133kg/h的速度壓送含水率為10 重量％的污泥。在此的污泥組成為可燃成分(C) 63. 08重量％、 Ash成分(A) 26. 92 重量％。
通過脫水裝置12分離的分離液經(jīng)管路L14被供給至分離液槽19。
在此，使攪拌葉19a旋轉(zhuǎn)同時將來自脫水的分離液成分暫時儲存。分離液槽 19兼作為甲垸發(fā)酵裝置20的前處理的酸發(fā)酵槽。
從分離液槽19的底部，通過分離液供給泵21經(jīng)管路L15被導(dǎo)出的分離液被供 給至甲烷發(fā)酵裝置20。在此，使分離液甲垸發(fā)酵。來自脫水裝置12的分離液中含 有高濃度的有機物。因此，通過甲垸發(fā)酵由有機物生成含有甲烷的氣體，經(jīng)過管路 L16作為鍋爐18的燃料而有效利用。通過甲垸發(fā)酵，燃料使用量為
(68. 2-18. 8) /68. 2 = 0. 724 (1) 經(jīng)該式(1)，改善了 27.6°%。
甲垸發(fā)酵處理后的消化液經(jīng)管路17被供給至膜分離裝置22。在此，經(jīng)過分離 膜對消化液進(jìn)行分理處理，濃縮液作為煤替代燃料流經(jīng)管路L18，當(dāng)可以維持品質(zhì) 時被供給至脫水固形物貯留槽14。但是當(dāng)品質(zhì)上有問題時，將濃縮液作為工業(yè)廢
棄物處理。另外，分離膜的透過液經(jīng)過管路L19作為凈化水被排出，其中的一部分
如上所述經(jīng)過管路L20被循環(huán)至漿料貯留槽9。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性
根據(jù)本發(fā)明，其作為有機性廢棄物的處理設(shè)備有用，該有機性廢棄物的處理設(shè) 備處理污水污泥、工業(yè)廢水處理污泥等有機性廢棄物，并可將這些作為水泥原料、 燒結(jié)燃料、煤替代燃料等回收。
權(quán)利要求
1.有機性廢棄物的處理設(shè)備，包括，將有機性廢棄物高溫高壓處理生成漿狀物質(zhì)的高溫高壓處理裝置；對上述漿狀物質(zhì)進(jìn)行脫水處理，回收脫水固形物的脫水處理裝置；以及對由上述脫水處理裝置分離的分離液進(jìn)行凈化處理的水處理裝置；其特征在于，還包括，將進(jìn)行高溫高壓處理之前的上述有機性廢棄物粉碎的粉碎裝置，上述高溫高壓處理裝置中，設(shè)有向該高溫高壓處理裝置內(nèi)的有機性廢棄物中吹入蒸氣的蒸氣吹入部件，上述高溫高壓處理裝置形成為被連續(xù)供給上述有機性廢棄物，并且由上述蒸氣吹入部件吹入蒸氣，進(jìn)行加熱、加壓以及攪拌的同時使之反應(yīng)的連續(xù)式的反應(yīng)槽，在上述水處理裝置中，設(shè)置有通過分離膜將上述分離液中的殘留固形物作為濃縮液分離處理的膜分離處理裝置。
2. 如權(quán)利要求1所述的有機性廢棄物的處理設(shè)備，其特征在于，在上述粉碎裝 置粉碎后到被供給至上述反應(yīng)槽之間，還包括預(yù)熱上述有機性廢棄物的預(yù)熱槽，該預(yù)熱槽中收置有螺旋狀的熱交換攪拌管，該熱交換攪拌管通過在管內(nèi)流通熱 媒并同時旋轉(zhuǎn)，由上述熱媒的熱量來預(yù)熱被供給至上述預(yù)熱槽內(nèi)的有機性廢棄物， 并同時對其進(jìn)行攪拌。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的有機性廢棄物的處理設(shè)備，其特征在于，上述蒸氣 吹入部件具有切線方向噴射嘴，該切線方向噴射嘴由在外周壁形成的噴射口向上述 有機性廢棄物中沿切線方向噴射上述蒸氣，藉此旋轉(zhuǎn)攪拌有機性廢棄物。
4. 如權(quán)利要求1所述的有機性廢棄物的處理設(shè)備，其特征在于，包括熱回收裝 置，該熱回收裝置通過與熱媒的熱交換來回收在上述反應(yīng)槽中生成的漿狀物質(zhì)的熱 量，并同時將漿狀物質(zhì)冷卻。
5. 如權(quán)利要求4所述的有機性廢棄物的處理裝置，其特征在于，上述熱回收裝 置包括第一冷卻器和第二冷卻器，所述第一冷卻器使上述漿狀物質(zhì)減壓閃蒸，將生 成的蒸氣與熱媒進(jìn)行熱交換，所述第二冷卻器將被第一冷卻器冷卻的漿狀物質(zhì)與熱 媒進(jìn)行熱交換。
6. 如權(quán)利要求1所述的有機性廢棄物的處理設(shè)備，其特征在于，包括暫時儲存 上述漿狀物質(zhì)、并同時向該漿狀物質(zhì)中加入水進(jìn)行攪拌混合的漿料貯留槽。
7. 如權(quán)利要求1所述的有機性廢棄物的處理設(shè)備，其特征在于，包括甲垸發(fā)酵 裝置，該甲烷發(fā)酵裝置使上述分離液中的有機物甲烷發(fā)酵，生成含有甲烷的氣體。
8. 有機性廢棄物的處理方法，包括，對有機性廢棄物進(jìn)行高溫高壓處理生成漿狀物質(zhì)的高溫高壓處理工序；對上述高溫高壓處理工序中生成的漿狀物質(zhì)進(jìn)行脫水處理，將脫水固形物回收的脫水處理工序；以及對經(jīng)上述脫水處理工序分離的分離液進(jìn)行凈化處理的水處理工序； 其特征在于，還包括將高溫高壓處理前的上述有機性廢棄物粉碎的粉碎工序， 上述高溫高壓處理工序為向連續(xù)供給至反應(yīng)槽的上述有機性廢棄物中吹入蒸氣的同時進(jìn)行攪拌，在150 25(TC的溫度、該溫度下的水蒸氣壓以上的壓力下使之反應(yīng)5 120分鐘的連續(xù)式反應(yīng)工序，上述水處理工序包括將上述分離液中的殘留固形物作為濃縮液進(jìn)行膜分離的膜分離處理工序。
9. 如權(quán)利要求8所述的有機性廢棄物的處理方法，其特征在于，上述有機性廢 棄物被粉碎至5mm以下。
10. 如權(quán)利要求8或9所述的有機性廢棄物的處理方法，其特征在于，在上述 粉碎工序和連續(xù)式反應(yīng)工序之間，包括在預(yù)熱槽內(nèi)連續(xù)預(yù)熱上述有機性廢棄物的預(yù) 熱工序，在上述預(yù)熱槽中收置有螺旋狀的熱交換攪拌管，該熱交換攪拌管通過在管內(nèi)流 通熱媒并同時旋轉(zhuǎn)，由上述熱媒的熱量來預(yù)熱被供給至上述預(yù)熱槽內(nèi)的有機性廢棄 物，并同時對其進(jìn)行攪拌。
11. 如權(quán)利要求8所述的有機性廢棄物的處理方法，其特征在于，在上述反應(yīng) 槽中設(shè)置有切線方向噴射嘴，該切線方向噴射嘴從在外周壁形成的噴射口沿切線方 向噴射上述蒸氣，通過從上述噴射口噴射蒸氣，對上述反應(yīng)槽內(nèi)的有機性廢棄物進(jìn) 行加熱并同時進(jìn)行旋轉(zhuǎn)攪拌。
12. 如權(quán)利要求8所述的有機性廢棄物的處理方法，其特征在于，向上述漿狀 物質(zhì)中加入水進(jìn)行攪拌混合，使上述漿狀物質(zhì)中的磷成分和氯成分等水溶性無機鹽 成分洗提。
13. 如權(quán)利要求8所述的有機性廢棄物的處理方法，其特征在于，使上述分離 液中的有機物甲烷發(fā)酵，生成含有甲垸的氣體。
全文摘要
有機性廢棄物的處理設(shè)備，它是具有將有機性廢棄物高溫高壓處理生成漿狀物質(zhì)的高溫高壓處理裝置；對上述漿狀物質(zhì)進(jìn)行脫水處理，回收脫水固形物的脫水處理裝置；以及對由上述脫水處理裝置分離的分離液進(jìn)行凈化處理的水處理裝置的有機性廢棄物的處理設(shè)備，其特征在于，具有將進(jìn)行高溫高壓處理之前的上述有機性廢棄物粉碎的粉碎裝置，上述高溫高壓處理裝置中，設(shè)有向該高溫高壓處理裝置內(nèi)的有機性廢棄物中吹入蒸氣的蒸氣吹入部件，上述高溫高壓處理裝置被形成為被連續(xù)供給上述有機性廢棄物，并且由上述蒸氣吹入部件吹入蒸氣，進(jìn)行加熱、加壓以及攪拌的同時使之反應(yīng)的連續(xù)式的反應(yīng)槽，上述水處理裝置中，設(shè)置有通過分離膜將上述分離液中的殘留固形物作為濃縮液分離處理的膜分離處理裝置。
文檔編號C02F11/10GK101189190SQ20068001459
公開日2008年5月28日 申請日期2006年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月27日
發(fā)明者土居孝一, 椿井勝裕, 野口明照 申請人:環(huán)境能量技術(shù)股份有限公司