本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种多级高效闪蒸污泥脱水处理系统及方法。
背景技术：
20世纪80年代以前，污泥脱水主要采用自然干化。随着城市化的发展，污泥产量剧增，开始重视污泥的脱水处理，机械脱水逐渐代替自然干化成为主要的污泥脱水方式。近年来，我国的污水处理厂设置了较为完善的污泥脱水设施，摆脱了初期的干化场和干化塘，但机械脱水仍然占据主导地位，污泥的成分、结构复杂，直接进行机械脱水往往达不到预期的处理效果。虽然电渗脱水、超声波脱水和絮凝脱水等新技术已经得到论证，但是由于造价和实施不便等原因没能广泛推广运用，并且我国污泥处置起步较晚。
在国内，污泥脱水主要存在以下问题：1、重水轻泥。我国污水工程发展过程中长期存在“重水轻泥”的情况。大部分污水处理厂缺乏快速有效的污泥脱水设备，仅仅将污泥进行简单浓缩处理后便外运，并未达到减量化、稳定化要求。2、脱水效率低，深度脱水工艺过于复杂。工程实践已经表明，传统的机械脱水已经远远无法满足脱水要求，新型脱水技术(热水解、超声波、磁场、电场等)的引进又需要污水处理厂支付高昂的费用，且操作复杂。然而，企业化经营模式导致追求最大的经济效益成为污水处理厂的根本目的。污泥脱水现状与污泥脱水要求之间存在很大差距，所以利用低成本、广泛运用的技术实现高效脱水污泥将是未来城市污泥脱水的有效出路。3、污水处理分布化与污泥处理集约化矛盾加深，实现污泥的快速有效脱水迫在眉睫。
公司项目研发人员通过对现有的污泥干化焚烧处置前置处理工艺分析表明，污泥干化（含水10%）焚烧工艺，不能维持焚烧热能平衡，需要外供辅助燃料，而且单独设置的焚烧锅炉使投资和运行费用增加很大，二次蒸汽热能无法回收，污泥处置成本高。同时，高含水率污泥干化处理时使用热能很大，干燥产生的二次蒸汽不能回收利用使热能浪费巨大，达不到污泥资源化利用的目的。而干化污泥焚烧工艺需提供辅助化石燃料的弊端，更是增加了污泥处置投资和运行成本，达不到经济处置污泥的目的。在污泥处理的过程中，会伴随有臭味，因此，急需一种新的污泥脱水处理装置，直接针对现有城市污水处理厂产生的80%左右含水率污泥进行脱水干化处理，在不改变污水处理厂现有工艺的条件下，实现污泥的脱水干化处理，以全面解决污泥干化工艺的高能耗、高投资技术难题。
技术实现要素：
本发明提供了一种多级高效闪蒸污泥水处理系统，解决了污泥热解多级闪蒸二次蒸汽的利用问题，通过热能回收装置，实现二次闪蒸的热能回收利用，并且蒸煮器确保污泥处理时间，再于配套的计算机自动控制系统，使污泥水热干化处理可实现自动运行。
本发明为实现上述目的，主要通过以下技术方案实现：
一种多级高效闪蒸污泥脱水处理系统，包括预处理单元、蒸煮单元、多级闪蒸单元和脱水返混单元，所述预处理单元包括通过转子泵对污泥进行拌和的污泥拌和机，所述蒸煮单元包括与污泥拌和机连接的加热器、与加热器连接的蒸煮器，所述多级闪蒸单元包括闪蒸器、与闪蒸器连接并将闪蒸器中的蒸汽输送至加热器的热能回收装置，所述闪蒸器包括与蒸煮器连接的一级闪蒸器、与一级闪蒸器连接的二级闪蒸器，所述脱水返混单元包括通过回用水泵将脱出水输送至污泥拌和机的螺旋脱水机，所述螺旋脱水机与二级闪蒸器连接。
进一步地，所述预处理单元包括与污泥拌和机连接的污泥粉碎机、与污泥粉碎机连接的拌和污泥斗，所述拌和污泥斗通过转子泵与加热器连接。
所述热能回收装置包括与一级闪蒸器连接并将一级闪蒸器中的蒸汽输送至加热器的蒸汽式热能回收装置、与二级闪蒸器连接并通过热泵将二级闪蒸器中的蒸汽输送至加热器的机械式热能回收装置。
进一步地，包括锅炉，所述锅炉与加热器连接。
进一步地，包括用于对螺旋脱水机脱水后的污泥和污水进行处理的污泥脱水后处理单元。
进一步地，所述污泥脱水后处理单元包括与螺旋脱水机连接的排污水设备、对脱水污泥进行存储的污泥存储池。
进一步地，所述污泥存储池为强制通风型污泥料仓。
进一步地，包括与整个装置配套使用的计算机自动控制系统。
一种多级高效闪蒸污水处理方法，包括如下步骤：
a、污泥拌和：新鲜污泥经过螺旋输送机进入污泥拌和机，新鲜污泥在污泥拌和机中与高温脱出水搅拌混合，成为热污泥浆，热污泥浆经过污泥粉碎机进行进一步拌和后进入拌和污泥斗；
b、加热处理：拌和污泥斗中的污泥通过转子泵加压进入加热器，锅炉将蒸汽提供给加热器，加热器将污泥加热至设定的污泥热解处理温度，达到处理温度的污泥进入蒸煮器中；
c、蒸煮热解：蒸煮器在设定的温度下对污泥进行热解即第一次脱水处理，处理时间设定为60-90分钟；
d、连续闪蒸：热解后的污泥进入一级闪蒸器进行第二次脱水处理，再进入二级闪蒸器进行第三次脱水处理，同时，热能回收装置在热泵的作用下将闪蒸过程中产生的二次蒸汽回收至加热器中，回收的蒸汽与锅炉提供的蒸汽一并为加热器提供热能；
e、脱水分离：污泥经过两级闪蒸器闪蒸和热能回收装置进行蒸汽回收后，被送至脱水机进行第四次脱水处理，脱水机将污泥固液分离，分离液取60-62.5%经水泵回用于污泥拌和，剩余液送至污水处理厂进行处理，将脱干污泥输送至污泥存储池进行通风存放。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
与现有技术相比，本发明设计新颖巧妙，利用脱水返混单元，摒弃了昂贵的污泥换热器，节约投资并且提高了污泥处理设备的可靠性和运行的经济性；利用一级闪蒸器和二级闪蒸器对污泥进行多级闪蒸，提高污泥的热干化效果；利用热能回收装置，将脱水过程中产生的二次蒸汽回收利用，解决了污泥热解及闪蒸二次蒸汽的高效利用问题，提高了热能的利用率，达到污泥资源化利用的目的，同时减少污泥处置投资和运行成本；采用蒸煮器，设定处理时间来保证污泥热处理时间达到工艺要求；开发使用本工艺配套的计算机自动控制系统，使整个污泥脱水处理可以实现自动连续进行，以满足大规模工业化需求。
附图说明
图1是本发明的系统结构示意图。
其中：1、污泥，2、转子泵，3、污泥拌和机，4、加热器，5、蒸煮器，6、一级闪蒸器，7、二级闪蒸器，8、蒸汽式热能回收装置，9、机械式热能回收装置，10、热泵，11、螺旋脱水机，12、水泵，13、锅炉，14、污泥存储池，15、排污水设备，16、污泥粉碎机，17、拌和污泥斗。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种多级高效闪蒸污泥脱水处理装置，包括预处理单元、蒸煮单元、多级闪蒸单元和脱水返混单元，脱水返混单元包括螺旋脱水机、水泵，从螺旋脱水机脱出的回用水通过水泵输送至预处理单元。预处理单元包括通过回用水泵与螺旋脱水机连接的锥形拌和机、与污泥拌和机连接的污泥粉碎机、与污泥粉碎机连接的拌和污泥斗，新鲜的污泥通过转子泵送至污泥拌和机，污泥拌和机可选用锥形拌和机，新鲜的污泥和回用水经混合后最终由拌和污泥斗通过转子泵将混合的污泥浆加压送至蒸煮单元中的多效蒸煮加热器。蒸煮单元包括与污泥拌和机连接的多效蒸煮加热器、与多效蒸煮加热器连接的蒸煮器。多级闪蒸单元包括闪蒸器、与闪蒸器连接并将闪蒸器中的蒸汽输送至多效蒸煮加热器的热能回收装置，其中闪蒸器包括与蒸煮器连接的一级闪蒸器、与一级闪蒸器连接的二级闪蒸器，热能回收装置包括与一级闪蒸器连接并将一级闪蒸器中的蒸汽输送至多效蒸煮加热器的蒸汽式热能回收装置、与二级闪蒸器连接并通过热泵将二级闪蒸器中的蒸汽输送至多效蒸煮加热器的机械式热能回收装置。
将新鲜污泥与污泥高温脱出水经一定比例的返混，可有效减少污泥热解的能耗，高温脱出水处理过程中,能快速形成稳定的微生物消化系统，提高挥发固体的去除效果，促进可溶性cod的有效消除以及较好的吸附氮磷元素都有积极的影响。这对高温脱出水采用厌氧处理，生产沼气十分有利。
在污泥固液分离后，螺旋脱水机脱出的部分水作为回用水，其余的污水以及污泥通过污泥脱水后处理单元进行处理，污泥脱水后处理单元包括与螺旋脱水机连接的排污水设备、污泥存储池，污泥存储池可选用强制通风型污泥料仓。
污泥脱水处理过程中，为实现全过程自动化连续进行，与整个装置配套使用有计算机自动控制系统。污泥处理工艺设备全密封，工程设备、管线优化选型、布置，解决了污泥处理过程中的臭味控制问题。
来自新污泥储仓的含水80%污泥，经螺旋输送机输送自锥形拌和机，在锥形拌和机中与高温污泥脱出水（水温100℃）搅拌混合均匀成为含水率90%的热污泥浆，热污泥浆经过污泥粉碎机并进一步拌合后到达拌合污泥斗，由转子泵将热污泥浆加压送至蒸煮单元中的多效蒸煮加热器。蒸煮单元在热泵的作用下，将回收的污泥热水解闪蒸二次蒸汽和新蒸汽，按品质和需量分配给污泥热水解分效加热至设定污泥水热处理温度。在蒸煮器中，污泥在设定温度处理60-90min，再经两级闪蒸器对污泥进行进一步热干化处理，热能回收装置通过热泵回收热能后，污泥被送至螺旋脱水机进行固液分离。经螺旋脱水机脱水的分离液取60-62.5%经回用水泵回用于污泥拌合，剩余的分离液送污水处理厂处理，将含水率40-50%的脱干污泥输送至强制通风型污泥料仓，在通风存放48小时后污泥含水率降至30%，可用于污泥能源利用和土地利用。
实际污泥脱水效果表明，成套装置处理含水率80%的污泥，直接机械脱水后含水率降至47%左右，小于60%含水率（国标要求），污泥减量明显；其中，成套装置处理1t含水率80%的污泥至含水率47%，耗蒸汽200公斤，耗电20度左右，节能效果显著。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。