基于中压热蒸汽的连续流污泥厌氧消化预处理装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于污泥及餐厨垃圾处理技术领域，具体涉及一种基于中压热蒸汽的连续流厌氧消化预处理装置及其方法。
【背景技术】
[0002]厌氧消化技术能够有效实现污泥或餐厨垃圾的稳定化、减量化、无害化与资源化，我国规定，10万吨/天以上规模的污水处理厂应建立污泥处理设施。厌氧消化由于可回收能源，在当今许多国家得到了广泛的应用，厌氧消化过程分为4个阶段:水解阶段、发酵阶段、产乙酸阶段和产甲烷阶段。其中水解阶段是复杂非溶解性聚合物转化为简单溶解性单体和二聚体的过程，对于含固量高的固体废物的厌氧消化，生物水解是整个过程的限速阶段，所以厌氧消化一般需要较长的停留时间和较大的消化池，以污泥为例，污泥主要是由微生物构成，进行厌氧消化所需的基质包含在细胞膜内，因此只有打破细胞壁(膜)将这些有机质释放出来，厌氧消化才能利用这部分有机质，而破壁的过程是在水解阶段完成，破壁的快慢直接制约着厌氧消化的效率和效果。
[0003]目前的处理技术主要有碱解处理、热处理、超声波处理和微波处理等方法，热处理法作为一种较为理想的处理技术，现有技术也有关于热处理水解技术的报道，如CN104271517A公开了一种用于污泥的热水解的方法和设备，该设备通过两个反应罐并控制相关工艺参数对污泥进行热水解，然而污泥粘度过高，将其直接送入反应罐无疑会增加污泥混合的难度和处理的能耗，且不易实现连续运行，对设备及管道阀门的要求高，易堵塞管道；如CN103100551A公开了一种厨余垃圾热水解方法及其装置，其在该装置罐体的顶部设有进料口，在罐体的侧壁的下部设有排料口，在罐体的侧壁的上部设有至少三个蒸汽进口 ；然而蒸汽入口在上部不利于蒸汽在污泥中的扩散及与污泥混合均匀，而蒸汽管道从反应罐内延伸会易造成堵塞，且检修困难。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种基于中压热蒸汽的连续流厌氧消化预处理装置及其方法，该装置可实现连续进出料，并且无需安装搅拌设备即可将污泥充分混合，热蒸汽可连续的输送至中压蒸汽反应罐中，提高了热交换率并使得热量循环回收利用。
[0005]本发明的任务之一是提供一种基于中压热蒸汽的连续流厌氧消化预处理装置。
[0006]一种基于中压热蒸汽的连续流厌氧消化预处理装置，其包括中压蒸汽反应罐组和泄压破解罐，还包括预热调理罐，所述预热调理罐用于盛放待处理的物料，所述预热调理罐的侧上方设置有蒸汽入口，所述中压蒸汽反应罐组内的蒸汽通过所述蒸汽入口进入预热调理罐内，所述预热调理罐的出料口与所述中压蒸汽反应罐的进料口连通，所述中压蒸汽反应罐组的出料口与所述泄压破解罐的进料口连通；所述蒸汽反应罐组包括至少三个并列排列的蒸汽反应罐，其中，每个蒸汽反应罐的进料口均通过对应的管道与上述预热调理罐的出料口连接，每个蒸汽反应罐的出料口均通过对应的管道与上述泄压破解罐的进料口连接。
[0007]通过预热调理罐对待处理物料加热，并且在进料泵的作用下可将物料充分混合均匀，通过预热调理罐处理后的物料其粘度可降低10-30%，利于后序处理工作的进行，上述三个并列排列的蒸汽反应罐按照间歇方式运行，其整体与预热调理罐和泄压破解罐之间配合，可实现该装置的连续运行，提高处理效率。
[0008]作为本发明的一个优选方案，每个蒸汽反应罐的进料口与预热调理罐出料口连接的管道上、与泄压破解罐进料口连接的管道上均设置有阀门。
[0009]作为本发明的另一个优选方案，上述蒸汽反应罐组从底部向其中注入蒸汽，上述蒸汽反应罐组顶部的蒸汽出口经过各自的出口支路连接在主管路上，上述主管路的一端与预热调理罐的蒸汽入口连接，另一端与泄压破解罐顶部的蒸汽入口连接。
[0010]优选的，上述预热调理罐进料口处连接的管道上设置有进料泵，通过上述进料泵将物料混合均匀。
[0011]本发明的任务之二是提供上述基于中压热蒸汽的连续流厌氧消化预处理装置的处理方法，其包括以下步骤:
[0012]a、首先向每个蒸汽反应罐内通入蒸汽，控制使蒸汽经过主管路进入预热调理罐内，将待处理的物料经过进料泵送入预热调理罐内，通过所述蒸汽对其中的物料进行加热，物料在预热调理罐内的停留时间为15-30min，温度控制为94-98°C ；
[0013]b、将步骤a处理后的物料注入中压蒸汽反应罐组中，其通过控制阀门依次向每个中压蒸汽反应罐中注入所述物料，其中，中压蒸汽反应罐保持间歇运行模式，中压蒸汽反应罐内温度为130-190°C，处理时间为15-30min ；
[0014]c、将步骤b处理后的物料注入泄压破解罐内，处理时间为15-60min，控制温度100C _103°C，压力 0.1-0.15MPa。
[0015]经过步骤a处理后的物料其粘度降低10-30 %，经过步骤b处理后的物料其粘度降低50-80% ;经过步骤c处理后的污泥粒径降低30% -80%。
[0016]上述步骤a中，待处理物料的含水率为80-90%。
[0017]本发明所带来的有益技术效果:
[0018]本发明提出了一种基于中压热蒸汽的连续流厌氧消化预处理装置及其方法，与现有技术相比，其具有以下优点:
[0019](I)通过预热调理罐与蒸汽反应罐组之间的配合，本发明装置可实现连续进出料，不但提高了装置的处理能力，还大大降低设备故障率；(2)预热调理罐对待处理物料如对污泥或餐厨垃圾进行预热调理，通过预热调理罐处理后可降低污泥或餐厨垃圾粘度，利于污泥或餐厨垃圾的输送和混合；(3)本发明预热调理罐、中压蒸汽反应罐组和泄压破解罐均无需安装搅拌设备，预热调理罐通过进料泵实现污泥的充分混合，每个中压蒸汽反应罐通过其底部通入的蒸汽实现污泥混匀，不但降低了处理线故障率，还节省能耗，从而降低了运行费用；(4)热蒸汽可连续的输送至中压蒸汽反应罐中，热量利用率可提高5% -10% ;
(5)每个中压蒸汽反应罐和泄压破解罐产生的废蒸汽回用至预热调理，整个工艺流程密闭，即可节省能耗，还避免废气对环境的污染，降低二沉污染的风险；(6)预处理过程的进料、出料、温度、压力、液位等通过中控控制，自动化程度高，运行操作简单。
[0020]本发明预处理装置的处理方法，其将大分子物质转化为小分子物质，改变了污泥或有机垃圾的性质与结构，其经处理后的污泥或餐厨垃圾的粘度可降低50% -90%，增加可溶性有机物的含量，可提高100% -1000%，改善了污泥和餐厨垃圾的可生物降解性能，对处理后的污泥或餐厨垃圾再进行厌氧消化时，有机质转化率提高了近50%以上，从而获得了更多的沼气，实现资源化处理，废热蒸汽的循环利用，可实现节能，运行成本大大降低。
[0021]本发明与CN 104271517A相比，不但可实现连续运行，还增设预热调理罐，中压蒸汽反应罐和泄压破解罐的废热蒸汽回用到预热调理罐，可提高整个系统的能源的利用，能源利用可提高10-30%。预热调理罐与多个中压蒸汽反应罐组合，还能大大提高了系统的处理能力，减少中压蒸汽反应罐的池容，从而降低压力容器的造价，同时因增加预热调理罐对污泥等有机垃圾的调理，污泥等有机垃圾的粘滞性降低30%左右，流动性改善，从而在中压蒸汽反应罐内与蒸汽更好的混合，反应更加充分，可降解的可溶性有机物含量可提高近20%，从而在后续的厌氧消化处理中产生更过的沼气，从而还避免了污泥等有机垃圾在中压蒸汽反应罐内的沉积，通过本发明装置和方法处理后的污泥，对比经热水解处理的污泥及未经热水解处理的污泥，厌氧消化投配率可提高50% -100%，产气量提高30% -120%,厌氧消化脱水后含固率可达30% _40%，大大提高了污泥处理的效率和效果。
【附图说明】
[0022]下面结合附图对本发明做进一步清楚、完整的说明:
[0023]图1为本发明预处理装置的结构示意图；
[0024]图2为本发明工艺流程图；
[0025]图中，1、待处理物料进料管道，2、废热蒸汽主管路，3、蒸汽注入管路，R1、预热调理罐，R2-1、R2-2、R2-3 为蒸汽反应罐，R3 为泄压破解罐，Fl、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8、F9、F10、F11、F12均为阀门。
【具体实施方式】
[0026]本发明公开了一种基于中压热蒸汽的连续流厌氧消化预处理装置及其方法，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明做进一步清楚、完整的说明。
[0027]如图1、图2所示，本发明，基于中压热蒸汽的连续流厌氧消化预处理装置，包括预热调理罐R1、中压蒸汽反应罐组和泄压破解罐R3，其中，中压蒸汽反应罐组包括至少三个中压蒸汽反应罐，如本实施例主要示出了并列连接的三个中压蒸汽反应罐分别为R2-1、R2-2、R2-3，预热调理罐Rl的中上部设置有进料管道入口，该入口与待处理物料进料管道I相连接，待处理物料如污泥或餐厨垃圾从入口处进入预热调理罐Rl中，预热调理罐与进料管道入口相对的一侧设置有蒸汽入口，蒸汽入口与废热蒸汽主管路2相连接，废热蒸汽主管路2中的废热蒸汽主要来自于R2-l、R2-2、R2-3和R3中，在预热调理罐的中下部设置有出料口，该出料口通过各自对应的管道与R2-1、R2-2、R2-3的进料口连接，预热调理罐内的处理后的物料可顺着对应的管道进入R2-l、R2-2、R2-3中；
[0028]R2-1、R2-2、R2_3呈并列设置，每个蒸汽反应罐的体积均相同，每个蒸汽反应罐均在底部开设有蒸汽注入口，通过蒸汽注入管路3向蒸汽反应罐内注入蒸汽。
[0029]蒸汽从R2-1、R2-2、R2_3的底部进入，从顶部出去，