一种免结碳连续污泥热水解处理工艺的制作方法

本发明属于污泥处理技术领域，涉及一种污泥热水解工艺，尤其涉及一种节省能源、避免结碳、减少设备堵塞的免结碳连续污泥热水解处理工艺。

背景技术：

市政污泥在大城市处理处置量越来越大，其深度脱水是难题。

目前的热水解技术均采用序批式处理方式，即进一釜污泥，处理一批，卸货后，再进下一批，如此循环。这种方法造成各运动模块反复启停，故障多，能耗大，处理速度慢；同时污泥在高压密闭的反应釜内，在一定的压力和温度下延续一段时间，在缺氧状态下生物质发生水解碳化反应。

在缺氧状态下水解碳化过程分为三个阶段：①前驱体水解成单体；②单体脱水并诱发聚合反应，大分子链被打断成低聚物，低聚物水解成不同单体，单体再通过脱水和碳架裂解反应生产可溶性产物；③同时聚合物发生芳构化反应，当溶液中的芳香族达到饱和临界值时，碳化形核便产生，并随着扩散过程的进行而不断成长为碳化材料。逐步形成颗粒并长大，最大可到兵乓球大小。这种颗粒极坚硬，对后续管路、泵和阀门造成堵塞，维修工作量非常大。

美国专利us3359200中披露了一种湿式氧化处理污泥的方法及装置。工艺流程是：污泥水溶液与空气混合物经换热器换热后与高压蒸汽一同从反应器底端进入反应器，反应后的混合物经换热器换热及冷凝器后进入气液分离器，气相及液固相经分离后分别从分离器上下端排出。上述工艺过程，应用了鼓泡塔反应器，采取气液相均从反应器底部进料，并流操作模式，后续有气液分离单元，存在传质效果差、污泥颗粒易堵塞、工艺复杂等问题。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种污泥热水解工艺，尤其涉及一种节省能源、避免结碳、减少设备堵塞的免结碳连续污泥热水解处理工艺。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种免结碳连续污泥热水解处理工艺，所述处理工艺包括污泥在送入连续热水解反应器前，与水蒸汽充分混合再送入连续热水解反应器；在连续热水解反应器中引入压缩氧气；处理工艺连续不间断。

作为优选，所述的污泥与水蒸汽充分混合是在泥汽混合器中，通入压力为1.8-2.6mpa，温度195-220℃的水蒸汽。

作为优选，在连续热水解反应器中引入压缩氧气的压力为1.9-2.7mpa，压缩氧气的通入量为污泥中cod含量的45-55％。

作为优选，所述的污泥先经污水处理厂前处理后由输送系统输送至污泥储罐，污泥的含水率≤80％。

作为优选，污泥从进口至出口耗时25-35min

作为优选，连续热水解反应器中维持压力1.4-1.7mpa，温度160-180℃。

作为优选，连续热水解反应器中维持压力1.6mpa，温度170℃。

作为优选，处理后的污泥经冷却压滤后，得到含水率≤30％的有机炭土。

作为优选，所述处理工艺所用的系统依次包括原泥输入系统、进泥球阀、泥汽混合器、连续热水解反应器、泥浆控制球阀与出口调节阀；其中，连续热水解反应器上设有压力传感器与若干温度传感器，靠近泥汽混合器的一端还设有氧气进口，内部设有搅拌装置。

作为优选，所述的泥汽混合器包括污泥进口、蒸汽进口、泥汽混合装置与泥汽出口。

本发明提供了一种免结碳连续污泥热水解处理工艺，将污泥与高温蒸汽在管路中经xzy-泥汽混合器混合后连续不间断进入连续热水解反应器，反应器内螺旋搅拌并推进，使得污泥处理实现连续不间断密闭运行；缩短了工艺流程时间，提高了处理效率和系统运行的稳定性，系统处理能力得到很大提高，系统能耗低，吨污泥耗汽量<150kg，是传统热水解蒸汽消耗量(300kg/t)的50％。

本发明的有益效果是：

1)效率高：传统污泥热水解处理方法均采用序批式处理模式，效率极低，同样规模的污泥处理量，本发明的处理技术比传统技术在处理效率上高一倍以上；

2)采用免结碳连续污泥热水解处理技术，全过程不排气，避免臭气排放对环境的污染，减少了臭气处理系统昂贵的投资；

3)维修量少：由于系统连续运行，无需频繁启停设备，故障率低，维修率很低；

4)反应器内通入部分氧气，避免结碳，减少设备堵塞，维修量大大降低；

5)运行成本低：系统密闭运行，不排气，蒸汽消耗量只有传统热水解的50％，运行成本极低；

6)占地少，建设周期短：吨污泥只需6平方米，只需六个月即可建成投产；

7)全过程不添加任何化学药剂，有利于炭土的资源化利用。

附图说明

图1是本发明的工艺图。

图中，1.原泥输入系统；2.进泥球阀；3.泥汽混合器；4.连续热水解反应器；5.泥浆控制球阀；6.出口调节阀；7.氧气进口；8.搅拌装置；9.污泥进口；10.蒸汽进口；11.蒸汽出口；12泥汽出口。

具体实施方式

下面将结合附图详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了便于对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，本领域普通技术人员可以理解，这些特定细节并非为实施本发明所必需。

参见图1，本发明所用的免结碳连续热水解处理工艺所用的系统依次包括原泥输入系统1、进泥球阀2、泥汽混合器3、连续热水解反应器4、泥浆控制球阀5与出口调节阀6；其中，连续热水解反应器4上设有压力传感器与2个温度传感器，靠近泥汽混合器3的一端还设有氧气进口7，内部设有搅拌装置8。泥汽混合器3包括污泥进口9、蒸汽进口10、蒸汽出口11与泥汽出口12，蒸汽出口11与泥汽出口12，蒸汽进口10与蒸汽出口11通过管道相连，蒸汽进口10在竖直方向上与蒸汽出口11垂直。所有的装置通过管道连接，并且密闭运行。

实施例1

一种免结碳连续污泥热水解处理工艺，所述处理工艺包括污水处理厂脱水污泥(含水率≈80％)由外界输送系统输送至污泥储罐存储，污泥再经螺杆泵送入免结碳连续污泥热水解反应系统，在送入管路中加装一个泥汽混合器，使污泥与高温高压蒸汽(压力为1.8mpa，温度195℃)充分混合后进入污泥热水解反应器，充分混合的固液混合物进入连续热水解反应器，免结碳连续污泥热水解反应器系统维持压力1.4mpa，温度160℃。在反应器内同时通入压缩氧气(氧气压力为1.9mpa，压缩氧气的通入量为污泥中cod含量的45％)，污泥在反应器内不间断前移，从进口至出口约耗时30分钟，期间发生热水解反应，污泥内的细胞壁破裂，各种结合水转化为自由水；膏状污泥变为泥浆，从反应器流出后，泥浆经冷却进入压滤机，压滤后可得到含水率在30％以下的有机炭土。

实施例2

一种免结碳连续污泥热水解处理工艺，所述处理工艺包括污水处理厂脱水污泥(含水率≈80％)由外界输送系统输送至污泥储罐存储，污泥再经螺杆泵送入免结碳连续污泥热水解反应系统，在送入管路中加装一个泥汽混合器，使污泥与高温高压蒸汽(压力为1.7mpa，温度200℃)充分混合后进入污泥热水解反应器，充分混合的固液混合物进入连续热水解反应器，免结碳连续污泥热水解反应器系统维持压力压力1.6mpa，温度170℃。在反应器内同时通入压缩氧气(氧气压力为2mpa，压缩氧气的通入量为污泥中cod含量的50％)，污泥在反应器内不间断前移，从进口至出口约耗时30分钟，期间发生热水解反应，污泥内的细胞壁破裂，各种结合水转化为自由水；膏状污泥变为泥浆，从反应器流出后，泥浆经冷却进入压滤机，压滤后可得到含水率在30％以下的有机炭土。

实施例3

一种免结碳连续污泥热水解处理工艺，所述处理工艺包括污水处理厂脱水污泥(含水率≤80％)由外界输送系统输送至污泥储罐存储，污泥再经螺杆泵送入免结碳连续污泥热水解反应系统，在送入管路中加装一个泥汽混合器，使污泥与高温高压蒸汽(压力为2.6mpa，温度220℃)充分混合后进入污泥热水解反应器，充分混合的固液混合物进入连续热水解反应器，免结碳连续污泥热水解反应器系统维持压力压力1.7mpa，温度180℃。在反应器内同时通入压缩氧气(氧气压力为2.7mpa，压缩氧气的通入量为污泥中cod含量的55％)，污泥在反应器内不间断前移，从进口至出口约耗时30分钟，期间发生热水解反应，污泥内的细胞壁破裂，各种结合水转化为自由水；膏状污泥变为泥浆，从反应器流出后，泥浆经冷却进入压滤机，压滤后可得到含水率在30％以下的有机炭土。

本发明的处理技术比传统技术在处理效率上高一倍以上；如处理每吨湿污泥(含水率80％)至干污泥(含水率30％)，传统污泥热水解处理技术耗蒸汽在300kg/t，耗电30度/t，耗时100min/t。

采用本发明的免结碳连续污泥热水解处理工艺则耗蒸汽小于150kg/t，耗电15度/t,耗时40min/t。

采用免结碳连续污泥热水解反应器，污泥连续不间断进入反应器，在反应器内保持高温高压下(170℃，1.6mpa)连续热水解反应并连续出料，所有设备在启动后，即维持在运行状态；避免的反复启停设备造成的损害，提高了生产率，降低了能耗。

在反应器内通入适量的氧气，避免了聚合物发生芳构化反应，形成的碳化材料，防止结成碳块；从而避免了管路的堵塞，降低了停机维修量，从而提高产能，降低成本。

污泥在密闭的系统内连续进出，中间无需排气，避免了排出的恶臭气体对环境的污染。由于系统的连续运行，避免了传统热水解序批式处理中反应器的反复进料、反应、开阀排气、卸料过程，因此显著节省能源，较传统热水解技术节省能源达50％。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。