專利名稱：一種可強(qiáng)化剩余污泥高溫厭氧發(fā)酵的連續(xù)熱水解預(yù)處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固體廢物處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可強(qiáng)化剩余污泥高溫厭氧發(fā)酵的連續(xù)熱水解預(yù)處理工藝。
背景技術(shù)：
近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及國家對環(huán)境污染治理力度的不斷加強(qiáng)，帶動我國污水處理效率的逐漸提高，與此同時(shí)，污水處理過程產(chǎn)生大量的剩余污泥有待處理。
剩余污泥處理辦法主要有好氧消化工藝和厭氧消化工藝，其中，好氧消化存在能耗大、效率低等缺點(diǎn)；而污泥中的大量有機(jī)物質(zhì)經(jīng)過厭氧消化作用，能夠減少污泥體積，破壞病原微生物，提高污泥穩(wěn)定性同時(shí)提高沼氣產(chǎn)量，回收生物質(zhì)能，因此，目前關(guān)于污泥處理的研究主要集中在厭氧消化上。污泥厭氧消化的限速步驟是污泥水解，這與污泥的結(jié)構(gòu)和成分特征有關(guān)。污泥中大部分有機(jī)物質(zhì)被包裹在細(xì)胞內(nèi)，細(xì)胞壁對酶解耐受性高，活體細(xì)胞在細(xì)胞壁的保護(hù)下難以參與水解反應(yīng)，限制了厭氧消化速率。另一方面，有機(jī)大分子如蛋白質(zhì)，體積遠(yuǎn)大于細(xì)胞膜孔，影響發(fā)酵底物傳質(zhì)過程，阻礙了水解反應(yīng)進(jìn)行。因此，傳統(tǒng)污泥厭氧消化工藝亦存在停留時(shí)間長OO 30天)、消化速率慢等問題，需要進(jìn)行一定的預(yù)處理，破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，分解有機(jī)大分子，提高污泥的厭氧消化性能。
預(yù)處理方法包括機(jī)械預(yù)處理、超聲裂解、熱處理和化學(xué)處理等，其中，熱處理能夠在較低溫度和停留時(shí)間實(shí)現(xiàn)較高的細(xì)胞破碎率，有機(jī)物溶解率高，因此得到廣泛研究。
早在1970年，已有報(bào)道指出熱處理作為剩余活性污泥厭氧消化的預(yù)處理方法，污泥處理溫度范圍在150 200°C，較低溫度的熱處理也有報(bào)道，1989年Hiraoka等在60 100°C下對污泥進(jìn)行熱處理，60°C達(dá)到最大產(chǎn)氣量。1992年Li YY等在62 175°C下對污泥進(jìn)行熱處理，170°C處理60min，甲烷產(chǎn)量增加了 100%，揮發(fā)性固體去除率提高30%。1997 年Tanaka S等在180°C下對厭氧消化污泥進(jìn)行熱處理，甲烷產(chǎn)量提高90%，揮發(fā)性固體去除率提高30%。2007年Climent M等在70°C對污泥熱解9h，沼氣產(chǎn)量提高50%。隨著污泥熱水解技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，已有一些產(chǎn)業(yè)化實(shí)例，如一家挪威公司開發(fā)了基于熱水解預(yù)處理的Cambi工藝，系統(tǒng)在180°C對污泥進(jìn)行熱水解，30min固體增溶約30%，產(chǎn)沼氣量相應(yīng)增加150%。此外，威立雅公司也出售過名為BioThelys的污泥熱解方法。污泥經(jīng)過“熱水解-厭氧消化”處理后離心脫水，得到固體含量為40% 50%的泥餅，大大減少了污泥體積。但“熱水解-厭氧消化”處理剩余活性污泥的加熱過程消耗大量熱能，水解過后的污泥存在大量余熱，造成熱量損失，而如何合理設(shè)計(jì)一種工藝能對余熱進(jìn)行再利用或?qū)崿F(xiàn)熱能的高效回收是目前研究的重要課題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可強(qiáng)化剩余污泥高溫厭氧發(fā)酵的連續(xù)熱水解預(yù)處理工藝，以提高處理效率，并通過熱能回收系統(tǒng)，對熱蒸汽進(jìn)行高效回用，進(jìn)一步節(jié)約能耗，降低生產(chǎn)及運(yùn)行成本。
本發(fā)明以如下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題
本發(fā)明可強(qiáng)化剩余污泥高溫厭氧發(fā)酵的連續(xù)熱水解預(yù)處理工藝，具體包括以下步驟
(1)將初始剩余污泥輸送至預(yù)熱罐，利用來自旋風(fēng)分離器的二次蒸汽對污泥進(jìn)行預(yù)加熱處理；
(2)將預(yù)熱后的污泥連續(xù)定量地送入熱水解管內(nèi)，并通過注入溫度為80士2°C的熱水將污泥含水率調(diào)節(jié)至80-85% ；
(3)對熱水解管中的污泥采用多點(diǎn)通入壓力為1. 0士0. IMP、溫度為184士2°C的蒸氣進(jìn)行熱水解處理10-60分鐘；
(4)利用熱水解管壓力，使熱水解管內(nèi)的蒸汽隨上述熱水解處理后的污泥一同經(jīng)卸料器噴放到旋風(fēng)分離器中；
(5)將經(jīng)旋風(fēng)分離器處理后的污泥送至傳統(tǒng)高溫厭氧發(fā)酵處理系統(tǒng)中進(jìn)行消化處理，經(jīng)旋風(fēng)分離器收集的二次蒸汽則回流至預(yù)熱罐，用于對初始剩余污泥進(jìn)行預(yù)加熱處理。
所述(1)步驟中，初始剩余污泥的含水率為75-83 %，污泥加熱后的溫度為 80-90 "C。
所述( 步驟中，預(yù)熱后的污泥是采用雙螺旋計(jì)量器連續(xù)定量地由螺桿泵泵入T 形管內(nèi)，再與注入的熱水一并進(jìn)入熱水解管內(nèi)。
所述(4)步驟中，采用的卸料器是設(shè)有帶孔板噴放閥的卸料器。
所述(5)步驟中，經(jīng)旋風(fēng)分離器處理后的污泥含固量為10-13%。
本發(fā)明針對污泥自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及傳統(tǒng)厭氧消化技術(shù)的不足，在高溫高壓條件下對污泥進(jìn)行水解破壞，釋放其中的有機(jī)物質(zhì)，且能夠分解有機(jī)大分子物質(zhì)為有機(jī)小分子， 有效改善污泥的厭氧可生化性，從根本上提高污泥厭氧消化的效率，縮短產(chǎn)氣高峰以及污泥停留時(shí)間，從而縮短運(yùn)行周期，降低運(yùn)行成本。本發(fā)明相對傳統(tǒng)高溫厭氧消化系統(tǒng)，系統(tǒng)處理能力提高了 2 3倍，甲烷產(chǎn)氣量達(dá)到85%。此外，本發(fā)明通過回收利用二次蒸汽對剩余污泥進(jìn)行預(yù)熱處理，在提高污泥高溫厭氧消化效率的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了熱蒸汽的高效回用，進(jìn)一步節(jié)約能源，具有良好的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益，即可有效控制系統(tǒng)能耗，實(shí)現(xiàn)污泥減量化程度高，能源高效循環(huán)利用。
圖1是本發(fā)明工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
實(shí)施實(shí)例1
城市污水處理廠含水率為75 %的剩余污泥輸送至預(yù)熱罐后，利用來自旋風(fēng)分離器的二次蒸汽對其進(jìn)行預(yù)加熱處理，污泥加熱后溫度為85°C ；預(yù)熱的污泥經(jīng)雙螺旋計(jì)量器連續(xù)定量地由螺桿泵泵入T形管，與T形管上方注入溫度為80°C的熱水一并進(jìn)入熱水解管內(nèi)， 將污泥含水率調(diào)節(jié)至80%。對熱水解管中的污泥，多點(diǎn)注入壓力為1.0MP，溫度為184°C的蒸汽進(jìn)行熱水解處理60分鐘后，經(jīng)帶孔板噴放閥的卸料器噴放到旋風(fēng)分離器中，將旋風(fēng)分離器中含固量為11%的污泥送至高溫厭氧發(fā)酵系統(tǒng)進(jìn)行消化處理，分離出的二次蒸汽則回流至預(yù)熱罐，用于剩余污泥的預(yù)加熱。
實(shí)施實(shí)例2
城市污水處理廠含水率為80 %的剩余污泥輸送至預(yù)熱罐后，利用來自旋風(fēng)分離器的二次蒸汽對其進(jìn)行預(yù)加熱處理，污泥加熱后溫度為90°C ；預(yù)熱的污泥經(jīng)雙螺旋計(jì)量器連續(xù)定量地由螺桿泵泵入T形管，與T形管上方按一定比例注入溫度為82°C的熱水一并進(jìn)入熱水解管內(nèi)，將污泥含水率調(diào)節(jié)至83%。對熱水解管中的污泥，多點(diǎn)注入壓力為1. 1MP，溫度為186°C的蒸汽進(jìn)行熱水解處理30分鐘后，經(jīng)帶孔板噴放閥的卸料器噴放到旋風(fēng)分離器中，將旋風(fēng)分離器中含固量為10 %的污泥送至高溫厭氧發(fā)酵系統(tǒng)進(jìn)行消化處理，分離出的二次蒸汽則回流至預(yù)熱罐，用于剩余污泥的預(yù)加熱。
實(shí)施實(shí)例3
城市污水處理廠含水率為83 %的剩余污泥輸送至預(yù)熱罐后，利用來自旋風(fēng)分離器的二次蒸汽對其進(jìn)行預(yù)加熱處理，污泥加熱后溫度為80°C ；預(yù)熱的污泥經(jīng)雙螺旋計(jì)量器連續(xù)定量地由螺桿泵泵入T形管，與T形管上方按一定比例注入溫度為78°C的熱水一并進(jìn)入熱水解管內(nèi)，將污泥含水率調(diào)節(jié)至85 %。對熱水解管中的污泥，多點(diǎn)注入壓力為0. 9MP，溫度為182°C的蒸汽進(jìn)行熱水解處理10分鐘后，經(jīng)帶孔板噴放閥的卸料器噴放到旋風(fēng)分離器中，將旋風(fēng)分離器中含固量為13 %的污泥送至高溫厭氧發(fā)酵系統(tǒng)進(jìn)行消化處理，分離出的二次蒸汽則回流至預(yù)熱罐，用于剩余污泥的預(yù)加熱。
權(quán)利要求
1.一種可強(qiáng)化剩余污泥高溫厭氧發(fā)酵的連續(xù)熱水解預(yù)處理工藝，其特征在于，該處理工藝包括以下步驟(1)將初始剩余污泥輸送至預(yù)熱罐，利用來自旋風(fēng)分離器的二次蒸汽對污泥進(jìn)行預(yù)加熱處理；(2)將預(yù)熱后的污泥連續(xù)定量地送入熱水解管內(nèi)，并通過注入溫度為80士2°C的熱水， 將污泥含水率調(diào)節(jié)至80-85% ；(3)對熱水解管中的污泥采用多點(diǎn)通入壓力為1.0士0.IMP、溫度為184士2°C的蒸氣進(jìn)行熱水解處理10-60分鐘；(4)利用熱水解管壓力，使熱水解管內(nèi)的蒸汽隨上述熱水解處理后的污泥一同經(jīng)卸料器噴放到旋風(fēng)分離器中；(5)將經(jīng)旋風(fēng)分離器處理后的污泥送至傳統(tǒng)高溫厭氧發(fā)酵處理系統(tǒng)中進(jìn)行消化處理， 經(jīng)旋風(fēng)分離器收集的二次蒸汽則回流至預(yù)熱罐，用于對初始剩余污泥進(jìn)行預(yù)加熱處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可強(qiáng)化剩余污泥高溫厭氧發(fā)酵的連續(xù)熱水解預(yù)處理工藝， 其特征在于，所述(1)步驟中，初始剩余污泥的含水率為75^3%，污泥加熱后的溫度為 80-90 "C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可強(qiáng)化剩余污泥高溫厭氧發(fā)酵的連續(xù)熱水解預(yù)處理工藝，其特征在于，所述( 步驟中，預(yù)熱后的污泥是采用雙螺旋計(jì)量器連續(xù)定量地由螺桿泵泵入T 形管內(nèi)，再與注入的熱水一并進(jìn)入熱水解管內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可強(qiáng)化剩余污泥高溫厭氧發(fā)酵的連續(xù)熱水解預(yù)處理工藝，其特征在于，所述(4)步驟中，采用的卸料器是設(shè)有帶孔板噴放閥的卸料器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可強(qiáng)化剩余污泥高溫厭氧發(fā)酵的連續(xù)熱水解預(yù)處理工藝，其特征在于，所述( 步驟中，經(jīng)旋風(fēng)分離器處理后的污泥含固量為10-13%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可強(qiáng)化剩余污泥高溫厭氧發(fā)酵的連續(xù)熱水解預(yù)處理工藝。該工藝以剩余活性污泥為原料，利用二次蒸汽對原料進(jìn)行預(yù)熱反應(yīng)后，再以壓力為1.0±0.1MP、溫度為184±2℃的熱蒸汽進(jìn)行熱水解預(yù)處理，處理后的物料進(jìn)入傳統(tǒng)高溫厭氧發(fā)酵系統(tǒng)進(jìn)行消化反應(yīng)。本發(fā)明相對傳統(tǒng)高溫厭氧消化系統(tǒng)，系統(tǒng)處理能力提高了2～3倍，甲烷產(chǎn)氣量達(dá)到85％，通過對熱蒸汽進(jìn)行高效回用，實(shí)現(xiàn)污泥減量化程度高，能源高效循環(huán)利用。
文檔編號C02F11/04GK102515466SQ20111040970
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月9日
發(fā)明者劉妮, 吳芹, 周鈺, 宋海農(nóng), 張健, 楊崎峰, 覃當(dāng)麟, 陳楠 申請人:廣西博世科環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?br>