专利名称：污水厂污泥的常压湿热气解调理方法
技术领域：
本发明涉及污水厂污泥的常压湿热气解调理方法，特别涉及城镇污水厂污泥和工
业废水处理厂污泥的常压湿热气解调理方法，属于环境保护的污泥处理技术领域，
背景技术：
随着国家大力度加快城镇污水处理设施建设步伐，伴随污水处理而产生的污泥量 也急剧增加。污泥中含有大量有机物，黏性较强，不易实现泥水分离。高含水率和高有机物 含量是污泥的显著特征。 一般重力浓縮污泥的含水率约为98%，机械脱水后的泥饼含水率 仍约为80%，高含水率为后续污泥处理带来了很大困难。 污泥中水的形态可以简单地分为自由水和束缚水，自由水可以被机械力去除，非 自由水由于与污泥中的固体具有较强的结合力而不能被常规的机械力分离。将污泥加热， 在一定温度和压力下使污泥中的粘性有机物水解，破坏污泥的胶体结构，可以改善污泥的 脱水性能和厌氧消化性能。根据是否加入氧化剂分成湿式氧化或低压氧化和热水解。
湿式氧化工艺在高温(260°C )、高压(10MPa)条件下，向污泥中提供氧气，污泥中 的有机组分被氧化，部分被彻底氧化成水和二氧化碳。污泥无机化程度较高，脱水性能改善 效果较好。后来又发展了催化氧化、超临界氧化等工艺。湿式氧化工艺的目标是将污泥尽 可能多地氧化为水和二氧化碳。 不通入氧化剂的情况下，在加热至17(TC及以上时，污泥中的细胞破裂，胞内的结 合水被释放，水更容易与污泥颗粒分离，胞内的大分子有机物也被释放并水解成小分子有 机物，在改善污泥脱水性能的同时改善厌氧消化性能，称为热水解工艺。为降低热水解的 温度，热处理中加入辅助的药剂如酸、碱等，热水解的温度通常在IO(TC以下，但药剂费用较 高，腐蚀强度大。 高温高压以及由此带来的设备腐蚀问题是阻碍污泥热调理工艺应用的最大限制 因素。而且，高压条件下连续式工艺操作的难度较大。此外，由于污泥粘性强，间接传热的 换热效率不高，且容易导致反应器和换热器结垢和堵塞。
发明内容
针对传统污泥热调理存在的操作压力大、设备要求高、操作不连续、换热效率低等 问题，本发明提供了一种基于气液直接接触传热的污泥调理新方法，该方法不仅能够在常 压条件下实现污泥的高温破解，有效改善污泥的脱水性能，而且还能显著改善污泥热调理 的运行条件，为工艺连续运行的实现、热利用率的提高、结垢负面影响的消除提供新颖的技 术支撑。 本发明所提供的污泥常压湿热气解调理方法，是在常压下将高温(200°C 900°C )的湿空气(含湿率30% 70% )通入污泥中，高温湿空气以大量微小气泡形式上 升，在污泥内部形成最高可至80(TC左右的无数个局部高温区，高温气泡与细胞之间直接接 触传热，污泥菌胶团破解速率和效率都得到极大的提高，与传统污泥热调理相比，污泥停留时间縮短1/3以上。由于操作是在常压下进行，可有效避免传统污泥水热处理由于操作压 力大而带来的一系列问题，而且传热过程是直接接触传热，不需要间壁式换热器所必需的 固定传热面，因而避免了结晶、结垢等阻碍传热因素的影响，可以有效避免由于结垢带来的 系统效率低下的问题。由于空气与污泥的混合与搅动十分强烈，大大强化了传热过程，尾气 在排放之前降至与污泥相差不多的温度，传热效率通常可高达95%以上，远高于间壁式换 热器。 注入到湿热气解反应器、用于加热的高温湿空气，可以利用湿热气解反应器产生
的混合蒸汽，也可通过空气与水蒸汽混合制成，再经过加热器加热至200 90(TC的温度。
剩余的混合蒸汽可以用于预热进泥。为了调节湿热气解反应器内合适的固液比，将出泥固
液分离的上清液返回至湿热气解反应器，可以避免因外加水升温而浪费能量。固液分离后
的排泥可利用常规脱水方式进行脱水。 与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果 1)在常压条件下实现了污泥内部的局部高温环境，促进了污泥菌胶团破解，设备 抗压要求低； 2)高温气泡与污泥菌胶团直接接触传热，污泥菌胶团破解速度快，污泥停留时间 短，设备尺寸显著减小； 3)由于在常压条件下实现了污泥菌胶团的高温破解，因此该方法可以连续进料、 连续出料，一改传统高压工艺的序批式操作； 4)高温湿空气与污泥间直接接触传热，换热效率高，而且余热可以得到充分的利 用，因此系统的整体热利用率高； 5)由于采用直接接触的传热方式，没有固定传热面，因此避免了由于结垢、局部结 焦等导致的堵塞问题； 6)高温湿空气中含有50%左右的水蒸汽，能够在一定程度上抑制污泥中水分的 蒸发，充分而有效地利用外加能量。本发明在污水处理领域具有较强应用前景。
图1为污水厂污泥的常压湿热气解调理方法的流程示意图。
具体实施例方式
下面结合附图来进一步说明本发明。 本发明所述的污水厂污泥的常压湿热气解调理方法，是在常压条件下利用高温湿 空气与污泥菌胶团直接接触促使污泥菌胶团快速破解，以利于后续污泥脱水的方法。
具体处理步骤如下 湿热气解反应器是整个调理方法的核心单元。在常压条件下，200 900°C的高温 湿空气(含湿率30% 70%)以微小气泡自湿热气解反应器底部并紧邻侧壁的位置注入， 污泥菌胶团颗粒与高温湿空气的微小气泡密切接触，两者间的瞬间传热使得污泥菌胶团快 速破解。系统产生的约为IO(TC的混合蒸汽主要由空气和水蒸汽组成，流向分为两部分， 一部分混合蒸汽经加热器加热后变为高温湿蒸汽，以微小气泡形式再次注入湿热气解反应 器，作为污泥菌胶团快速破解的热源；另一部分用于对进泥进行预热，变成尾气和冷凝水，分别进行妥善处理后排放。 湿热反应器底出泥经过沉淀池进行固液分离，上清液返回湿热反应器用于调节固 液比，最终排泥送脱水车间进一步脱水。 该污泥常压湿热气解调理方法具有压力低、速率快、操作简单便捷的优点，解决了
传统水热处理面临的操作压力大、设备要求高、换热效率低、易粘结结垢等问题。 下面以具体实施例详细说明。 某污水厂产生污泥量为250吨/天(含水率98% )，加入调理剂后采用离心脱水 机进行脱水，脱水后污泥含水率为80%，产量为25吨/天。由于含水率较高，仍难于处理。 采用传统水热式处理工艺，在密闭高压条件下升温至18(TC，高温阶段保持30分钟，释热、 释压后进行离心脱水，脱水后污泥含水率为60%，产量为12. 5吨/天，后续处理较容易。
采用本发明所述的常压湿热气解方法，利用50(TC、含湿率70%的湿空气注入反 应器，污泥最长停留时间小于15分钟，最终进行离心脱水，脱水后污泥含水率为60%，产量 12. 5吨/天，后续处理较容易。该方法具有压力小、时间短且可连续操作的优点。
权利要求
污水厂污泥的常压湿热气解调理方法，其特征在于，在常压下将高温的湿空气自湿热气解反应器底部通入污泥中，污泥与高温湿空气直接接触，形成的局部高温使污泥菌胶团破解。
2. 根据权利要求1所述的污水厂污泥的常压湿热气解调理方法，其特征在于，所述高 温湿空气的温度在200°C 90(TC范围，以大量微小气泡形式自底部注入污泥中，高温湿空 气注入点位于湿热气解反应器的底部并临近侧壁，高温湿空气气泡在污泥内自然上升，带 动污泥在反应器内循环，积淀在反应器底部的污泥菌胶团与高温湿空气密切接触，被高温 湿空气气泡带动上升。
3. 根据权利要求2所述的污水厂污泥的常压湿热气解调理方法，其特征在于，所述通 入污泥中湿空气的含湿率在30% 70%。
4. 根据权利要求2所述的污水厂污泥的常压湿热气解调理方法，其特征在于，所述通 入污泥中湿空气通过湿热气解反应器排出的混合蒸汽经加热器加热产生或由空气与水蒸 汽混合制成。
5. 根据权利要求1所述的污水厂污泥的常压湿热气解调理方法，其特征在于，所述湿 热气解反应器产生的混合蒸汽经加热后循环用于高温湿空气气源或用于对进泥进行预热。
6. 根据权利要求1所述的污水厂污泥的常压湿热气解调理方法，其特征在于，所述底 部排泥经固液分离后产生的上清液返回至湿热气解反应器，调节反应器内固液比。
全文摘要
污水厂污泥的常压湿热气解调理方法，属于环境保护的污泥处理技术领域。为解决现有污泥热调理工艺存在的操作压力大、设备要求高、换热效率低等问题，本发明公开了一种污水厂污泥的常压湿热气解调理方法，在常压条件下将200℃～900℃湿空气(含湿率30％～70％)直接喷入污泥之中，高温气泡进入污泥后以大量小气泡形式上升，直接接触传热，不需要间壁式换热器所必需的固定传热面，因而避免了结晶、结垢等阻碍传热因素的影响。本发明在污泥内部的高温气泡存在急速降温的过程，即是在常压条件下实现污泥内的局部高温气氛，通过此高温环境促使污泥胶体快速破解，具有操作压力低、传热效率高等优点，在污水处理领域具有较强应用前景。
文档编号C02F11/10GK101717175SQ200910238388
公开日2010年6月2日 申请日期2009年12月3日 优先权日2009年12月3日
发明者岳东北 申请人:清华大学