一种固体有机废弃物热碱水解上清液的能源化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种有机废弃物处理方法，特别涉及一种有机废弃物热碱水解上清液的能源化方法。
【背景技术】
[0002]城市污水处理厂在污水处理过程中会产生大量的剩余污泥以及城市生活中产生的大量餐厨垃圾等一直是处理的一大难题，常规的处理方式为填埋、焚烧、堆肥以及厌氧消化。厌氧消化主要分为好氧消化和厌氧消化，好氧消化存在能耗大、效率低等缺点。有机废弃物厌氧消化能够减少有机废弃物体积，破坏病原微生物，提高有机肥固体稳定性的同时提高沼气含量的优点。厌氧消化的最终处理效果与有机废弃物的前处理息息相关，热水解是一种有效的有机废弃物预处理技术，经过热水解处理后，微生物絮体解体，微生物细胞破碎，细胞中的有机物质(蛋白质、脂肪、碳水化合物等)释放出来并进一步降解，使有机废弃物的厌氧消化性能得到改善，从而提高了消化效率，增加甲烷产量。
[0003]专利申请公布号CN 102424508A:公开了一种高效回收热能的污泥热解消化工艺及设备。以污泥为原料，以热蒸汽对水解反应釜进行加热加压，在150-180°C条件下，
0.5-0.7MPa下进行水解30_90min ;反应结束后的物料闪蒸降温后进行厌氧消化处理。
[0004]专利公开号102757890A:公开了一种餐厨垃圾厌氧消化处理方法和系统。以餐厨垃圾为原料，通过多级生物反应器以及消化罐通过16-20天的厌氧消化周期解决常规餐厨垃圾厌氧消化过程周期长、产气量低的问题。
[0005]专利公开号104557172A:公开了一种基于中高温联合厌氧消化的餐厨垃圾和污泥共同处理方法。以餐厨垃圾及污泥为原料，将脱水后的污泥与破碎后的餐厨垃圾混合后进行水解酸化处理1-3天后，首先进入中温厌氧消化罐内发酵10-15天，然后在进入高温消化罐内处理5-10天后通过固液分离得到固体和液体，固体作为肥料使用，液体回用到前期的混料过程中。
[0006]同时现有技术中，也有多家公司关于污泥处理的介绍，如挪威Cambi公司的高温热水解技术+厌氧消化技术；法国威立雅公司的热水解技术+厌氧消化技术。
[0007]但以上技术存在如下缺点:
[0008]1)、热水解单纯作为厌氧消化的前处理过程，不具备独立的工艺可实施性或者不具有热水解前处理工艺；
[0009]2)、热水解温度较高，一般在150_180°C，投资和运行成本高。
[0010]3)、热水解降温后直接进入厌氧消化系统进行产沼，由于物料中含有无机成分较多，造成设备内结垢严重，设备磨损严重。
[0011]4)、由于热水解后的固液混合物直接进入厌氧消化系统，整个厌氧消化过程耗时约为20天左右，停留时间较长，最终导致设备投资和运行费用升高。
[0012]5)、厌氧消化后的物料通过固液分离仍然存在大量的污泥，这部分污泥仍需经过再次处理，否则仍然会对环境造成严重的污染。
【发明内容】
[0013]为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供一种可一次性实现有机废弃物无害化、稳定化、减量化以及能源化的处理方法。本发明工艺主要包括热碱水解+固液分离+厌氧消化，碱性热水解使有机废弃物絮体和及其中的微生物细胞壁破坏，使有机物、蛋白质等溶解进入液相，并进一步降解为小分子物质，从而保证了水解液的良好脱水性以及固液分离后上清液中可溶性C0D含量，脱水后得到上清液进行厌氧消化产沼，和常规的热水解后直接将水解液进行厌氧消化或不经过热水解直接厌氧消化后再进行固液分离相比，停留时间短，效率高，节约占地，节约投资成本，节约运行成本，同时避免设备运行过程中的腐蚀、结垢问题。固液分离后得到的固体残渣在热碱水解过程中实现了无害化、稳定化和减量化处理，含水率为25% -40%，可作为绿化土、填埋覆土或者绿化用肥料使用。
[0014]本发明采用的技术方案为:
[0015]—种固体有机废弃物热碱水解上清液的能源化方法，包括如下步骤:
[0016]1)、调配预热
[0017]在调配预热罐中将有机废弃物、水、碱性水解药剂调配混合后，加热使罐内物料温度升温至30-99 °C ；
[0018]2)、水解
[0019]通过栗送将调配预热罐的物料输送进入反应釜内，进行升温反应，最终将物料温度控制在100-140°C之间；并持续反应90-120min ；
[0020]3)、闪蒸降温
[0021]水解反应后的物料输送进入闪蒸罐内进行压力释放和降温，使物料温度降低为50-100°C ;(通过压力的突然释放将大分子有机物破碎成为更小分子颗粒有机物，更利于厌氧消化过程的进行。)
[0022]4)、固液分离
[0023]闪蒸降温后的物料不需要额外添加任何药剂，直接进入固液分离设备实现固液分离，分离后的固相含水率降低至25% _40%，直接作为填埋覆土、绿化土或绿化用肥料使用；分离后得到的液体可溶性C0D达到30000-200000mg/L，输送进入厌氧消化系统进行厌氧产沼气；
[0024]5)、厌氧消化
[0025]固液分离后的液体输送进入厌氧消化系统内进行厌氧消化处理，产生沼气。
[0026]优选地，所述的有机废弃物为餐厨垃圾与污泥以任意比例混合的有机废弃物。
[0027]优选地，所述调配预热步骤中有机废弃物、水、碱性水解药剂的重量比为1:(0.3-1): (0.02-0.06);更优选为:1:0.42:0.04。预热温度为:70-90 °C。
[0028]优选地，所述水解步骤的水解温度为110-130°C，水解时间为:100-120min。
[0029]优选地，在闪蒸降温步骤中在闪蒸罐中通入二氧化碳，或者通入盐酸+碳酸钠，使得物料的pH值降低到7-9。
[0030]优选地，所述闪蒸为一级或二级闪蒸。
[0031]优选地，所述碱性水解药剂为氧化钙、氢氧化钠或氧化镁中的一种或者几种。
[0032]优选地，所述有机废弃物能源化的处理方法中，厌氧消化步骤产生的沼气脱硫净化后通过管道连接到锅炉，锅炉产生蒸汽用于供给调配预热步骤和水解步骤所需热能，同时闪蒸降温过程中产生的余热回用至调配预热罐内，实现余热及工艺水回用，水解步骤加热方式为间接加热，产生的冷凝水回流至锅炉中再利用回收热量和水分。
[0033]优选地，所述厌氧消化步骤产沼后剩余的废水通过污水处理设备处理后其中一部分水回用至调配预热罐内，剩余的部分达标排放。
[0034]优选地，所述步骤1)调配预热步骤中的加热方式为蒸汽直接加热或间接加热。
[0035]优选地，所述步骤2)水解步骤升温反应的加热方式为蒸汽直接加热或间接加热。
[0036]本发明还提供了一种固体有机废弃物热碱水解上清液的能源化方法的处理系统，包括:调配预热罐、水解反应釜、闪蒸罐、固液分离设备、厌氧消化设备、脱硫提纯设备、污水处理设备、供热锅炉和干化残渣输送设备；所述的调配预热罐、水解反应釜、闪蒸罐、固液分离设备通过管道依次连接，所述水解反应釜设有换热装置，所述固液分离设备的干化残渣出口端下方设置有干化残渣输送设备，所述固液分离设备的滤液出口端通过管道与厌氧消化设备连接，所述厌氧消化设备的沼气出口端通过管道与脱硫提纯设备连接，所述脱硫提纯设备的沼气出口端通过管道与供热锅炉连接；所述供热锅炉的蒸汽出口端分别通过管道与调配预热罐和水解反应釜的换热装置连接，所述厌氧消化设备的废水出口端通过管道与污水处理设备连接，污水处理设备的出口端通过两支管道分别与调配预热罐的工艺水入口端和市政管网连接。
[0037]进一步，所述的闪蒸罐的蒸汽出口管通过管道与调配预热罐连接。
[0038]进一步，所述水解反应釜的换热装置的出口端通过管道与供热锅炉连接。
[0039]进一步，所述闪蒸罐为一级或者二级闪蒸罐。
[0040]进一步，所述的固液分离设备为离心机、或板框压滤机中的一种。
[0041]进一步，所述干化残渣输送设备为无轴螺旋输送机、皮带机、或者链条输送机。
[0042]固体有机废弃物通过无轴螺旋、双轴螺旋、柱塞栗或者螺杆栗中的一种或者两个组合使用，输送至调配预热罐内，在调配预热罐内实现有机废弃物、水以及碱性水解药剂的均匀混合。调配预热罐内混合后的物料利用闪蒸产生的蒸汽余热和供热锅炉供给的一次蒸汽进行预热，升温至30-99 °C ;
[0043]在调配预热罐预热后的物料通过螺杆栗、泥浆栗或者柱塞栗中的一种将物料输送进入水解反应釜内；在水解反应釜内通过直接加热或者换热装置间接加热的方式，将物料升温至100-140°C ;并在该温度条件下停留90-120min ;反应过程中间接加热方式产生的蒸汽冷凝水收