申请日2014.04.08
公开(公告)日2014.06.25
IPC分类号C02F11/12
摘要
本发明涉及污水处理领域，特别涉及一种水热法污泥脱水方法及装置。其中，该方法，包括以下步骤：储料和预热：储存湿污泥，并利用余热对其进行预热，湿污泥中干物质含量为2-25%;两级水热反应：对预热后的湿污泥进行两级水热反应，一级水热反应温度为220-280℃，反应时间5-15分钟，二级水热反应温度为160-200℃，反应时间为20-60分钟，两级水热反应的pH值均小于7;快速降温和三相分离：对两级水热反应后的湿污泥进行降温，降至常温后，将固体、液体和气体分离。本发明提供的水热法污泥脱水方法及装置具有以下优点：脱水性能好，可以获得含水率在50%到60%之间的半干泥饼;无需外加蒸汽，工艺集成性高;反应快，占地省，处理规模灵活;减缓底部沉积和器壁结垢问题。
摘要附图
权利要求书
1.一种水热法污泥脱水方法，其特征在于，包括以下步骤：
储料和预热：储存湿污泥，并利用余热对其进行预热，湿污泥 中干物质含量为2-25%;
两级水热反应：对预热后的湿污泥进行两级水热反应，一级水 热反应温度为220-280℃，反应时间5-15分钟，二级水热反应温度 为160-200℃，反应时间为20-60分钟，两级水热反应的pH值均小 于7;
快速降温和三相分离：对两级水热反应后的湿污泥进行降温， 降至常温后，将固体、液体和气体分离。
2.根据权利要求1所述的水热法污泥脱水方法，其特征在于， 所述储料和预热后，湿污泥中干物质含量为5-20%。
3.根据权利要求1所述的水热法污泥脱水方法，其特征在于， 所述两级水热反应中，pH值为3-5之间。
4.根据权利要求1所述的水热法污泥脱水方法，其特征在于， 所述一级水热反应中，反应时间为10分钟，所述二级水热反应中， 反应时间为40分钟。
5.根据权利要求1所述的水热法污泥脱水方法，其特征在于， 所述储料和预热过程中添加催化剂。
6.根据权利要求5所述的水热法污泥脱水方法，其特征在于， 所述催化剂为有机酸、无机酸或水热反应液。
7.一种水热法污泥脱水装置，其特征在于，包括两个相互连 接的带有螺杆的管道式耐压反应器，分别为第一级反应器和第二级 反应器;
所述第一级反应器连接有封闭式储料罐，所述第二级反应器连 接有热交换装置和用于收集三相分离产物的收集装置;
所述收集装置包括固态收集装置、液态收集装置和气态收集装 置。
8.根据权利要求7所述的水热法污泥脱水装置，其特征在于， 所述第一级反应器和所述第二级反应器连接有温控装置和压力监控 装置。
9.根据权利要求7所述的水热法污泥脱水装置，其特征在于， 所述第一级反应器连接有电加热装置。
10.根据权利要求7所述的水热法污泥脱水装置，其特征在于， 所述热交换装置与所述封闭式储料罐之间设有用于传输热量的管 路。
说明书
一种水热法污泥脱水方法及装置
技术领域
本发明涉及污水处理领域，具体而言，涉及一种水热法污泥脱 水方法及装置。
背景技术
市政污泥的安全处置是我国污水处理行业正面临的一大挑战。 我国的市政污泥量很大，而安全处置率还非常低。预计2015年我国 每年将产生3000万吨的湿泥饼(含水率约80%)，不论是填埋、堆 肥，还是焚烧处理都建立在较低的泥饼含水率基础上。而板框压滤、 带式压滤、离心分离以及螺压等污泥脱水手段的机械化和自动化促 进了污泥的脱水普及率。但这些机械脱水方法只能使脱水污泥含水 率降低到80%左右，难以进一步降低污泥含水率。污泥难脱水和难 消化的特征制约了污泥有效安全的处理与处置。就我国污泥处理的 现实而言，首要解决的问题是如何有效减少泥饼含水率，以利于后 续处理。因此，从技术上研发经济有效的改善污泥脱水性能的新技 术已成为当务之急。
污泥水热处理(hydrothermal treatment)始于20世纪30年代， 原理是在污泥在一定的温度和压力环境下，污泥发生脱水和脱羧反 应，使污泥的微生物絮体解散，微生物细胞破裂，污泥中的有机物 水解。有机物的水解降低了污泥的黏度，降低了黏性物质对水的束 缚能力;同时在加热至一定温度并保持一段时间后，污泥中的细胞 破裂，胞内的大分子有机物释放并水解，胞内以各类大分子相结合 的水也被释放，导致水更容易与污泥颗粒分离，从而降低脱水污泥 的含水率。因此污泥的水热处理可以有效改善污泥脱水及沉降性能。
目前使用的基于水热反应的污泥脱水技术的主要特征在于，采 用了高压蒸汽作为热源，提高水热反应所需要的温度和压力环境， 这种工艺的工艺链条长，设备运行的控制流程复杂，也可能存在大 气污染的隐患。具体分析如下：
需要高压蒸汽，然而蒸汽锅炉燃烧时，产生的烟气需要特别的 环保控制装置，如果这些装置及其运行不到位，就意味着产生蒸汽 的同时，锅炉也在排放PM2.5和PM10等颗粒物，因此会加剧雾霾 发生。
不方便建造可移动的污泥脱水设施，因此不利用水热处理的方 法向小型污水处理厂推广。
通过蒸汽加热，反应釜内的污泥所获得的水热反应条件(温度 和压力)可能不均匀，因此处理效果不稳定。
工艺单元多，流程管理较复杂，因此投资和运行费用高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水热法污泥脱水方法及装置，以解 决上述的问题。
在本发明的实施例中提供了一种水热法污泥脱水方法，包括以 下步骤：
储料和预热：储存湿污泥，并利用余热对其进行预热，使湿污 泥中干物质含量为2-25%;
两级水热反应：对预热后的湿污泥进行两级水热反应，一级水 热反应温度为220-280℃，反应时间5-15分钟，二级水热反应温度 为160-200℃，反应时间为20-60分钟，两级水热反应的pH值均小 于7;
快速降温和三相分离：对两级水热反应后的湿污泥进行降温， 降至常温后，将固体、液体和气体分离。
进一步的，所述储料和预热后，湿污泥中干物质含量为5-20%。
进一步的，所述两级水热反应中，pH值为3-5之间。
进一步的，所述一级水热反应中，反应时间为10分钟，所述二 级水热反应中，反应时间为40分钟。
进一步的，所述储料和预热过程中添加催化剂。
优选的，所述催化剂为有机酸、无机酸或水热反应液。
一种水热法污泥脱水装置，包括两个相互连接的带有螺杆的管 道式耐压反应器，分别为第一级反应器和第二级反应器;
所述第一级反应器连接有封闭式储料罐，所述第二级反应器连 接有热交换装置和用于收集三相分离产物的收集装置;
所述收集装置包括固态收集装置、液态收集装置和气态收集装 置。
进一步的，所述第一级反应器和所述第二级反应器连接有温控 装置和压力监控装置。
进一步的，第一级反应器连接有电加热装置。
进一步的，所述热交换装置与所述封闭式储料罐之间设有用于 传输热量的管路。
本发明实施例提供的一种水热法污泥脱水方法及装置，包括 以下优点：
1、脱水性能好：可以获得含水率在50%到60%之间的半干 泥饼。传统的污泥机械脱水装置(板框压滤、带式压滤、离心 分离以及螺压等)一般很难将污泥的含水率降到80%以下，为 了进一步降低污泥的含水率，都需要采用热源进行干化处理。
2、无需外加蒸汽，工艺集成性高，可精准控制水热反应的 顺序温度，便于运行管理：该方法技术工艺不需要外加蒸汽， 螺杆管式反应器很好地集成了物料混合、传质、传热或物料分 离的功能。
3、反应快，占地省，处理规模灵活：管式反应器升温迅速， 降温也很迅速，反应物的总停留时间短，本装置既可以利用一 条或多条工艺线为大、中型污水处理厂提供污泥脱水服务，也 可以集成到一个集装箱，建造“移动式”小型污泥脱水装置。 实现多个小型污水厂的湿污泥先就地深度脱水，再外运集中处 理，从而节约大量运输成本。
4、减缓底部沉积和器壁结垢问题。该方法及装置采用的螺 杆水平管式反应器，即带有搅拌装置，有助于避免常规立式反 应釜中固体物质沉积在反应器底部或在反应器壁上积垢的现 象。
5、出料平稳：目前的污泥水热反应器在闪蒸，迅速泄压过 程中有可能将物料带出，该方法及装置设计的第二级反应器在 出料前温度已经降到常温，因此出料平稳。
6、投资少，易于维护。该方法及装置采用的螺杆水平管式 反应器集成了多个处理工艺，如物料混合、传质、传热或物料 分离的功能。因此节省了设备购置和土地占用成本。设备省和 工艺运行稳定，因此可节省投资和运行维护成本。
