本发明属于工业污泥无害化处置技术领域，具体涉及一种工业污泥水热反应的高效脱水处理系统及方法。
背景技术
随着工业的不断发展，工业生产废水不断增加，从而使得污水处理过程中产生的污泥量日益增加，安全、环保地处理日益增多的污泥是全球面临的一个共同难题，在污泥处理中，焚烧和固化填埋是日常处理中常用的方法之一，但从经济和土地利用率方面考虑，污泥中高含水率限制了这些方法的应用。因此，如何有效降低污泥中含水率是高效处理污泥的一个重点。
目前市场上使用较多的污泥脱水技术有压滤脱水、干化脱水和焚烧技术。
其中压滤脱水分带式压滤和板框压滤的方法，近年来新出的还有碟螺机脱水方法，主要是通过投加絮凝剂和助凝剂，促进污泥微粒凝聚成大的颗粒絮体（污泥），然后通过压滤的方式将污泥中的水挤压出来，达到脱水的目的。此类方法运行能耗低，但是压滤时间长，而且无法将污泥深度脱水，对于生化污泥，压滤脱水后含水率依然在80%左右，甚至更高；若要通过此方法提高脱水效率，需向污泥中投加大量的石灰，这样增加了后续污泥处理成本。
干化脱水法是一种利用热能将污泥中水分快速蒸发的处理工艺，有直接干化、间接干化和直接-间接联合干化三种方法。此三种方法都是可以将污泥中含水率降低，但是都需要较高的能耗，同时对于污泥中的细胞水和结合水处理效率低，能耗高。
污泥焚烧是利用焚烧炉将污泥加温干燥，再利用高温氧化污泥中有机物的过程。此处理过程不仅限于污泥脱水，而是一个彻底处理污泥的过程，但是单独靠焚烧技术处理含水率高的污泥还是比较困难，消耗的能源也异常高。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种不仅对于工业污泥脱水效果好，尤其是细胞水和结合水，而且相比其他脱水方法能耗低的工业污泥水热反应的高效脱水处理系统及方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种工业污泥水热反应的高效脱水处理系统，其特征在于：包括依次相连的输送系统、水热反应系统和暂存槽，所述暂存槽后连接有尾气净化系统和压滤系统，所述压滤系统后设置有废水处理系统；所述输送系统上设置有添加剂投加装置；所述水热反应系统包括至少两个并联且可相互独立运行的水热反应釜；所述压滤系统设置有干化污泥输出口。水热反应釜的并联是指各自的蒸汽管路相互与对方的反应釜体相连接，一个水热反应釜泄压释放的热蒸汽对另一个水热反应釜的污泥进行加热，如此往复。
所述水热反应釜包括带有夹层的加热釜体，所述加热釜体中设置有搅拌装置，所述加热釜体的夹层用于填充导热油。
一种工业污泥水热反应的高效脱水处理方法，其特征在于：包括输送步骤、水热反应步骤、尾气处理步骤、压滤处理步骤和废水处理步骤，工业污泥经过输送步骤进入水热反应系统的水热反应釜中进行水热反应步骤，水热反应步骤生成的气项进入尾气处理步骤、剩下的固液相则依次进行压滤处理步骤和废水处理步骤；
所述水热反应步骤包括升温升压过程、保温保压过程和泄压过程；
所述升温升压过程，当进入水热反应釜中污泥量达到额定容积的1/2到3/4时，水热反应釜夹套中开水加热升温，加热升温过程中不断对污泥进行搅拌，当水热反应釜内蒸汽压力达0.7mpa以上、物料温度升高至160~190℃时进入所述保温保压过程；
所述保温保压过程，控制反应釜内物料温度在160~190℃范围内并保持120~180min；使得污泥中细胞壁破裂，污泥中细胞水和结合水转化为游离。
所述泄压过程，保温保压过程结束后，通过泄压阀将高温蒸汽释放，将反应釜内压力泄压至0.1~0.2mpa范围内时停止泄压。
所述输送步骤，通过螺杆泵将与添加剂混合均匀的工业污泥匀速输送至水热反应釜。
所述添加剂与工业污泥是按照（2～5）：100的质量比进行混合的。
所述保温保压过程是通过控制导热油的循环量实现对反应釜内温度的控制的。
所述泄压过程结束后，是通过放料管道将水热反应釜内的污泥输送最后暂存槽进行暂存，等待进行尾气处理步骤、压滤处理步骤和废水处理步骤的。
所述水热反应步骤中，是通过两个并联且可相互独立运行的水热反应釜a和水热反应釜b进行的，在水热反应釜a运行时，水热反应釜b停止运行，在水热反应釜a进入泄压环节前，往水热反应釜b中加入待处理污泥，水热反应釜a泄压释放的热蒸汽进入水热反应釜b，对水热反应釜b的污泥进行加热，同理，之后水热反应釜b泄压释放的热蒸汽对水热反应釜a的污泥进行加热，如此往复。形成错峰生产模式，采用错峰生产的目的是回收热能，降低处理能耗，达到热能利用最大化。
所述尾气处理步骤，是泄压过程和通过放料管道将水热反应釜内的污泥输送至暂存槽的过程中释放的部分不凝气和水蒸气经暂存槽后进入尾气处理系统，将其中的水蒸气和不凝气进行吸附处理，处理后达标排放。
所述压滤处理步骤，暂存槽中污泥温度降低至70~95℃范围内后，通过泵抽至压滤机中进行脱水处理，压滤压力控制在0.4~0.65mpa范围内。压滤后污泥含水率降低至50%左右。
所述废水处理步骤是将压滤产生的废水进入污水处理系统处理后达标排放。
本技术方案的有益效果如下：
本发明所提供的处理系统，待处理污泥加入输送系统的暂存槽中经输送系统送至水热反应系统中进行水热反应处理，处理过程中水热反应系统的两个水热反应釜采取错峰生产模式。在输送过程中根据物料的输送量均匀加入添加剂，使得添加剂和污泥混合均匀。处理结束后污泥排放至暂存槽中，排放污泥过程中产生的废气经尾气净化系统处理后达标排放；污泥在暂存槽中温度降低至所需温度后通过泵输送至压滤系统进行深度脱水处理，脱除的废水进入废水处理系统进一步净化后达标排放；干化污泥进入下一个处理环节。
在常规的脱水技术中，纯压滤脱水方式只能将污泥含水率降低致80%左右，如果需要进一步降低含水率对设备要求很高，并且药剂添加量很大；干化脱水技术虽然能将含水率降低到很低，但是属于纯蒸发方式，运行能耗很高；另外，焚烧的方式不适合高含水率的污泥处理。
本发明中，通过水热反应的方法将污泥中细胞水和结合水转化为游离水，污泥由固态和半固态转化为流态，使得污泥脱水更容易；同时通过加入添加剂确保了后续污泥压滤脱水的可行性，而且处理后的污泥在压滤过程中不需要再次投加絮凝剂。
附图说明
本发明的前述和下文具体描述在结合以下附图阅读时变得更清楚，附图中：
图1是本发明处理系统一种优选方案的结构示意图。
具体实施方式
下面通过几个具体的实施例来进一步说明实现本发明目的技术方案，需要说明的是，本发明要求保护的技术方案包括但不限于以下实施例。
实施例1
作为本发明系统一种最基本的实施方案，公开了一种工业污泥水热反应的高效脱水处理系统，如图1，包括依次相连的输送系统、水热反应系统和暂存槽，所述暂存槽后连接有尾气净化系统和压滤系统，所述压滤系统后设置有废水处理系统；所述输送系统上设置有添加剂投加装置；所述水热反应系统包括至少两个并联且可相互独立运行的水热反应釜；所述压滤系统设置有干化污泥输出口。水热反应釜的并联是指各自的蒸汽管路相互与对方的反应釜体相连接，一个水热反应釜泄压释放的热蒸汽对另一个水热反应釜的污泥进行加热，如此往复。待处理污泥加入输送系统的暂存槽中经输送系统送至水热反应系统中进行水热反应处理，处理过程中水热反应系统的两个水热反应釜采取错峰生产模式。在输送过程中根据物料的输送量均匀加入添加剂，使得添加剂和污泥混合均匀。处理结束后污泥排放至暂存槽中，排放污泥过程中产生的废气经尾气净化系统处理后达标排放；污泥在暂存槽中温度降低至所需温度后通过泵输送至压滤系统进行深度脱水处理，脱除的废水进入废水处理系统进一步净化后达标排放；干化污泥进入下一个处理环节。
实施例2
作为本发明系统一种优选地实施方案，公开了一种工业污泥水热反应的高效脱水处理系统，如图1，包括依次相连的输送系统、水热反应系统和暂存槽，所述暂存槽后连接有尾气净化系统和压滤系统，所述压滤系统后设置有废水处理系统；所述输送系统上设置有添加剂投加装置；所述水热反应系统包括至少两个并联且可相互独立运行的水热反应釜；所述压滤系统设置有干化污泥输出口。水热反应釜的并联是指各自的蒸汽管路相互与对方的反应釜体相连接，一个水热反应釜泄压释放的热蒸汽对另一个水热反应釜的污泥进行加热，如此往复；所述水热反应釜包括带有夹层的加热釜体，所述加热釜体中设置有搅拌装置，所述加热釜体的夹层用于填充导热油。
待处理污泥加入输送系统的暂存槽中经输送系统送至水热反应系统中进行水热反应处理，处理过程中水热反应系统的两个水热反应釜采取错峰生产模式。在输送过程中根据物料的输送量均匀加入添加剂，使得添加剂和污泥混合均匀。处理结束后污泥排放至暂存槽中，排放污泥过程中产生的废气经尾气净化系统处理后达标排放；污泥在暂存槽中温度降低至所需温度后通过泵输送至压滤系统进行深度脱水处理，脱除的废水进入废水处理系统进一步净化后达标排放；干化污泥进入下一个处理环节。
实施例3
作为本发明方法一种最基本的实施方案，公开了一种工业污泥水热反应的高效脱水处理方法，包括输送步骤、水热反应步骤、尾气处理步骤、压滤处理步骤和废水处理步骤，工业污泥经过输送步骤进入水热反应系统的水热反应釜中进行水热反应步骤，水热反应步骤生成的气项进入尾气处理步骤、剩下的固液相则依次进行压滤处理步骤和废水处理步骤；
所述水热反应步骤包括升温升压过程、保温保压过程和泄压过程；
所述升温升压过程，当进入水热反应釜中污泥量达到额定容积的1/2到3/4时，水热反应釜夹套中开水加热升温，加热升温过程中不断对污泥进行搅拌，当水热反应釜内蒸汽压力达0.7mpa以上、物料温度升高至160~190℃时进入所述保温保压过程；
所述保温保压过程，控制反应釜内物料温度在160~190℃范围内并保持120~180min；使得污泥中细胞壁破裂，污泥中细胞水和结合水转化为游离。
所述泄压过程，保温保压过程结束后，通过泄压阀将高温蒸汽释放，将反应釜内压力泄压至0.1~0.2mpa范围内时停止泄压。
在常规的脱水技术中，纯压滤脱水方式只能将污泥含水率降低致80%左右，如果需要进一步降低含水率对设备要求很高，并且药剂添加量很大；干化脱水技术虽然能将含水率降低到很低，但是属于纯蒸发方式，运行能耗很高；另外，焚烧的方式不适合高含水率的污泥处理。
本发明中，通过水热反应的方法将污泥中细胞水和结合水转化为游离水，污泥由固态和半固态转化为流态，使得污泥脱水更容易；同时通过加入添加剂确保了后续污泥压滤脱水的可行性，而且处理后的污泥在压滤过程中不需要再次投加絮凝剂。
实施例4
作为本发明方法一种优选地实施方案，公开了一种工业污泥水热反应的高效脱水处理方法，包括输送步骤、水热反应步骤、尾气处理步骤、压滤处理步骤和废水处理步骤，工业污泥经过输送步骤进入水热反应系统的水热反应釜中进行水热反应步骤，水热反应步骤生成的气项进入尾气处理步骤、剩下的固液相则依次进行压滤处理步骤和废水处理步骤；
所述水热反应步骤包括升温升压过程、保温保压过程和泄压过程；
所述升温升压过程，当进入水热反应釜中污泥量达到额定容积的1/2到3/4时，水热反应釜夹套中开水加热升温，加热升温过程中不断对污泥进行搅拌，当水热反应釜内蒸汽压力达0.7mpa以上、物料温度升高至160~190℃时进入所述保温保压过程；
所述保温保压过程，控制反应釜内物料温度在160~190℃范围内并保持120~180min；使得污泥中细胞壁破裂，污泥中细胞水和结合水转化为游离。
所述泄压过程，保温保压过程结束后，通过泄压阀将高温蒸汽释放，将反应釜内压力泄压至0.1~0.2mpa范围内时停止泄压。
所述泄压过程，保温保压过程结束后，通过泄压阀将高温蒸汽释放，将反应釜内压力泄压至0.1~0.2mpa范围内时停止泄压。
所述输送步骤，通过螺杆泵将与添加剂混合均匀的工业污泥匀速输送至水热反应釜。
所述添加剂与工业污泥是按照（2～5）：100的质量比进行混合的。
所述保温保压过程是通过控制导热油的循环量实现对反应釜内温度的控制的。
所述泄压过程结束后，是通过放料管道将水热反应釜内的污泥输送最后暂存槽进行暂存，等待进行尾气处理步骤、压滤处理步骤和废水处理步骤的。
所述水热反应步骤中，是通过两个并联且可相互独立运行的水热反应釜a和水热反应釜b进行的，在水热反应釜a运行时，水热反应釜b停止运行，在水热反应釜a进入泄压环节前，往水热反应釜b中加入待处理污泥，水热反应釜a泄压释放的热蒸汽进入水热反应釜b，对水热反应釜b的污泥进行加热，同理，之后水热反应釜b泄压释放的热蒸汽对水热反应釜a的污泥进行加热，如此往复。形成错峰生产模式，采用错峰生产的目的是回收热能，降低处理能耗，达到热能利用最大化。
所述尾气处理步骤，是泄压过程和通过放料管道将水热反应釜内的污泥输送至暂存槽的过程中释放的部分不凝气和水蒸气经暂存槽后进入尾气处理系统，将其中的水蒸气和不凝气进行吸附处理，处理后达标排放。
所述压滤处理步骤，暂存槽中污泥温度降低至70~95℃范围内后，通过泵抽至压滤机中进行脱水处理，压滤压力控制在0.4~0.65mpa范围内。压滤后污泥含水率降低至50%左右。
所述废水处理步骤是将压滤产生的废水进入污水处理系统处理后达标排放。
在常规的脱水技术中，纯压滤脱水方式只能将污泥含水率降低致80%左右，如果需要进一步降低含水率对设备要求很高，并且药剂添加量很大；干化脱水技术虽然能将含水率降低到很低，但是属于纯蒸发方式，运行能耗很高；另外，焚烧的方式不适合高含水率的污泥处理。
本发明中，通过水热反应的方法将污泥中细胞水和结合水转化为游离水，污泥由固态和半固态转化为流态，使得污泥脱水更容易；同时通过加入添加剂确保了后续污泥压滤脱水的可行性，而且处理后的污泥在压滤过程中不需要再次投加絮凝剂。
实施例5
作为本发明方法一种优选地实施方案，公开了一种工业污泥水热反应的高效脱水处理方法，包括以下步骤：
1、污泥输送：通过螺杆泵将与添加剂混合均匀的工业污泥匀速输送至水热反应釜；
2、添加剂：本方法中添加剂的作用有两个：第一，增加污泥中无机固体份含量，第二，使得污泥在水热反应过程中受热均匀，减少异味的产生；一般情况下污泥：添加剂=100：（2～5）的质量比可使得水热反应处理效果较好。添加剂的主要成分为sio2和cao的混合物。
3、水热反应：水热反应分升温升压、保温保压、泄压、放料几个过程。
3.1升温升压：水热反应釜中污泥量占容积2/3左右后，开始通过水热反应釜夹套中的导热油对污泥进行升温，升温过程中不断对污泥进行搅拌，反应釜内蒸汽压力达0.7mpa以上，同时物料温度升高至160-190℃时，停止升温，夹套内导热油进行自循环，进入保温阶段；
3.2保温保压：控制导热油的循环量，确保物料温度为160-190℃范围内停留120-180min，使得污泥中细胞壁破裂，污泥中细胞水和结合水转化为游离水。
3.3泄压：保温保压结束后，通过泄压阀将高温蒸汽释放，泄压至釜内压力为0.1-0.2mpa范围内时，停止泄压；
3.4放料：经保温保压处理后的污泥呈液态，泄压结束后（釜内压力在0.1-0.2mpa范围内），水热反应釜内的污泥通过放料管道进入暂存槽暂存。
4、错峰生产：本系统中采用错峰生产的目的是回收热能，降低处理能耗；实现方式为：水热反应系统1和水热反应系统2单独运行，在水热反应系统1运行时，水热反应系统2停止运行，在系统1进入泄压环节前，往水热反应系统2中加入待处理污泥，系统1泄压释放的热蒸汽进入系统2，对系统2的污泥进行加热，同理，之后系统2泄压释放的热蒸汽对系统1的污泥进行加热，如此往复下去，形成错峰生产模式，达到热能利用最大化。
5、尾气处理：泄压和放料过程中释放的部分不凝气和水蒸气经暂存槽后进入尾气处理系统，将其中的水蒸气和不凝气进行吸附处理，处理后达标排放。
6、压滤处理：暂存槽中污泥温度降低至70-95℃范围内后，通过泵抽至压滤机中进行脱水处理，控制压滤压力为0.4-0.65mpa范围内。压滤后污泥含水率降低至50%左右。
7、废水处理：将压滤产生的废水进入污水处理系统处理后达标排放。