申请日2012.07.06
公开(公告)日2012.10.10
IPC分类号C02F11/00
摘要
本发明涉及用于脱水污泥水热预处理的装置及方法，所述装置包括两个交替运行的水热蒸煮釜。针对每个运行周期，所述方法包括：在第一水热蒸煮釜内先加入稀释水，其中优选地添加有适量的碱;然后从第二水热蒸煮釜引入泄压蒸汽，用以预热稀释水;将脱水污泥加入并同时进行破碎，使脱水污泥破碎成小块进入预热后的稀释水中并分散均匀;向第一蒸煮釜内加入锅炉蒸汽用来实现物料的搅拌和加热;将第一蒸煮釜内的压力和温度上升至水热反应所需的条件，并使所需的水热反应条件保持一定时间，使污泥充分水解并浆化;然后，泄压出泥。本发明能有效地实现脱水污泥的水热预处理，设备操作可靠性高，热利用效率高，且无需闪蒸操作。
权利要求书
1.一种用于脱水污泥水热预处理的装置，其特征在于，所述装置包括至少 第一水热蒸煮釜和与所述第一水热蒸煮釜流体连接的第二水热蒸煮釜，其 中所述第一水热蒸煮釜设置有第一进料口、第一破碎器、第一蒸汽进口、 第一蒸汽喷嘴、第一出料口和第一蒸汽接口，而所述第二水热蒸煮釜设置 有第二进料口、第二破碎器、第二蒸汽进口、第二蒸汽喷嘴、第二出料口 和第二蒸汽接口;其中，所述第一破碎器和所述第二破碎器分别与所述第 一进料口和所述第二进料口配合设置以用于对送入的物料进行粉碎。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一水热蒸煮釜的所述第一 蒸汽接口与所述第二水热蒸煮釜的所述第二蒸汽接口形成流体连通，从而 所述第一水热蒸煮釜和所述第二水热蒸煮釜采用并联交替方式运行;针对 所述第一水热蒸煮釜和所述第二水热蒸煮釜相对来说，由其中处于反应阶 段的蒸煮釜引入来自处于泄压阶段的蒸煮釜的泄压蒸汽用以对稀释水或/和 物料进行预热。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述第一破碎器和所述第二破 碎器分别设置于所述第一进料口和所述第一进料口的内部。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述第一破碎器和所述第二破碎 器均为搅拌破碎器。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述第一蒸汽喷嘴和所述第二蒸 汽喷嘴各自设置为带有多个喷嘴。
6.一种利用如上述权利要求之任一项所述装置进行脱水污泥水热预处理 的方法，其特征在于，所述方法包括：
向所述第一水热蒸煮釜加入稀释水;
向所述第一水热蒸煮釜导入来自所述第二水热蒸煮釜的泄压蒸汽，用以 预热所述第一水热蒸煮釜中的所述稀释水;
向所述第一水热蒸煮釜加入物料，然后使所述物料进入经过预热的所述 稀释水中;
向所述第一水热蒸煮釜导入锅炉蒸汽，并通过所述第一蒸汽喷嘴实现对 所述物料的搅拌并使所述物料在蒸汽搅拌作用下加热升温;
使所述第一水热蒸煮釜内的所述物料达到并处于所需的温度和压力条 件;
使所述第一水热蒸煮釜内的反应在所述温度和压力条件下维持需要的 保持时间，以使所述物料充分水解并完全浆化;
将所述第一水热蒸煮釜内的泄压蒸汽导入所述第二水热蒸煮釜，用以对 所述第二水热蒸煮釜中的稀释水进行预热;以及将经过水热预处理的物料 从所述第一水热蒸煮釜排出。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，在向所述第一水热蒸煮釜加入的所 述稀释水中含有适量的碱，用以加快物料的水解速度并提高预处理效果。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述碱为NaOH。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一水热蒸煮釜内的所述物料 的所述温度为大约130°C~180°C。
10.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一水热蒸煮釜内的所述物 料的所述压力为大约0.5MPa~1.5MPa。
11.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一水热蒸煮釜内的所述物 料的所述温度和压力的所述保持时间为大约15min~45min。
12.根据权利要求6所述的方法，其中，在向所述第一水热蒸煮釜导入所 述锅炉蒸汽后，如果蒸汽热量无法迅速被所述物料吸收而所述第一水热蒸 煮釜的顶部有积蓄蒸汽，则将所述积蓄蒸汽加压后送回所述蒸汽喷嘴，以 促进所述物料与蒸汽的充分接触并提高传热效率。
13.根据权利要求6所述的方法，其中向所述第一水热蒸煮釜加入所述物 料时，还包括对所述物料进行破碎，以使所述物料能够与经过预热的水均 匀混合并实现预浆化。
说明书
一种用于污泥水热预处理的装置及方法
技术领域：
本发明涉及固废资源化利用领域，尤其涉及一种用于污泥、尤其是高 含固(如脱水的)污泥的水热预处理装置和方法。
背景技术：
城市污泥是指城市污水处理厂在对污水处理过程中所产生的沉积物以 及污水表面飘出的浮沫所形成的残渣的总称。目前，我国城市污泥年产生 量已经达到3000万吨(以含水率80%的脱水污泥估算)的规模，至“十二 五”末期，预计将达到近5000万吨的规模。然而，我国污泥处理工艺起步 较晚，早期建设的污水处理厂存在“重水轻泥”的现象，污泥的安全处理 成为我国水污染控制领域的薄弱环节。
根据国外在污泥处理方面的相关技术，目前涵盖西方95%以上主流污 泥处理的技术路线有以下四种：深度脱水+填埋，干化+焚烧+灰渣填埋或建 材利用，好氧发酵+土地利用(农用为主)以及厌氧消化+土地利用(农用 为主)。
由于可持续发展的社会需求和政府部门的政策扶持，当今城市污泥处 理的重心已由污染控制转向资源开发。污泥的厌氧消化技术，因其具有的 诸多优点，已经成为国内外污泥处理的热点之一。
城市污泥脱水处理后所形成的脱水污泥，通常含水率约为80%，如不 妥善处理，仍将对环境造成二次污染，同时也是对可再生资源的浪费。但 脱水污泥粘性大、脱水性能差、厌氧消化性能也较低，从而限制了其进一 步的稳定化处理与安全处置。因此，开发一种能够促进后续脱水或厌氧消 化效果的预处理技术与装置，将有助于解决污泥后续处理的难题。
发明内容：
本发明涉及一种用于污泥、尤其是高含固(如脱水的)污泥的水热预 处理的装置和方法。所述装置包括至少两个水热蒸煮釜，而所述方法是通 过本发明装置的两个水热蒸煮釜的交替运行来实现的。
本发明的用于脱水污泥水热预处理的装置包括至少两个水热蒸煮釜， 其中每一水热蒸煮釜包括进料口、破碎器、蒸汽进口、蒸汽喷嘴、用作排 出泄压蒸汽或引入余热蒸汽的蒸汽接口、出料口以及用于控制与另一蒸煮 釜之间蒸汽连通的阀门。
根据本发明的实施方式，所述装置包括至少第一水热蒸煮釜和与所述 第一水热蒸煮釜连接操作的第二水热蒸煮釜，其中所述第一水热蒸煮釜设 置有第一进料口、第一破碎器、第一蒸汽进口、第一蒸汽喷嘴、第一出料 口和第一蒸汽接口，而所述第二水热蒸煮釜设置有第二进料口、第二破碎 器、第二蒸汽进口、第二蒸汽喷嘴、第二出料口和第二蒸汽接口;其中所 述第一破碎器和所述第二破碎器分别与所述第一进料口和所述第一进料口 配合设置用来对送入的物料进行粉碎。在此，“第一”和“第二”是相对性 的表述。
所述第一水热蒸煮釜和所述第二水热蒸煮釜采用并联交替方式运行; 针对所述第一水热蒸煮釜和所述第二水热蒸煮釜相对来说，向其中处于反 应阶段的水热蒸煮釜引入来自处于泄压阶段的水热蒸煮釜的泄压蒸汽用以 对稀释水或/和物料进行预热。
利用本发明的装置，进行脱水污泥水热预处理的方法所涉及的主要工 艺操作，针对每个水热蒸煮釜的一个完整运行周期来说，包括：
1)向第一水热蒸煮釜内加入稀释水，其中优选地在稀释水中添加适量 的碱，以利于促进污泥的水解反应;
2)向所述第一水热蒸煮釜导入来自所述第二水热蒸煮釜的泄压蒸汽， 用以预热所述第一水热蒸煮釜中的稀释水;
3)将脱水污泥的物料通过泵从顶部送入第一水热蒸煮釜，通过在釜 体物料进口处设置的破碎装置使物料破碎成小块而进入已经过预热的稀释 水中，并分散均匀;
4)向所述第一水热蒸煮釜导入锅炉蒸汽，通过所述第一蒸汽喷嘴实现 对所述物料的搅拌并使所述物料在蒸汽搅拌作用下加热升温，利用蒸汽喷 入釜内动力实现物料搅拌使釜内的所述物料处于水热反应所需的温度和压 力条件;
5)使所述第一蒸煮釜内的反应在所述温度和压力条件下维持需要的保 持时间，以使所述物料充分水解并完全浆化;
6)将所述第一水热蒸煮釜内的泄压蒸汽导入所述第二水热蒸煮釜，用 以对所述第二水热蒸煮釜中的稀释水进行预热;以及
7)将经过水热预处理的物料(熟料)从所述第一水热蒸煮釜排出。
本发明提供了可有效地实现脱水污泥的水热预处理的装置和方法，相 关设备操作可靠性高，热利用效率高，且无需闪蒸操作。本发明的装置和 方法具有以下优点：
1)相对于其它水热预处理装备和方法而言，具有更高的能量利用效率， 可几乎全部回收泄压过程所释放的蒸汽热能;
2)通过先加入水，再加入污泥物料的控制措施，可以保证釜内物料充 分地均匀混合并具有较低的粘滞度，从而在水热反应中能够实现有效的传 热;
3)无需闪蒸操作即可实现有效的水解效果，使装置运行更加安全可靠。
