申请日2017.04.21
公开(公告)日2017.06.30
IPC分类号C02F11/10; C02F11/00
摘要
本发明公开一种污泥热水解系统及方法，该污泥热水解系统包括：混合单元;所述混合单元用于将碱液与污泥混合形成混合物料;热水解单元;所述热水解单元用于将所述混合物料在预定温度下进行水解反应。本发明的污泥热水解系统及方法在对污泥进行热水解时无须过高的热解温度，可以避免产生“美拉德反应”，不易产生难以降解的“类黑色素”，改善产沼效果，且利于后续的污泥处理。
权利要求书
1.一种污泥热水解系统，其特征在于，包括：
混合单元;所述混合单元用于将碱液与污泥混合形成混合物料;
热水解单元;所述热水解单元用于将所述混合物料在预定温度下进行水解反应。
2.如权利要求1所述的污泥热水解系统，其特征在于，所述混合单元连接有进料管以及加药装置;所述进料管用于向所述混合单元输入污泥;所述加药装置用于向所述混合单元输入碱液。
3.如权利要求2所述的污泥热水解系统，其特征在于：所述混合单元为管道混合器;所述管道混合器具有第一输入口、第二输入口以及输出口;所述第一输入口与所述进料管相连通;所述第二输入口与所述加药装置通过管道相连通;所述输出口通过管道与所述热水解单元相连通。
4.如权利要求2所述的污泥热水解系统，其特征在于：所述加药装置包括用于储存碱液的存储罐、以及与所述存储罐连接的加药泵。
5.如权利要求4所述的污泥热水解系统，其特征在于：所述存储罐的容积为0.5至1.5立方米或10至30立方米;所述加药泵为隔膜计量泵。
6.如权利要求1-5任一所述的污泥热水解系统，其特征在于：所述热水解单元包括加热组件以及反应器;所述加热组件能将所述混合物料加热到预定温度;所述反应器用于使预定温度下的所述混合物料进行水解反应;
所述加热组件具有第一进料口以及第一出料口;所述反应器具有第二进料口以及第二出料口;
所述第一进料口与所述混合单元相连通;所述第一出料口与所述第二进料口相连通;所述第二出料口用于输出产物。
7.如权利要求6所述的污泥热水解系统，其特征在于：所述加热组件具有第一流道以及第二流道;所述第一流道用于混合物料流动;所述第二流道用于能对所述混合物料加热的加热介质流动。
8.如权利要求7所述的污泥热水解系统，其特征在于：所述第一流道与所述第二流道的流向相反。
9.如权利要求7或8所述的污泥热水解系统，其特征在于：所述加热组件为套管式热交换器;所述套管式热交换器包括内管以及外管;所述内管套设于所述外管内;所述第一流道位于所述内管的内部;所述内管与所述外管之间的环形空间形成所述第二流道。
10.如权利要求9所述的污泥热水解系统，其特征在于：所述内管与所述外管中至少一个的管壁经螺旋压花处理。
11.如权利要求7或8所述的污泥热水解系统，其特征在于：所述加热组件为螺旋式热交换器;所述第一流道与所述第二流道均为螺旋形流道。
12.如权利要求6所述的污泥热水解系统，其特征在于：所述反应器还设有回流口;所述回流口与所述第一进料口相连通，以使所述反应器内的部分物料回流至所述加热单元内。
13.如权利要求12所述的污泥热水解系统，其特征在于：所述反应器具有相通的第一反应空间以及第二反应空间;所述第一反应空间能向所述第二反应空间输入物料;
所述第二进料口与所述回流口设置于所述第一反应空间;所述第二出料口设置于所述第二反应空间。
14.如权利要求6所述的污泥热水解系统，其特征在于：所述反应器的顶部还设置有排气口。
15.如权利要求13所述的污泥热水解系统，其特征在于：所述反应器包括壳体、以及位于所述壳体内的内胆;所述第一反应空间设置于所述壳体的内侧壁与所述内胆的外侧壁之间;所述第二反应空间位于所述内胆内;
所述第一反应空间内的物料通过溢流进入所述第二反应空间。
16.如权利要求15所述的污泥热水解系统，其特征在于：所述壳体及所述内胆的横截面为圆形;所述第二进料口位于所述壳体的侧壁上;所述第二进料口上可拆卸地设置有切向进料的输入喷头。
17.如权利要求13所述的污泥热水解系统，其特征在于：所述反应器包括第一容器以及位于所述第一容器外的第二容器;所述第一反应空间位于所述第一容器内，所述第二反应空间位于所述第二容器内;所述第二进料口、所述回流口位于所述第一容器上;所述第二出料口位于所述第二容器上;所述第一容器的底部通过管道通入所述第二容器的第二反应空间内。
18.如权利要求17所述的污泥热水解系统，其特征在于：所述第一容器与所述第二容器内均设有搅拌器。
19.一种污泥热水解方法，其特征在于，包括：
将碱液与污泥混合形成混合物料;
将所述混合物料在预定温度下进行水解反应。
20.如权利要求19所述的污泥热水解方法，其特征在于：还包括：
将所述混合物料加热到所述预定温度。
21.如权利要求20所述的污泥热水解方法，其特征在于：在所述污泥的含固率小于或等于8%时，采用套管式热交换器将所述混合物料加热到所述预定温度。
22.如权利要求20所述的污泥热水解方法，其特征在于：在所述污泥的含固率超过8%且小于或等于12%时，采用螺旋式热交换器将所述混合物料加热到所述预定温度。
23.如权利要求19所述的污泥热水解方法，其特征在于：在所述将碱液与污泥混合形成混合物料的步骤中，每立方米的污泥混入1.0升至3.0升碱液;所述碱液的浓度为40%至60%。
24.如权利要求19所述的污泥热水解方法，其特征在于：所述预定温度为60℃至70℃。
25.如权利要求24所述的污泥热水解方法，其特征在于：采用80℃至90℃的热源将所述混合物料加热到所述预定温度。
说明书
污泥热水解系统及方法
技术领域
本发明涉及污泥处理领域，尤其涉及一种污泥热水解系统及方法。
背景技术
由于污泥中含有一些难以分解的物质，如：水胶物质或细胞外多聚物质，这些物质主要由多糖物质和蛋白质组成。通过热水解可使污泥中的细胞破壁，胞外聚合物发生水解，以提高可生化性能和有机物的降解率，在增加沼气产量和改善污泥脱水性能的同时实现污泥的卫生化处理。
现有的污泥热水解技术通常采用高温(155～170℃)、高压蒸汽对污泥进行蒸煮和瞬时卸压汽爆闪蒸工艺。该方法存在的问题和影响如下：
1.由于是在高温高压条件下运行，不仅存在安全风险，而且反应器内容易产生粘底结盖问题。
2.污泥在高温条件下水解时，可能会产生“美拉德反应”，产生难以降解的“类黑色素”，不仅影响产沼，而且给后续的污水处理带来困难。
3.需要高温度的热源。
4.水解后的污泥温度高，需要冷却降温处理后方能进入后续处理装置，能量浪费大。
5.废气浓度高，产量大。
6.对运行操作人员要求高，日常维护保养工作量大。
发明内容
鉴于现有技术的上述不足，本发明有必要提供一种污泥热水解系统及方法，以至少解决以上技术问题之一。
本发明采用如下技术方案：
一种污泥热水解系统，包括：
混合单元;所述混合单元用于将碱液与污泥混合形成混合物料;
热水解单元;所述热水解单元用于将所述混合物料在预定温度下进行水解反应。
作为一种优选的实施方式，所述混合单元连接有进料管以及加药装置;所述进料管用于向所述混合单元输入污泥;所述加药装置用于向所述混合单元输入碱液。
作为一种优选的实施方式，所述混合单元为管道混合器;所述管道混合器具有第一输入口、第二输入口以及输出口;所述第一输入口与所述进料管相连通;所述第二输入口与所述加药装置通过管道相连通;所述输出口通过管道与所述热水解单元相连通。
作为一种优选的实施方式，所述加药装置包括用于储存碱液的存储罐、以及与所述存储罐连接的加药泵。
作为一种优选的实施方式，所述存储罐的容积为0.5至1.5立方米或10至30立方米;所述加药泵为隔膜计量泵。
作为一种优选的实施方式，所述热水解单元包括加热组件以及反应器;所述加热组件能将所述混合物料加热到预定温度;所述反应器用于使预定温度下的所述混合物料进行水解反应;
所述加热组件具有第一进料口以及第一出料口;所述反应器具有第二进料口以及第二出料口;
所述第一进料口与所述混合单元相连通;所述第一出料口与所述第二进料口相连通;所述第二出料口用于输出产物。
作为一种优选的实施方式，所述加热组件具有第一流道以及第二流道;所述第一流道用于混合物料流动;所述第二流道用于能对所述混合物料加热的加热介质流动。
作为一种优选的实施方式，所述第一流道与所述第二流道的流向相反。
作为一种优选的实施方式，所述加热组件为套管式热交换器;所述套管式热交换器包括内管以及外管;所述内管套设于所述外管内;所述第一流道位于所述内管的内部;所述内管与所述外管之间的环形空间形成所述第二流道。
作为一种优选的实施方式，所述内管与所述外管中至少一个的管壁经螺旋压花处理。
作为一种优选的实施方式，所述加热组件为螺旋式热交换器;所述第一流道与所述第二流道均为螺旋形流道。
作为一种优选的实施方式，所述反应器还设有回流口;所述回流口与所述第一进料口相连通，以使所述反应器内的部分物料回流至所述加热单元内。
作为一种优选的实施方式，所述反应器具有相通的第一反应空间以及第二反应空间;所述第一反应空间能向所述第二反应空间输入物料;
所述第二进料口与所述回流口设置于所述第一反应空间;所述第二出料口设置于所述第二反应空间。
作为一种优选的实施方式，所述反应器的顶部还设置有排气口。
作为一种优选的实施方式，所述反应器包括壳体、以及位于所述壳体内的内胆;所述第一反应空间设置于所述壳体的内侧壁与所述内胆的外侧壁之间;所述第二反应空间位于所述内胆内;
所述第一反应空间内的物料通过溢流进入所述第二反应空间。
作为一种优选的实施方式，所述壳体及所述内胆的横截面为圆形;所述第二进料口位于所述壳体的侧壁上;所述第二进料口上可拆卸地设置有切向进料的输入喷头。
作为一种优选的实施方式，所述反应器包括第一容器以及位于所述第一容器外的第二容器;所述第一反应空间位于所述第一容器内，所述第二反应空间位于所述第二容器内;所述第二进料口、所述回流口位于所述第一容器上;所述第二出料口位于所述第二容器上;所述第一容器的底部通过管道通入所述第二容器的第二反应空间内。
作为一种优选的实施方式，所述第一容器与所述第二容器内均设有搅拌器。
一种污泥热水解方法，包括：
将碱液与污泥混合形成混合物料;
将所述混合物料在预定温度下进行水解反应。
作为一种优选的实施方式，还包括：
将所述混合物料加热到所述预定温度。
作为一种优选的实施方式，在所述污泥的含固率小于或等于8%时，采用套管式热交换器将所述混合物料加热到所述预定温度。
作为一种优选的实施方式，在所述污泥的含固率超过8%且小于或等于12%时，采用螺旋式热交换器将所述混合物料加热到所述预定温度。
作为一种优选的实施方式，在所述将碱液与污泥混合形成混合物料的步骤中，每立方米的污泥混入1.0升至3.0升碱液;所述碱液的浓度为40%至60%。
作为一种优选的实施方式，所述预定温度为60℃至70℃。
作为一种优选的实施方式，采用80℃至90℃的热源将所述混合物料加热到所述预定温度。
可见，本发明的污泥热水解系统在对污泥进行热水解时无须过高的热解温度，从而可以降低对热源的温度要求，比如来自沼气发电机的冷却热水(温度区域在80℃至90℃之间)、或者城市发电厂产生的废热等等。而在实际生产试验中发现，本发明的污泥热水解系统在较低温度下通过向污泥中投加碱液实现热水解，不仅可以提升污泥的水解程度，还可以有效增加污泥水解后的沼气产量。
同时，本发明的污泥热水解系统在对污泥进行热水解时无须过高的热解温度，可以避免产生“美拉德反应”，不易产生难以降解的“类黑色素”，改善产沼效果，且利于后续的污水处理。
另外，本发明的污泥热水解系统在对污泥进行热水解后可以降低污泥的温度，无须冷却或适当冷却降温后即可进入后续处理装置，能量浪费较少。
参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
