一种模块化污泥热水解处理装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种污泥处理装置及方法，特别是关于一种模块化污泥热水解处理装置及方法。
【背景技术】
[0002]随着污水处理能力以及污水处理率的不断提高，污水处理厂的污泥产量也随之增长。在我国的污水处理发展历程中，尽管污泥是污水处理流程中的重要环节之一，但是由于长期的认识不足以及忽视，我国城市污水处理厂的污泥处置问题被长期搁置，污泥处置的发展相当滞后，污泥造成的二次污染问题日显突出，迫切需要解决污泥的安全处置问题。污泥处理与其他固体废弃物处理一样，都应遵循减量化、稳定化、无害化的原则，并尽可能实现资源化利用。目前，污泥处理的一般技术有污泥卫生填埋、污泥土地利用、污泥堆肥、污泥厌氧消化、污泥焚烧等。其中，污泥厌氧消化可以回收沼气、有效杀灭病原菌、实现污泥的稳定化和减量化，因此厌氧消化技术在世界各国得到广泛应用。
[0003]厌氧消化时，污泥在微生物的作用下要经历水解、产酸及产甲烷三个阶段。由于污泥大部分有机物在微生物细胞内，而微生物细胞壁和细胞膜的天然屏障作用，使其它活的微生物细胞所分泌的水解酶对这部分有机物进行水解的速率低，因此水解是污泥厌氧生化降解的控制性步骤。由于污泥水解速率低，传统的厌氧消化存在消化速率低、停留时间长(20?30d)、处理效率低(挥发性固体VS的去除率30%?40% )等不足。近年来，人们开始研究能有效破碎污泥细胞并提高污泥水解速率的物理化学预处理技术，以期改善污泥的厌氧消化性能、提高处理效率、增大甲烷产量。这些技术包括机械破碎、超声波破碎、热水解、酶处理及酸、碱处理等。其中，污泥经热水解后能够实现微生物细胞的快速溶解，显著改善污泥的流动性，且污泥热水解后形成的中间产物更适合作为微生物的生长基质，提高污泥的厌氧消化性。由于污泥热水解在排料前需要泄压，而泄压所排放的废热蒸汽带走大量的热量，从而造成系统的热量大量损失，因此提高污泥热水解废蒸汽的余热再利用实现能量的高效回收是该领域的重要研究课题。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够提高热量利用率、减少臭气产生量的模块化污泥热水解处理装置及方法。
[0005]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:一种模块化污泥热水解处理装置，其特征在于:它包括一进蒸汽总阀、一泄蒸汽总阀和三?五个水解模块；所述进蒸汽总阀设置在蒸汽主管道的入口处，所述泄蒸汽总阀设置在蒸汽主管道的出口处，每一所述水解模块的入口均连接蒸汽主管道的入口，每一所述水解模块出口均连接蒸汽主管道的出口 ；每一所述水解模块均包括一进蒸汽阀门、一热水解反应器、一泄蒸汽阀门和一废蒸汽进气阀门；所述进蒸汽阀门的入口连接蒸汽主管道的入口，所述进蒸汽阀门的出口并联连接所述热水解反应器的入口和所述废蒸汽进气阀门的出口，所述热水解反应器的出口连接所述泄蒸汽阀门的入口，所述泄蒸汽阀门的出口与所述废蒸汽进气阀门入口均连接蒸汽主管道的出口 ；每一所述热水解反应器内部均设置有一用于采集其内部温度的温度传感器和一用于采集其内部压力的压力传感器，每一所述温度传感器和每一所述压力传感器分别将采集的温度值和压力值发送给一自动控制系统，所述自动控制系统根据接收到的温度值和压力值以及污泥反应过程各步骤所需时间控制每一所述热水解反应器所在的相应所述水解模块上的所述进蒸汽阀门、泄蒸汽阀门和废蒸汽进气阀门的开启和关闭，以及每一所述热水解反应器的上料和卸料。
[0006]每一所述热水解反应器是用耐高温、耐高压、耐腐蚀材料制成。
[0007]每一所述自动控制系统采用PLC。
[0008]—种模块化污泥热水解处理方法，根据装置中所包括水解模块数量的不同分为以下三种情况:(1)如果装置中包括三个水解模块，则采用三个水解模块的污泥热水解处理方法包括以下步骤:101)通过自动控制系统控制第一个热水解反应器、第二个热水解反应器和第三个热水解反应器上料，上料完成后，分别向第一个热水解反应器和第二个热水解反应器内通入新鲜蒸汽，待第一个热水解反应器和第二个热水解反应器内的温度和压力达到设定值，且保温保压设定时间后，水解反应完成，停止通入新鲜蒸汽；将第一个热水解反应器和第二个热水解反应器内的废热蒸汽通入第三个热水解反应器内，为第三个热水解反应器内的常温污泥进行预热，随着第三个热水解反应器内的蒸汽不断液化，第一个热水解反应器和第二个热水解反应器内的压力将不断降低，当第一个热水解反应器和第二个热水解反应器的压力降低至设定的卸料压力值后，第一个热水解反应器和第二个热水解反应器停止向第三个热水解反应器内通废热蒸汽，并开始进行卸料，卸料过程瞬间结束；向第三个热水解反应器内通入新鲜蒸汽，使污泥继续加热水解，同时第一个热水解反应器和第二个热水解反应器上料，上料完成后，向第一个热水解反应器内通入新鲜蒸汽，第二个热水解反应器等待；102)待第三个热水解反应器内的污泥完成水解后，停止通入新鲜蒸汽，并将第三个热水解反应器内的废热蒸汽通入第二个热水解反应器内，为第二个热水解反应器内常温污泥进行预热；当第三个热水解反应器内的压力降低至设定的卸料压力值后，停止向第一■个热水解反应器内通废热蒸汽，并开始进彳丁卸料，卸料完成后开始上料，并等待反应；向第二个热水解反应器内通入新鲜蒸汽，使污泥继续加热水解；103)待第一个热水解反应器内的污泥完成热水解后，停止通入新鲜蒸汽，并将第一个热水解反应器内的废热蒸汽通入第三个热水解反应器内，为第三个热水解反应器内的常温污泥进行预热；当第一个热水解反应器内的压力降低至设定的卸料压力值后，停止向第三个热水解反应器内通废热蒸汽，并开始进行卸料，卸料完成后开始上料，并等待反应；向第三个热水解反应器内通入新鲜蒸汽，使污泥继续加热水解；104)待第二个热水解反应器内的污泥完成热水解后，停止通入新鲜蒸汽，并将第二个热水解反应器内的废热蒸汽通入第一个热水解反应器，为第一个热水解反应器内的常温污泥进行预热；当第二个热水解反应器内的压力降低至设定的卸料压力值后，停止向第一个热水解反应器内通废热蒸汽，并开始进行卸料，卸料完成后开始上料，并等待反应；向第一个热水解反应器内通入新鲜蒸汽，使污泥继续加热水解；105)待第三个热水解反应器内的污泥完成热水解后，停止通入新鲜蒸汽，并将第三个热水解反应器内的废热蒸汽通入第二个热水解反应器，为第二个热水解反应器内的常温污泥进行预热；当第三个热水解反应器内的压力降低至设定的卸料压力值后，停止向第二个热水解反应器内通废热蒸汽，并开始进行卸料，卸料完成后开始上料，并等待反应；向第二个热水解反应器内通入新鲜蒸汽，使污泥继续加热水解；106)重复步骤103)?105)，直至所有污泥全部完成热水解反应；(2)如果装置中包括四个水解模块，则采用四个水解模块的污泥热水解处理方法包括以下步骤:201)通过自动控制系统控制四个热水解反应器上料，上料完成后，向第一个热水解反应器、第二个热水解反应器和第三个热水解反应器内通入新鲜蒸汽，待三个热水解反应器内的温度和压力达到设定值，且保温保压设定时间后，水解反应完成，停止通入新鲜蒸汽；将三个热水解反应器内的废热蒸汽通入第四个热水解反应器内，为第四个热水解反应器内的常温污泥进行预热，随着第四个热水解反应器内的蒸汽不断液化，第一个热水解反应器、第二个热水解反应器和第三个热水解反应器内的压力将不断降低，当压力降低至设定的卸料压力值后，停止向第四个热水解反应器内通废热蒸汽，并开始进行卸料，卸料过程瞬间结束；向第四个热水解反应器内通入新鲜蒸汽，使污泥继续加热水解，同时第一个热水解反应器、第二个热水解反应器和第三个热水解反应器上料，上料完成后，向第一个热水解反应器和第二个热水解反应器内通入新鲜蒸汽，第三个热水解反应器等待；202)待第四个热水解反应器内的污泥完成水解后，停止通入新鲜蒸汽，并将第四个热水解反应器内的废热蒸汽通入第三个热水解反应器内，为第三个热水解反应器内常温污泥进行预热；当第四个热水解反应器内的压力降低至设定的卸料压力值后，停止向第三个热水解反应器内通废热蒸汽，并开始进行卸料，卸料完成后开始上料，并等待反应；向第三个热水解反应器内通入新鲜蒸汽，使污泥继续加热水解；203)待第一个热水解反应器和第二个热水解反应器内的污泥完成热水解后，停止通入新鲜蒸汽，并将第一个热水解反应器和第二个热水解反应器内的废热蒸汽通入第四个热水解反应器内，为第四个热水解反应器内的常温污泥进行预热；当第一个热水解反应器和第二个热水解反应器内的压力降低至设定的卸料压力值后，停止向第四个热水解反应器内通废热蒸汽，并开始进行卸料、上料，上料完成后第一个热水解反应器直接通入新鲜蒸汽进行加热水解，第二个热水解反应器等待第三个热水解反应器的废热蒸汽；向第四个热水解反应器内通入新鲜蒸汽，使污泥继续加热水解；204)待第三个热水解反应器内的污泥完成热水解后，停止通入新鲜蒸汽，并将第三个热水解反应器内的废热蒸汽通入第二个热水解反应器，为第二个热水解反应器内的常温污泥进行预热；当第三个热水解反应器内的压力降低至设定的卸料压力值后，停止向第二个热水解反应器内通废热蒸汽，并开始进行卸料、上料，并等待第四个反应器的废热蒸汽；向第二个热水解反应器内通入新鲜蒸汽，使污泥继续加热水解；205)待第四个热水解反应器内的污泥完成热水解后，停止通入新鲜蒸汽，并将第四个热水解反应器内的废热蒸汽通入第三个热水解反应器，为第三个热水解反应器内的常温污泥进行预热；当第四个热水解反应器内的压力降低至设定的卸料压力值后，停止向第三个热水解反应器内通废热蒸汽，并开始进行卸料、上料，并等待第一个热水解反应器的废热蒸汽；向第三个热水解反应器内通入新鲜蒸汽，使污泥继续加热水解；206)待第一个热水解反应器内的污泥完成热水解后，停止通过新鲜蒸汽，并将第一个热水解反应器内的废热蒸汽通入第四个热水解反应器，为第四个热水解反应器内的常温污泥进行预热；当第一个热水解反应器内的压力降低至设定的卸料压力值后，停止向第四个热水解反应器内通废热蒸汽，并开始进行卸料、上料，并等待第二个反应器的废热蒸汽；向第四个热水解反应器内通入新鲜蒸汽，使污泥继续加热水解；207)待第二个热水解反应器内的污泥完成热水解