專利名稱：基于低壓催化熱水解的污泥處理及綜合利用方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于污泥處理技術(shù)領(lǐng)域，并涉及一種污泥的處理方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種基于低壓催化熱水解的污泥處理及綜合利用方法及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
脫水污泥是污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的主要副產(chǎn)物，其不僅含豐富的水分、有機(jī)物和微生物，而且含有重金屬等多種可導(dǎo)致環(huán)境污染的有害物質(zhì)，因此污泥的不當(dāng)處理很有可能造成二次環(huán)境污染。為避免上述問(wèn)題的發(fā)生，目前已陸續(xù)研發(fā)出一些污泥處理方法和裝置，以期望對(duì)污泥進(jìn)行妥善處理，實(shí)現(xiàn)減量化、無(wú)害化，甚至資源化。其中，包含熱水解處理、脫水處理和脫除液回用的污泥處理技術(shù)是一種有效的污泥處理方法。但現(xiàn)有的污泥處理方法主要存在以下不足:(I)通常在高于190°c的高溫條件下進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的水解反應(yīng)，蒸汽消耗量大、能耗成本高；(2)均采用高壓飽和蒸汽加熱污泥，由于處理過(guò)程中反應(yīng)器內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間為高壓環(huán)境，該處理方法要求使用成本較高的高壓設(shè)備，導(dǎo)致設(shè)備成本增加；(3)處理時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低，導(dǎo)致設(shè)備投資增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的污泥處理方法的能耗大、耗時(shí)長(zhǎng)、處理效率低且設(shè)備成本高的缺陷，提供一種能耗小、耗時(shí)短、處理效率高且設(shè)備成本低的基于低壓催化熱水解的污泥綜合處理方法。本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn):提供一種基于低壓催化熱水解的污泥綜合處理方法，所述方法包括以下步驟:S1、催化熱水解步驟:將催化劑和含水率為75 90%的污泥注入反應(yīng)釜中，隨后向反應(yīng)釜內(nèi)注入1.0-1.59 MPa的飽和蒸汽，將混合有催化劑的污泥加熱，反應(yīng)結(jié)束后得到泥漿；S2、厭氧消化制沼氣步驟:所述泥漿經(jīng)厭氧消化反應(yīng)制得沼氣。在上述基于低壓催化熱水解的污泥綜合處理方法中，所述方法還包括以下步驟:
53、機(jī)械脫水步驟:對(duì)所述步驟S2中經(jīng)厭氧消化反應(yīng)產(chǎn)生的沼渣進(jìn)行機(jī)械脫水，得到含水率為30 50%的脫水泥餅。機(jī)械脫水后的脫水泥餅可作為有機(jī)肥料原料、土壤改良，或作為覆蓋土，真正實(shí)現(xiàn)對(duì)污泥的減量化、無(wú)害化和資源化。在上述基于低壓催化熱水解的污泥綜合處理方法中，所述方法還包括以下步驟:
54、沼氣回用步驟:將所述步驟S2中制得的沼氣作為燃料返回給蒸汽鍋制備飽和蒸汽。沼氣作為鍋爐的燃料返回使用時(shí)，可以省去大部分甚至全部外購(gòu)能源成本，實(shí)現(xiàn)“以污治污”。除此之外，該步驟中制得的沼氣也可對(duì)外銷(xiāo)售。在上述基于低壓催化熱水解的污泥綜合處理方法中，在所述步驟SI中向反應(yīng)釜內(nèi)注入污泥的含水率為80 85%。在上述基于低壓催化熱水解的污泥綜合處理方法中，在所述步驟SI中，向反應(yīng)釜內(nèi)注入1.2 1.4Mpa的飽和蒸汽。在上述基于低壓催化熱水解的污泥綜合處理方法中，在所述步驟SI中，當(dāng)所述污泥的溫度達(dá)到60 180°C時(shí)，停止注入飽和蒸汽并保持(Γ25分鐘。在上述基于低壓催化熱水解的污泥綜合處理方法中，在所述步驟SI中，當(dāng)所述污泥的溫度達(dá)到100 140°C時(shí)，停止注入飽和蒸汽并保持10 15分鐘。在上述基于低壓催化熱水解的污泥綜合處理方法中，在所述步驟SI中，所述污泥的溫度為所述反應(yīng)釜內(nèi)低溫區(qū)的溫度。在上述基于低壓催化熱水解的污泥綜合處理方法中，所述催化劑包括但不限于以下化合物中的至少一種:氫氧化鈉、氧化鈣、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈣和氫氧化鎂。在上述基于低壓催化熱水解的污泥綜合處理方法中，在所述步驟SI中，所述催化劑與污泥的質(zhì)量比為1: 10 1: 100。在上述基于低壓催化熱水解的污泥綜合處理方法中，所述反應(yīng)釜內(nèi)部裝有攪拌裝置，所述步驟Si還包括在注入所述飽和蒸汽前啟動(dòng)所述攪拌裝置攪拌污泥。優(yōu)選地，所述方法還包括在注入飽和蒸汽前預(yù)先攪拌0-5分鐘，使污泥與催化劑混合均勻。攪拌操作可促進(jìn)污泥與飽和蒸汽的充分接觸，使得處理過(guò)程中熱傳質(zhì)更快、污泥的熱水解反應(yīng)更完全。另外說(shuō)明的是，雖然此處以及后續(xù)實(shí)施例中均在注入飽和蒸汽前啟動(dòng)攪拌裝置，但攪拌裝置的使用控制并不受限于此方式。換言之，還可在注入污泥的過(guò)程中、注入催化劑的過(guò)程中或在開(kāi)始注入飽和蒸汽后啟動(dòng)攪拌裝置。在上述基于低壓催化熱水解的污泥綜合處理方法中，所述步驟S I和S2之間還包括以下步驟: Sll:排汽泄壓并排出所述泥漿；以及S12:使排出的所述泥漿冷卻。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供上述基于低壓催化熱水解的污泥綜合處理方法在處理有機(jī)固體廢棄物中的應(yīng)用。這一類型的有機(jī)固體廢棄物包括但不限于餐廚垃圾、動(dòng)物糞便和/或食品加工廠廢渣等。在本發(fā)明中，在熱力和壓力的作用下，污泥中的有機(jī)高分子結(jié)構(gòu)、膠狀絮體等固相物質(zhì)的持水結(jié)構(gòu)被破壞，使污泥由初始的粘稠固態(tài)轉(zhuǎn)化為流動(dòng)性很好的液態(tài)泥漿。加入催化劑后，污泥的臭氣濃度大幅下降，尾氣處理負(fù)荷大幅降低；脫除液的可生化性大幅提高，總氮含量大幅下降，可作為污水廠的碳源使用；同時(shí)，熱水解效率提高，溫度下降，時(shí)間縮短，陳本大幅下降。另外，高溫?zé)崴馓幚砜蓮氐讱缥勰嘀械募?xì)菌和病原體，實(shí)現(xiàn)污泥的無(wú)害化。經(jīng)熱水解處理后，污泥所含的微生物解體，微生物細(xì)胞的有機(jī)質(zhì)充分釋放出來(lái)并進(jìn)一步水解，污泥中固體有機(jī)物的溶解和水解，使污泥的厭氧消化性能大為改善，為后續(xù)的厭氧消化處理創(chuàng)造有利條件；同時(shí)，污泥的持水結(jié)構(gòu)被破壞，污泥中的結(jié)合水被釋放出來(lái)，脫水性能大為改善，為后續(xù)脫水處理創(chuàng)造有利條件。在本發(fā)明中，相比采用脫除液制沼氣的方式，以熱水解處理后得到的液態(tài)泥漿為底物時(shí)可得到更多沼氣，并可將產(chǎn)生的沼氣用作蒸汽鍋爐的燃料。機(jī)械脫水所得到的脫水泥餅其含水率為30-50%，可作為有機(jī)肥料原料、土壤改良劑或覆蓋土。以上處理步驟有助于實(shí)現(xiàn)污泥的資源化利用。
實(shí)施本發(fā)明可獲得以下有益效果:(I)本發(fā)明的熱水解處理方法適用于多種含水率的脫水污泥，且無(wú)需在熱水解反應(yīng)前對(duì)污泥進(jìn)行任何預(yù)處理，流程簡(jiǎn)單；(2)加入催化劑可使污泥熱水解更快、更完全，臭氣濃度下降、泥漿中總氮含量降低，有利于后續(xù)處理的開(kāi)展；(3)加入催化劑后，本發(fā)明僅需采用1.6MPa以下的飽和蒸汽對(duì)污泥進(jìn)行加熱，飽和蒸汽的壓力大幅度下降，因此降低了對(duì)所采用的反應(yīng)器及配套設(shè)施的壓力級(jí)別的要求，可采用低壓構(gòu)造的熱水解反應(yīng)裝置作為反應(yīng)器，有效降低了設(shè)備成本，同時(shí)也降低了操作人員的資質(zhì)要求、進(jìn)而控制了人員成本；(4)加入催化劑后，加熱時(shí)間和保持時(shí)間縮短，顯著提高了處理效率，大幅降低設(shè)備投資成本和總運(yùn)行成本；(5)本發(fā)明的綜合處理方法可廣泛應(yīng)用于其他有機(jī)固體廢棄物，應(yīng)用范圍廣泛。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的基于低壓催化熱水解的污泥綜合處理方法的流程圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的基于低壓催化熱水解的污泥綜合處理方法的流程圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的基于低壓催化熱水解的污泥綜合處理方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖1所示，本發(fā)明提供了一種基于低壓催化熱水解的污泥綜合處理方法，該方法采用1.0-1.59MPa的飽和蒸汽和催化劑對(duì)含水率為75-90 %的污泥進(jìn)行熱水解處理，采用熱水解處理得到的泥漿制沼氣。上述處理步驟不僅實(shí)現(xiàn)了污泥減量化和無(wú)害化，而且實(shí)現(xiàn)了對(duì)污泥的資源化利用。`上述對(duì)待處理污泥進(jìn)行加熱的過(guò)程中，本發(fā)明通過(guò)污泥與飽和蒸汽(可稱為加熱源)的直接接觸、以及污泥之間的熱交換實(shí)現(xiàn)加熱。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的是，目前用作污泥熱水解處理的反應(yīng)釜主要從其頂部注入飽和蒸汽，少數(shù)反應(yīng)釜同時(shí)從其頂部和底部注入飽和蒸汽。由于熱水解處理前的污泥呈粘稠狀、熱交換過(guò)程緩慢，且反應(yīng)器內(nèi)不同區(qū)域的污泥距離加熱源的位置不等，加熱過(guò)程中反應(yīng)釜內(nèi)不同位置的污泥溫度并不相同。在運(yùn)用本發(fā)明所提供的綜合處理方法時(shí)，首先在反應(yīng)器內(nèi)部縱向取點(diǎn)，將反應(yīng)釜按縱向三等分成上、中、下三部分，即靠近頂部的1/3為上部，靠近底部的1/3為下部，中間的1/3為中部。當(dāng)飽和蒸汽從上部注入時(shí)，下部為低溫區(qū)；當(dāng)從上部和下部同時(shí)注入飽和蒸汽時(shí)，中部為低溫區(qū)。換言之，本文所用的表達(dá)“低溫區(qū)”意指在反應(yīng)器(本發(fā)明為熱水解反應(yīng)裝置)內(nèi)距離加熱源較遠(yuǎn)、且因此在加熱過(guò)程中溫度相對(duì)較低的污泥所在的區(qū)域。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，測(cè)定低溫區(qū)內(nèi)污泥的溫度，并以此溫度值為標(biāo)準(zhǔn)判斷是否需要繼續(xù)注入飽和蒸汽。在低溫區(qū)測(cè)定污泥溫度的優(yōu)點(diǎn)在于:可確保反應(yīng)器的所有待處理污泥均達(dá)到進(jìn)行有效熱水解處理的必需溫度，有助于后續(xù)保持過(guò)程中污泥的充分水解；同時(shí)，降低蒸汽注入控制溫度，縮短處理時(shí)間，降低能耗，提高效率。
本發(fā)明優(yōu)選使用臥式構(gòu)造和低壓構(gòu)造的反應(yīng)釜。本發(fā)明所用的反應(yīng)釜的設(shè)備成本低，且與該類型的反應(yīng)器配合使用的其他裝置(例如鍋爐、進(jìn)料閥、卸料閥及相應(yīng)的管道等)均可采用低壓型裝置。另一方面，相比采用立式構(gòu)造的反應(yīng)釜，臥式構(gòu)造的反應(yīng)釜受熱面積更大，傳熱更為均勻，使用同等壓力的飽和蒸汽時(shí)熱傳質(zhì)速度更快且更均勻，因而使整個(gè)待處理污泥加熱到一定處理溫度所需的時(shí)間可大為縮短。以下的具體實(shí)施例也均結(jié)合臥式反應(yīng)釜(在實(shí)施例中簡(jiǎn)稱為反應(yīng)釜)展開(kāi)詳細(xì)描述。但本發(fā)明并不限于使用這一構(gòu)造的反應(yīng)裝置，任何采用其他構(gòu)造的反應(yīng)釜的變形和等同替換均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。以下將結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的基于低壓催化熱水解的污泥綜合處理方法。實(shí)施例1:如圖2所示，將I噸含水率為85-90%的污泥和50kg碳酸鈉注入反應(yīng)釜，關(guān)閉反應(yīng)釜進(jìn)料口，并啟動(dòng)反應(yīng)釜內(nèi)的攪拌裝置；從蒸汽鍋爐由反應(yīng)釜上部向其內(nèi)注入1.0-1.1MPa的飽和蒸汽，對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)混合有碳酸鈉的污泥進(jìn)行加熱；檢測(cè)反應(yīng)釜下部污泥的實(shí)時(shí)溫度，當(dāng)污泥溫度達(dá)到170°C時(shí)，停止注入飽和蒸汽并保持20-25分鐘；隨后打開(kāi)泄壓閥開(kāi)始排汽泄壓，當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)的壓力降至0.05MPa以下時(shí)打開(kāi)排料閥，排出熱水解處理得到的泥漿；泥漿冷卻后經(jīng)厭氧消化反應(yīng)產(chǎn)生沼氣；制取沼氣后產(chǎn)生的沼渣進(jìn)入壓濾機(jī)，經(jīng)機(jī)械脫水后得到含水率為45-50%的脫水泥餅。此時(shí)完成對(duì)含水率為85-90%的污泥的綜合處理，產(chǎn)生的沼氣是眾所周知的綠色能源，所得的脫水泥餅可作為有機(jī)肥料原料、土壤改良劑或作為覆蓋土。實(shí)施例2:如圖3所示，將I噸含水率為80-85%的污泥和15kg氫氧化鈉注入反應(yīng)爸，關(guān)閉反應(yīng)釜進(jìn)料口，并啟動(dòng)反應(yīng)釜內(nèi)的攪拌裝置；勻速攪拌I分鐘使氫氧化鈉與污泥混合均勻；從蒸汽鍋爐同時(shí)由反應(yīng) 釜上部和下部向其內(nèi)注入1.1-1.2MPa的飽和蒸汽，對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)混合有氫氧化鈉的污泥進(jìn)行加熱；檢測(cè)反應(yīng)釜中部污泥的實(shí)時(shí)溫度，當(dāng)污泥溫度達(dá)到180°C時(shí)，停止注入飽和蒸汽并保持20-25分鐘；隨后打開(kāi)泄壓閥開(kāi)始排汽泄壓，當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)的壓力降至0.05MPa以下時(shí)打開(kāi)排料閥，排出熱水解處理得到的泥漿；泥漿冷卻后經(jīng)厭氧消化反應(yīng)產(chǎn)生沼氣，并將獲得的沼氣作為蒸汽鍋爐的燃料，制備蒸汽用于熱水解反應(yīng)；制沼氣時(shí)產(chǎn)生的沼渣進(jìn)入壓濾機(jī)，經(jīng)機(jī)械脫水后得到含水率為45-50%的脫水泥餅。此時(shí)完成對(duì)含水率為80-85%的污泥的綜合處理，產(chǎn)生的沼氣是目前公知的綠色能源，所得的脫水泥餅可作為有機(jī)肥料原料、土壤改良劑或覆蓋土。實(shí)施例3:將I噸含水率為75-80%的污泥和IOOkg氫氧化鉀注入反應(yīng)釜，關(guān)閉反應(yīng)釜進(jìn)料口，并啟動(dòng)反應(yīng)釜內(nèi)的攪拌裝置；勻速攪拌3分鐘使氫氧化鉀與污泥混合均勻；從蒸汽鍋爐由反應(yīng)釜上部向其內(nèi)注入1.2-1.3MPa的飽和蒸汽，對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)混合有氫氧化鉀的污泥進(jìn)行加熱；檢測(cè)反應(yīng)釜下部污泥的實(shí)時(shí)溫度，當(dāng)污泥溫度達(dá)到140°C時(shí)，停止注入飽和蒸汽并保持15-20分鐘；隨后打開(kāi)泄壓閥開(kāi)始排汽泄壓，當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)的壓力降至0.05MPa以下時(shí)打開(kāi)排料閥，排出熱水解處理得到的泥漿；泥漿冷卻后經(jīng)厭氧消化反應(yīng)產(chǎn)生沼氣；制沼氣時(shí)產(chǎn)生的沼渣進(jìn)入壓濾機(jī)，經(jīng)機(jī)械脫水后得到含水率為40-45%的脫水泥餅。此時(shí)完成對(duì)含水率為75-80%的污泥的綜合處理，產(chǎn)生的沼氣是目前公知的綠色能源，所得的脫水泥餅可作為有機(jī)肥料原料、土壤改良劑或覆蓋土。實(shí)施例4:將I噸含水率為83-88%的污泥和40kg氧化I丐、IOkg碳酸氫鈉注入反應(yīng)爸,關(guān)閉反應(yīng)釜進(jìn)料口，并啟動(dòng)反應(yīng)釜內(nèi)的攪拌裝置；勻速攪拌5分鐘使氧化鈣與污泥混合均勻；從蒸汽鍋爐由反應(yīng)釜上部向其內(nèi)注入1.3-1.4MPa的飽和蒸汽，對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)混合有氧化鈣的污泥進(jìn)行加熱；檢測(cè)反應(yīng)釜下部污泥的實(shí)時(shí)溫度，當(dāng)污泥溫度達(dá)到120°C時(shí)，停止注入飽和蒸汽并保持O分鐘；隨后打開(kāi)泄壓閥開(kāi)始排汽泄壓，當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)的壓力降至0.05MPa以下時(shí)打開(kāi)排料閥，排出熱水解處理得到泥漿；泥漿冷卻后經(jīng)厭氧消化反應(yīng)產(chǎn)生沼氣，并將獲得的沼氣作為蒸汽鍋爐的燃料，制備蒸汽用于熱水解反應(yīng)；制沼氣時(shí)產(chǎn)生的沼渣進(jìn)入壓濾機(jī)，經(jīng)機(jī)械脫水后得到含水率為35-40%的脫水泥餅。此時(shí)完成對(duì)含水率為83-88%的污泥的綜合處理，產(chǎn)生的沼氣是目前公知的綠色能源，所得的脫水泥餅可作為有機(jī)肥料原料、土壤改良劑或覆蓋土。實(shí)施例5:將I噸含水率為80-85%的污泥和30kg碳酸鈉、5kg氫氧化I丐注入反應(yīng)爸,關(guān)閉反應(yīng)釜進(jìn)料口，并啟動(dòng)反應(yīng)釜內(nèi)的攪拌裝置；勻速攪拌3分鐘使氫氧化鈣與污泥混合均勻；從蒸汽鍋爐由反應(yīng)釜上部向其內(nèi)注入1.4-1.5MPa的飽和蒸汽，對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)混合有氫氧化鈣的污泥進(jìn)行加熱；檢測(cè)反應(yīng)釜下部污泥的實(shí)時(shí)溫度，當(dāng)污泥溫度達(dá)到100°C時(shí)，停止注入飽和蒸汽并保持5-10分鐘；隨后打開(kāi)泄壓閥開(kāi)始排汽泄壓，當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)的壓力降至0.05MPa以下時(shí)打開(kāi)排料閥，排出熱水解處理得到的泥漿；泥漿冷卻后經(jīng)厭氧消化反應(yīng)產(chǎn)生沼氣，并將獲得的沼氣作為蒸汽鍋爐的燃料，制備蒸汽用于熱水解反應(yīng)；制沼氣時(shí)產(chǎn)生的沼渣進(jìn)入壓濾機(jī)，經(jīng)機(jī)械脫水后得到含水率為35-40%的脫水泥餅。此時(shí)完成對(duì)含水率為80-85%的污泥的綜合處理，產(chǎn)生的沼氣是目前公知的綠色能源，所得的脫水泥餅可作為有機(jī)肥料原料、土壤改良劑或覆蓋土。實(shí)施例6:將20kg氫氧化|丐和20kg氫氧化鎂與I噸含水率為80-85 %的污泥注入反應(yīng)爸，關(guān)閉反應(yīng)釜進(jìn)料口，并啟動(dòng)反應(yīng)釜內(nèi)的攪拌裝置；從蒸汽鍋爐由反應(yīng)釜上部向其內(nèi)注入
1.5-1.59MPa的飽和蒸汽,對(duì)反應(yīng)爸內(nèi)混合有氫氧化I丐和氫氧化鎂的污泥進(jìn)行加熱；檢測(cè)反應(yīng)釜下部污泥的實(shí)時(shí)溫度，當(dāng)污泥溫度達(dá)到80°C時(shí)，停止注入飽和蒸汽并保持5-10分鐘；隨后打開(kāi)泄壓閥開(kāi)始排汽泄壓，當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)的壓力降至0.05MPa以下時(shí)打開(kāi)排料閥，排出熱水解處理得到的泥漿；泥漿冷卻后經(jīng)厭氧消化反應(yīng)產(chǎn)生沼氣，并將獲得的沼氣作為蒸汽鍋爐的燃料，制備蒸汽用于熱水解反應(yīng)；制沼氣時(shí)產(chǎn)生的沼渣進(jìn)入壓濾機(jī)，經(jīng)機(jī)械脫水后得到含水率為35-40%的脫水泥餅。此時(shí)完成對(duì)含水率為80-85%的污泥的綜合處理，產(chǎn)生的沼氣是眾所周知的綠色能源，所得的脫水泥餅可作為有機(jī)肥料原料、土壤改良劑或覆蓋土。實(shí)施例7:將I噸含水率為85-90%的污泥和IOkg碳酸氫鈉注入反應(yīng)釜，關(guān)閉反應(yīng)釜進(jìn)料口，并啟動(dòng)反應(yīng)釜內(nèi)的攪拌裝置，勻速攪拌I分鐘使碳酸氫鈉與污泥混合均勻；從蒸汽鍋爐同時(shí)由反應(yīng)釜上部和下部向其 內(nèi)注入1.3-1.4MPa的飽和蒸汽，對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)混合有碳酸氫鈉的污泥進(jìn)行加熱；檢測(cè)反應(yīng)釜中部污泥的實(shí)時(shí)溫度，當(dāng)污泥溫度達(dá)到60°C時(shí)，停止注入飽和蒸汽并保持5-10分鐘；隨后打開(kāi)泄壓閥開(kāi)始排汽泄壓，當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)的壓力降至0.05MPa以下時(shí)打開(kāi)排料閥，排出熱水解處理得到的泥漿；泥漿冷卻后經(jīng)厭氧消化反應(yīng)產(chǎn)生沼氣，并將獲得的沼氣作為蒸汽鍋爐的燃料，制備蒸汽用于熱水解反應(yīng)；制沼氣時(shí)產(chǎn)生的沼渣進(jìn)入壓濾機(jī)，經(jīng)機(jī)械脫水后得到含水率為30-35%的脫水泥餅。此時(shí)完成對(duì)含水率為85-90%的污泥的綜合處理，產(chǎn)生的沼氣是眾所周知的綠色能源，所得的脫水泥餅可作為有機(jī)肥料原料、土壤改良劑或覆蓋土。由以上實(shí)施例1-7可知，本發(fā)明的基于低壓催化熱水解的污泥綜合處理方法可適用于多種含水率的污泥(脫水污泥)，應(yīng)用范圍廣泛；并且在處理前無(wú)需對(duì)待處理污泥進(jìn)行任何前處理，不僅節(jié)約處理時(shí)間，而且有利于成本控制。加入催化劑可使污泥熱水解更完全，臭氣濃度下降、泥漿中總氮含量降低，有利于后續(xù)處理的開(kāi)展。加入催化劑后，本發(fā)明僅需采用1.6MPa以下的飽和蒸汽對(duì)污泥進(jìn)行加熱，飽和蒸汽的壓力大幅度下降，因此降低了對(duì)所采用的反應(yīng)器及配套設(shè)施的壓力級(jí)別的要求，可采用低壓構(gòu)造和/或常壓構(gòu)造的熱水解反應(yīng)裝置作為反應(yīng)器，有效降低了設(shè)備成本，同時(shí)也降低了操作人員的資質(zhì)要求、進(jìn)而控制了人員成本。停止注入飽 和蒸汽的溫度降低至60 180°C，可有效縮短加熱時(shí)間，降低能耗，停止注入飽和蒸汽后的保持時(shí)間縮短，顯著提高了處理效率，使得總運(yùn)行成本降低。這樣，在同等的能耗和時(shí)間條件下可處理更多的污泥，有效提升總的處理效率。通過(guò)本發(fā)明的方法可使污泥最終轉(zhuǎn)化為可用作生物質(zhì)燃料的脫水泥餅和用作綠色能源的沼氣，真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)污泥的綜合回收利用。由于本技術(shù)較傳統(tǒng)技術(shù)能耗低，液態(tài)泥漿經(jīng)厭氧消化制成的沼氣作為鍋爐的燃料返回使用，可以完全省去能源成本，實(shí)現(xiàn)“以污治污”。機(jī)械脫水后的脫水泥餅可作為有機(jī)肥料原料、土壤改良或作為覆蓋土；真正實(shí)現(xiàn)對(duì)污泥的減量化、無(wú)害化和資源化。本發(fā)明的基于低壓催化熱水解的污泥綜合處理方法可應(yīng)用于處理有機(jī)固體廢棄物，優(yōu)選處理高含水率的有機(jī)固體廢棄物、更優(yōu)選可處理含水率為75-90%的有機(jī)固體廢棄物。這一類型的有機(jī)固體廢棄物例如但不限于餐廚垃圾、動(dòng)物糞便和/或食品加工廠廢渣等。以下將通過(guò)具體示例詳細(xì)說(shuō)明該處理方法的應(yīng)用，但應(yīng)該理解的是，以下具體示例僅用于解釋本發(fā)明，而不對(duì)本發(fā)明的范圍構(gòu)成任何限制。示例 1:將I噸食品加工廠廢渣和15kg氫氧化鈉先后注入反應(yīng)釜，關(guān)閉反應(yīng)釜進(jìn)料口，并啟動(dòng)反應(yīng)釜內(nèi)的攪拌裝置；勻速攪拌I分鐘使氫氧化鈉與食品加工廠廢渣混合均勻；從蒸汽鍋爐由反應(yīng)釜上部向其內(nèi)注入1.1-1.2MPa的飽和蒸汽，對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)混合有氫氧化鈉的食品加工廠廢渣進(jìn)行加熱；檢測(cè)反應(yīng)釜下部食品加工廠廢渣的實(shí)時(shí)溫度，當(dāng)食品加工廠廢渣的溫度達(dá)到160°C時(shí)，停止注入飽和蒸汽并保持20分鐘；隨后打開(kāi)泄壓閥開(kāi)始排汽泄壓，當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)的壓力降至0.05MPa以下時(shí)打開(kāi)排料閥，排出熱水解處理得到的漿狀食品加工廠廢渣；漿狀物冷卻后經(jīng)厭氧消化反應(yīng)產(chǎn)生沼氣；制沼氣時(shí)產(chǎn)生的沼渣進(jìn)入壓濾機(jī)，經(jīng)機(jī)械脫水后得到含水率為45-50%的脫水產(chǎn)物。此時(shí)完成對(duì)含水率為85-90%的食品加工廠廢渣的綜合處理。示例2:將I噸含水率為80-85%的動(dòng)物糞便和20kg氫氧化鉀注入反應(yīng)釜，關(guān)閉反應(yīng)釜進(jìn)料口，并啟動(dòng)反應(yīng)釜內(nèi)的攪拌裝置；勻速攪拌3分鐘使氫氧化鉀與動(dòng)物糞便混合均勻；從蒸汽鍋爐同時(shí)有反應(yīng)釜上部和下部向其內(nèi)注入1.2-1.3MPa的飽和蒸汽，對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)混合有氫氧化鉀的動(dòng)物糞便進(jìn)行加熱；檢測(cè)反應(yīng)釜中部動(dòng)物糞便的實(shí)時(shí)溫度，當(dāng)動(dòng)物糞便的溫度達(dá)到140°C時(shí)，停止注入飽和蒸汽并保持20分鐘；隨后打開(kāi)泄壓閥開(kāi)始排汽泄壓，當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)的壓力降至0.05MPa以下時(shí)打開(kāi)排料閥，排出熱水解處理得到的漿狀動(dòng)物糞便；漿狀物冷卻后經(jīng)厭氧消化反應(yīng)產(chǎn)生沼氣；制沼氣時(shí)產(chǎn)生的沼渣進(jìn)入壓濾機(jī)，經(jīng)機(jī)械脫水后得到含水率為40-45%的脫水產(chǎn)物。此時(shí)完成對(duì)含水率為80-85%的動(dòng)物糞便的綜合處理。示例3:將20kg氫氧化鈣和20kg氧化鈣與I噸含水率為75-80 %的餐廚垃圾先后注入反應(yīng)釜，關(guān)閉反應(yīng)釜進(jìn)料口，并啟動(dòng)反應(yīng)釜內(nèi)的攪拌裝置；從蒸汽鍋爐由反應(yīng)釜上部向其內(nèi)注入1.4-1.5MPa的飽和蒸汽，對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)混合有氫氧化鈣和氧化鈣的餐廚垃圾進(jìn)行加熱；檢測(cè)反應(yīng)釜下部餐廚垃圾的實(shí)時(shí)溫度，當(dāng)餐廚垃圾的溫度達(dá)到80°C時(shí)，停止注入飽和蒸汽并保持5-10分鐘；隨后打開(kāi)泄壓閥開(kāi)始排汽泄壓，當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)的壓力降至0.05MPa以下時(shí)打開(kāi)排料閥，排出熱水解處理得到的漿狀餐廚垃圾；漿狀物冷卻后經(jīng)厭氧消化反應(yīng)產(chǎn)生沼氣，并將獲得的沼氣作為蒸汽鍋爐的燃料，制備蒸汽用于熱水解反應(yīng)；制沼氣時(shí)產(chǎn)生的沼渣進(jìn)入壓濾機(jī)，經(jīng)機(jī)械脫水后得到含水率為35-40%的脫水產(chǎn)物。此時(shí)完成對(duì)含水率為75-80%的餐廚垃圾的綜合處理。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則內(nèi)所作的任何修改、等同 替換或改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于低壓催化熱水解的污泥綜合處理方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 51、催化熱水解步驟:將催化劑和含水率為75、0%的污泥注入反應(yīng)釜中，隨后向反應(yīng)釜內(nèi)注入1.0-1.59MPa的飽和蒸汽，將混合有催化劑的污泥加熱，反應(yīng)結(jié)束后得到泥漿； 52、厭氧消化制沼氣步驟:所述泥漿經(jīng)厭氧消化反應(yīng)制得沼氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低壓催化熱水解的污泥綜合處理方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟: 53、機(jī)械脫水步驟:對(duì)所述步驟S2中經(jīng)厭氧消化反應(yīng)產(chǎn)生的沼渣進(jìn)行機(jī)械脫水，得到含水率為30 50%的脫水泥餅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于低壓催化熱水解的污泥綜合處理方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟: 54、沼氣回用步驟:將所述步驟S2中制得的沼氣作為燃料返回給蒸汽鍋爐制備飽和蒸汽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于低壓催化熱水解的污泥綜合處理方法，其特征在于，在所述步驟SI中向反應(yīng)釜內(nèi)注入污泥的含水率為8(Γ85%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于低壓催化熱水解的污泥綜合處理方法，其特征在于，在所述步驟SI中，向反應(yīng)釜內(nèi)注入1.2 1.4Mpa的飽和蒸汽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 或2所述的基于低壓催化熱水解的污泥綜合處理方法，其特征在于，在所述步驟SI中，當(dāng)所述污泥的溫度達(dá)到6(T18(TC時(shí)，停止注入飽和蒸汽并保持(Γ25分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于低壓催化熱水解的污泥綜合處理方法，其特征在于，在所述步驟SI中，當(dāng)所述污泥的溫度達(dá)到10(T14(TC時(shí)，停止注入飽和蒸汽并保持10 15分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于低壓催化熱水解的污泥綜合處理方法，其特征在于，在所述步驟SI中，所述催化劑與污泥的質(zhì)量比為l:l(Tl:100。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于低壓催化熱水解的污泥綜合處理方法，其特征在于，所述反應(yīng)釜內(nèi)部裝有攪拌裝置，所述步驟Si還包括在注入所述飽和蒸汽前啟動(dòng)所述攪拌裝置攪拌污泥。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于低壓催化熱水解的污泥綜合處理方法，其特征在于，所述步驟SI和S2之間還包括以下步驟: 511:排汽泄壓并排出所述泥漿；以及 512:使排出的所述泥漿冷卻。
11.權(quán)利要求1-10中任一權(quán)利要求的基于熱水解的污泥綜合處理方法在處理有機(jī)固體廢棄物中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明屬于污泥處理技術(shù)領(lǐng)域，并公開(kāi)了一種基于低壓催化熱水解的污泥處理及綜合利用方法及其應(yīng)用，該方法包括將催化劑和含水率為75～90％的污泥注入反應(yīng)釜中，隨后向反應(yīng)釜內(nèi)注入1.0-1.59MPa的飽和蒸汽，當(dāng)所述污泥的溫度達(dá)到60～180℃時(shí)，停止注入飽和蒸汽并保持0~25分鐘，反應(yīng)結(jié)束后得到泥漿；泥漿經(jīng)厭氧消化反應(yīng)制得沼氣。本發(fā)明中，加入催化劑可使熱水解處理時(shí)間大幅縮短、處理效率提高，從而降低能耗，降低運(yùn)行成本、設(shè)備投資成本和維護(hù)成本。本發(fā)明制成的沼氣可作為系統(tǒng)內(nèi)蒸汽鍋爐的燃料或?qū)ν怃N(xiāo)售，作為系統(tǒng)內(nèi)蒸汽鍋爐的燃料時(shí)減少污泥處理所需外購(gòu)能源，從而降低處理成本，實(shí)現(xiàn)污泥的徹底無(wú)害化和資源化。
文檔編號(hào)C02F11/10GK103121784SQ201210212190
公開(kāi)日2013年5月29日 申請(qǐng)日期2012年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月26日
發(fā)明者黃彤宇 申請(qǐng)人:深圳市環(huán)源科技發(fā)展有限公司