一種污泥液化及干燥處理系統(tǒng)及其處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種能夠處理城市污水廠含水80%脫水污泥的污泥液化及干燥處理系統(tǒng)及其處理方法，具體是污泥經(jīng)過預(yù)處理，通過高壓泵進(jìn)入換熱系統(tǒng)，在一定的溫度和壓力條件下，使活性污泥單體細(xì)胞破解，內(nèi)部水分析出，經(jīng)簡(jiǎn)單機(jī)械脫水，尾氣干燥形成碳化物，污泥含水率可下降至20%以下，碳化干燥后的污泥仍然具有很高的熱值，具有很高的利用價(jià)值，污泥液化及干燥工藝是一種可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)污泥減量化，無害化，穩(wěn)定化和資源化的技術(shù)，污泥液化及干燥工藝能耗低，投資少，運(yùn)行穩(wěn)定。
【專利說明】一種污泥液化及干燥處理系統(tǒng)及其處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及污水處理環(huán)保領(lǐng)域，具體涉及到對(duì)市政污水廠的脫水污泥在一定的溫度和壓力下，使其污泥細(xì)胞破裂，實(shí)現(xiàn)污泥減量化，穩(wěn)定化，無害化和資源化的污泥液化及干燥處理系統(tǒng)及其處理方法。【背景技術(shù)】
[0002]進(jìn)入“十一五”以來，我國的污水處理產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展，全國城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施的建設(shè)速度隨之加快，城鎮(zhèn)污水處理率逐年提高，污水污泥的產(chǎn)生量相應(yīng)地不斷增加。根據(jù)住建部資料顯示，截止到2010年年底，全國城鎮(zhèn)污水處理量達(dá)到280億立方米，濕污泥(含水率80%)產(chǎn)生量突破3000萬噸。我國污水處理廠所產(chǎn)生的污泥，有80%沒有得到妥善處理，污泥隨意堆放及所造成的污染與再污染問題已經(jīng)凸顯出來，并且引起了社會(huì)的關(guān)注。污泥的處理處置問題日益顯現(xiàn)出來。
[0003]污泥處理處置技術(shù)在我國尚在起步階段，存在著基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不足、工藝技術(shù)路線眾多、設(shè)計(jì)施工管理經(jīng)驗(yàn)缺乏等現(xiàn)象。國內(nèi)外污泥處理、處置方法眾多，一般采用濃縮、消化、脫水、干化、焚燒、堆肥以及填埋等不同處理與處置方法。
[0004]但是，污泥處理需要實(shí)現(xiàn)“四化”，具體內(nèi)容是:
一、穩(wěn)定化，通過處理使污泥停止降解，使污泥穩(wěn)定化，從而避免二次污染；
二、無害化，殺滅寄生蟲卵和病原微生物；
三、減量化，減少污泥最終處置的體積，降低污泥處理和最終處置費(fèi)用；
四、資源化，在處理污泥的同時(shí)實(shí)現(xiàn)化害為利、循環(huán)利用、保護(hù)環(huán)境的目的。
[0005]而目前對(duì)污泥的處理方法中，很難能同時(shí)達(dá)到上述的“四化”要求，本案便由此產(chǎn)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種對(duì)污水廠的污泥進(jìn)行穩(wěn)定化、無害化、減量化及資源化的污泥液化及干燥處理系統(tǒng)及其處理方法。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的解決方案是:
一種污泥液化及干燥處理系統(tǒng)，是由管道依次連接的污泥料倉、進(jìn)料斗、高壓泵、換熱系統(tǒng)、冷卻器、脫水機(jī)及風(fēng)干機(jī)；其中換熱系統(tǒng)包括預(yù)熱器、加熱器、導(dǎo)熱油爐及反應(yīng)釜，預(yù)熱器分別通過管道連接高壓泵、加熱器、冷卻器及反應(yīng)釜，而加熱器又分別通過管道連接導(dǎo)熱油爐與反應(yīng)釜的進(jìn)料口，導(dǎo)熱油爐與加熱器通過兩條管道形成閉路循環(huán)，而反應(yīng)釜的出料口通過管道連接預(yù)熱器。
[0008]所述冷卻器與脫水機(jī)之間還設(shè)有控制出口流量的壓力調(diào)節(jié)閥。
[0009]一種污泥液化及干燥處理方法，其具體步驟為:
步驟1、污泥預(yù)處理:首先將由污泥料倉送入進(jìn)料斗中的污泥進(jìn)行攪拌剪切，使污泥表面的水分析出，增加污泥的流動(dòng)性；步驟2、污泥加溫加壓:將經(jīng)過預(yù)處理后的污泥送入高壓泵，給污泥施加4~6Mpa的壓力，之后再送入換熱系統(tǒng)，污泥被加熱至230°C~250°C ；
步驟3、污泥均質(zhì)反應(yīng):加熱后的污泥在均質(zhì)反應(yīng)釜內(nèi)停留使污泥進(jìn)行均化裂解反應(yīng)；步驟4、熱能回收:污泥裂解反應(yīng)完成后的裂解液，通過換熱器對(duì)冷污泥進(jìn)行預(yù)熱，熱污泥懸浮液經(jīng)過冷卻器再進(jìn)一步冷卻到常溫，污泥由固體形態(tài)轉(zhuǎn)變成污泥懸浮液； 步驟5、脫水:污泥裂解后形成污泥懸浮液，經(jīng)常規(guī)脫水；
步驟6、污泥烘干:利用風(fēng)干機(jī)或加熱爐尾氣的預(yù)熱對(duì)脫水后污泥進(jìn)行進(jìn)一步烘干。
[0010]所述步驟I中送入進(jìn)料斗中的污泥進(jìn)行30(T400 rpm的高速攪拌剪切。
[0011]所述步驟2中加壓的污泥送入換熱系統(tǒng)時(shí)，是先送進(jìn)預(yù)熱器，同時(shí)從反應(yīng)釜流入預(yù)熱器中的高溫?zé)嵛勰鄳腋∫簩?duì)冷污泥進(jìn)行加溫至150°C~180°C，之后再送入加熱器中進(jìn)行加熱，熱源為導(dǎo)熱油爐提供的循環(huán)熱油。
[0012]所述步驟3中污泥在均質(zhì)反應(yīng)釜內(nèi)停留的是間為12~15分鐘。
[0013]采用上述方案后，本發(fā)明的主要核心概念是是使污泥在一定的溫度和壓力下，使污泥細(xì)胞裂變，細(xì)胞內(nèi)的水分得以析出的一種工藝。污泥中的細(xì)菌及病原微生物在高溫和高壓下，完全被殺死。同時(shí)，污泥中的有機(jī)物質(zhì)也發(fā)生化學(xué)變化，形成無機(jī)碳。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明污泥液化及干燥處理的系統(tǒng)示意圖。
[0015]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步解釋本發(fā)明。
【具體實(shí)施方式】
[0016]配合圖1所示，本發(fā)明揭示了一種污泥液化及干燥處理系統(tǒng)，其具本包括由管道依次連接的污泥料倉1、進(jìn)料斗2、高壓泵3、換熱系統(tǒng)、冷卻器8、壓力調(diào)節(jié)閥9、脫水機(jī)10及風(fēng)干機(jī)11 ；
其中換熱系統(tǒng)包括預(yù)熱器4、加熱器5、導(dǎo)熱油爐6及反應(yīng)釜7，其中預(yù)熱器4分別通過管道連接高壓泵3、加熱器5、冷卻器8及反應(yīng)釜7，而加熱器5又分別通過管道連接導(dǎo)熱油爐6與反應(yīng)釜7的進(jìn)料口，導(dǎo)熱油爐6與加熱器5通過兩條管道形成閉路循環(huán)，而反應(yīng)釜7的出料口通過管道連接預(yù)熱器4。
[0017]利用該系統(tǒng)對(duì)污泥進(jìn)行處理的具體步驟為:
步驟1、污泥預(yù)處理:首先將由污泥料倉I送入進(jìn)料斗2中的污泥進(jìn)行30(T400 rpm的高速攪拌剪切，使污泥表面的水分析出，增加污泥的流動(dòng)性，因?yàn)槲勰嘣谖醇羟星?，污泥的表面是沒有光澤的，剪切后，污泥表面會(huì)有水的光澤，表面水分明顯析出，大概有2~3%的水分析出，其目的是增加污泥的流動(dòng)性。
[0018]步驟2、污泥加溫加壓:將經(jīng)過預(yù)處理后的污泥送入高壓泵3，給污泥施加4~6Mpa的壓力，之后再送入換熱系統(tǒng)，即冷污泥先送進(jìn)預(yù)熱器4，同時(shí)從反應(yīng)釜7流入預(yù)熱器4中的高溫?zé)嵛勰鄳腋∫菏亲鳛闊嵩催M(jìn)入預(yù)熱器4，對(duì)冷污泥進(jìn)行加溫至150°C~180°C，之后再送入加熱器5中進(jìn)行加熱，即污泥加熱采用套接式換熱器，熱源便為導(dǎo)熱油爐6提供的300°C循環(huán)熱油，污泥在加熱器5中被加熱至230°C~250°C。此步驟中加壓是為了不使污泥變成液體后不被蒸發(fā)，壓力要高于飽和蒸汽壓力。譬如，加溫至250°C時(shí)，飽和蒸汽壓力應(yīng)在3.99Mpa。那么本發(fā)明的壓力要大于該點(diǎn)溫度的飽和蒸氣壓即可。并非壓力越高越好，因?yàn)閴毫^高，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的投資增加，此處設(shè)置的壓力范圍是確保設(shè)備最佳經(jīng)濟(jì)的投入；另外，加壓也是為了提高污泥的分解效率。
[0019]步驟3、污泥均質(zhì)反應(yīng):加熱后的污泥被送入均質(zhì)反應(yīng)釜7中進(jìn)行調(diào)質(zhì)勻化，進(jìn)入均質(zhì)反應(yīng)釜7的污泥反應(yīng)溫度需保持在230°C~250°C，在均質(zhì)反應(yīng)釜內(nèi)停留12~15分鐘，以使污泥裂解反應(yīng)過程更加充分，提高污泥的液化率，此時(shí)污泥中的細(xì)胞在高溫高壓下破解，細(xì)胞的內(nèi)部水分析出，污泥完全由固體形態(tài)轉(zhuǎn)變成液化狀態(tài)的污泥懸浮液而進(jìn)入預(yù)熱器4中。
[0020]步驟4、熱能回收:污泥裂解反應(yīng)完成后的裂解液含有很高的溫度，送入預(yù)熱器4中對(duì)冷污泥進(jìn)行預(yù)熱，使其達(dá)到140°C~180°C，節(jié)省能耗。即為了充分利用熱能，均質(zhì)反應(yīng)釜7內(nèi)溫度很高的污泥懸浮液作為熱源進(jìn)入預(yù)熱器4，對(duì)冷污泥進(jìn)行加溫；之后，熱污泥懸浮液經(jīng)過冷卻器8再進(jìn)一步冷卻到常溫，至此污泥液化過程完成，污泥由固體形態(tài)轉(zhuǎn)變成污泥懸浮液。
[0021]步驟5、脫水:接下來被冷卻的污泥懸浮液由壓力調(diào)節(jié)閥9送入脫水機(jī)10實(shí)現(xiàn)固液分離，經(jīng)過常規(guī)脫水后，污泥含水率可達(dá)到50%以下。
[0022]步驟6、污泥烘干:固體再由風(fēng)干機(jī)11或?qū)嵊蜖t6的高溫尾氣，對(duì)脫水污泥進(jìn)行干燥，污泥含水率可進(jìn)一步降低至30%以下。
[0023]此處需說明的是:污泥在經(jīng)高壓泵3、換熱系統(tǒng)及冷卻器9處理的階段中，系統(tǒng)始終令污泥處于高壓狀態(tài)，以防止污泥中加溫過程中汽化；在換熱系統(tǒng)出口安裝的控制出口流量的壓力調(diào)節(jié)閥9，令污泥排放的同時(shí)，保持系統(tǒng)的壓力維持在4.5~6Mpa。
[0024]由此可見，利用本發(fā)明的方法使污泥自高壓柱塞泵進(jìn)入換熱系統(tǒng)直至最終排放出系統(tǒng)的全過程，系統(tǒng)始終處于密閉高壓的狀態(tài)。在4~6Mpa的壓力狀態(tài)下，污泥不會(huì)發(fā)生相變；另外從污泥加壓泵~冷卻器的六個(gè)階段，污泥始終處于高壓狀態(tài)，防止污泥在加溫過程中汽化。因此，本發(fā)明的污泥液化及干燥處理工藝，具有能耗低，占地小等優(yōu)點(diǎn)；可同時(shí)達(dá)到污泥減量化，無害化，穩(wěn)定化和資源化的效果；最終處理后的污泥最大限度地保留了原污泥中的熱值成分，具有很高的熱值；可作為輔助燃料燃燒，有一定的利益價(jià)值。
[0025]本發(fā)明的特點(diǎn)如下:
1、采用管式換熱器，通過導(dǎo)熱油爐對(duì)污泥間接加熱，污泥被加熱至220°C~250°C。
[0026]2、污泥在處理過程中始終處于飽和壓力之上，系統(tǒng)工作壓力在4~6Mpa。
[0027]3、污泥在系統(tǒng)內(nèi)連續(xù)運(yùn)行。
[0028]4、污泥在一定的溫度和壓力作用下，污泥中的細(xì)胞破裂，內(nèi)部水分析出。污泥從固態(tài)化為液態(tài)。再經(jīng)過脫水處理，使污泥的含水率下降。
[0029]5、污泥從固體整個(gè)處理過程，處于完全密閉狀態(tài)，不發(fā)生蒸發(fā)，從而避開蒸發(fā)潛熱，極大地減少了能耗。
【權(quán)利要求】
1.一種污泥液化及干燥處理系統(tǒng)，其特征在于:其由管道依次連接的污泥料倉、進(jìn)料斗、高壓泵、換熱系統(tǒng)、冷卻器、脫水機(jī)及風(fēng)干機(jī)；其中換熱系統(tǒng)包括預(yù)熱器、加熱器、導(dǎo)熱油爐及反應(yīng)釜，預(yù)熱器分別通過管道連接高壓泵、加熱器、冷卻器及反應(yīng)釜，而加熱器又分別通過管道連接導(dǎo)熱油爐與反應(yīng)釜的進(jìn)料口，導(dǎo)熱油爐與加熱器通過兩條管道形成閉路循環(huán)，而反應(yīng)釜的出料口通過管道連接預(yù)熱器。
2.如權(quán)利要求1所述的污泥液化及干燥處理系統(tǒng)，其特征在于:所述冷卻器與脫水機(jī)之間還設(shè)有壓力調(diào)節(jié)閥。
3.一種污泥液化及干燥處理方法，其具體步驟為: 步驟1、污泥預(yù)處理:首先將由污泥料倉送入進(jìn)料斗中的污泥進(jìn)行攪拌剪切，使污泥表面的水分析出，增加污泥的流動(dòng)性； 步驟2、污泥加溫加壓:將經(jīng)過預(yù)處理后的污泥送入高壓泵，給污泥施加4~6Mpa的壓力，之后再送入換熱系統(tǒng)，污泥被加熱至230°C~250°C ； 步驟3、污泥均質(zhì)反應(yīng):加熱后的污泥在均質(zhì)反應(yīng)釜內(nèi)停留使污泥進(jìn)行均化裂解反應(yīng)； 步驟4、熱能回收:污泥裂解反應(yīng)完成后的裂解液，通過換熱器對(duì)冷污泥進(jìn)行預(yù)熱，熱污泥懸浮液經(jīng)過冷卻器再進(jìn)一步冷卻到常溫，污泥由固體形態(tài)轉(zhuǎn)變成污泥懸浮液； 步驟5、脫水:污泥裂解后形成污泥懸浮液，經(jīng)常規(guī)脫水； 步驟6、污泥烘干:利用風(fēng)干機(jī)或加熱爐尾氣的預(yù)熱對(duì)脫水后污泥進(jìn)行進(jìn)一步烘干。
4.如權(quán)利要求3所述的一種污泥液化及干燥處理方法，其特征在于:所述步驟I中送入進(jìn)料斗中的污泥進(jìn)行300~400 rpm的高速攪拌剪切。
5.如權(quán)利要求3所述的一種污泥液化及干燥處理方法，其特征在于:所述步驟2中加壓的污泥送入換熱系統(tǒng)時(shí)，是先送進(jìn)預(yù)熱器，同時(shí)從反應(yīng)釜流入預(yù)熱器中的高溫?zé)嵛勰鄳腋∫簩?duì)冷污泥進(jìn)行加溫至150°C~180°C，之后再送入加熱器中進(jìn)行加熱，熱源為導(dǎo)熱油爐提供的循環(huán)熱油。
6.如權(quán)利要求3所述的一種污泥液化及干燥處理方法，其特征在于:所述步驟3中污泥在均質(zhì)反應(yīng)釜內(nèi)停留的是間為12~15分鐘。
【文檔編號(hào)】C02F11/12GK103570200SQ201210276710
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月6日
【發(fā)明者】吳俊斌 申請(qǐng)人:吳俊斌