專利名稱：市政和/或工業(yè)污泥節(jié)能減排處置與資源化集成工藝及其設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及市政和/或工業(yè)污泥節(jié)能減排處置與資源化集成工藝及其設備領域， 特別涉及城鎮(zhèn)污水處理廠富含微生物、后生動物、藻類、有機質(zhì)類型的市政和/或工業(yè)污泥中殺滅所有病原體、減少污泥排棄量處理，同時聯(lián)合生產(chǎn)沼氣及水解生物蛋白產(chǎn)品的集成技術領域。
背景技術：
目前，以生物化學方法為主工藝的城鎮(zhèn)污水處理廠，市政和工業(yè)污泥是排棄的必然產(chǎn)物。對其進行環(huán)境處理中，一種完善的污泥處置技術尚未形成規(guī)模。一般方法，如填埋、 脫水或干化焚燒、用作工程土、制備農(nóng)用肥等都存在著很多的需要解決的技術難題。無組織排棄嚴重影響了環(huán)境質(zhì)量，排棄的做法已因發(fā)生二次污染被禁止。我國每年的污泥量以10%的速度遞增，經(jīng)濟有效的處置技術，節(jié)能減排已成為緊迫的環(huán)境處理任務。在處置過程中，對其資源加以開發(fā)利用更加重要。中國專利申請01126637. 6公開了一種污泥低氧消化-膜分離處理工藝技術，污泥消化生產(chǎn)的上清液通過膜分離裝置直接排放。由于發(fā)明的技術核心采用了膜技術進行上清液的分離，膜的透過速率和膜被堵塞，減少了膜的工作壽命，受到產(chǎn)業(yè)化實現(xiàn)的約束。中國專利申請96196796. X公開了一種處理剩余活性污泥的方法，用硫酸紙漿生產(chǎn)過程得到的白泥，加入增稠后的剩余活性污泥的體積比為I : 5 10，操作溫度75°C 104°C，通過固液分離設備進行脫水，固形物被干化，焚燒。中國專利ZL200610019063. 7公布了 “用生石灰水解剩余活性污泥制備水解蛋白質(zhì)的生產(chǎn)工藝”；中國申請專利200710150330. 9公布了 “一種活性污泥處理工藝”；中國專利申請200710150331. 3公布了 “一種微生物蛋白質(zhì)的制備方法”。上述三篇專利公開的工藝均只涉及蛋白液的提取，其工藝需要外界提供熱源，不能實現(xiàn)能量自供給。中國專利申請200920252082. 3公布了 “污泥水解提取生物蛋白質(zhì)系統(tǒng)”，上述工藝方法通過在重新將污泥添加CaO或Ca (OH) 2作為化學處理劑條件下，進行化學水解，pH為 13，反應工作壓力P = O. 4 O. 6MPa，水解時間大于3小時；水解液降壓降溫后，通過過濾裝置得到濾液和液餅，濾液即被提取的水解產(chǎn)品。這類工藝蛋白的提取率低。由于水解污泥將具有高粘度、固形顆粒小，低溫過濾(< 80°C )的特征，過濾操作溫度低過濾裝置的生產(chǎn)能力很低。生產(chǎn)的濾餅含水量大，為后期處理帶來困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適合于工業(yè)化生產(chǎn)的污泥節(jié)能減排處理與資源化的集成工藝與設備。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，其方法為如下步驟(I)待處理污泥經(jīng)初步脫水后加入調(diào)漿器(I)內(nèi)，制備均質(zhì)泥漿；
(2)將上述均質(zhì)泥漿送入熱水解器(2)中，制備水解泥漿；(3)將上述水解泥漿置于一級閃蒸器(3)中，釋壓閃蒸，釋壓蒸汽回至調(diào)漿器(I)中，為調(diào)漿器(I)提供所需熱量；(4)將經(jīng)過一次閃蒸器(3)閃蒸后的水解泥漿分流成兩股，其中一股接入消化壓力調(diào)節(jié)器(4)進行閃蒸降溫；(5)消化壓力調(diào)節(jié)器(4)閃蒸后得到二次閃蒸水解泥漿，二次閃蒸水解泥漿經(jīng)過換熱器降溫后送入?yún)捬跸?5)中制備沼氣；(6)厭氧消化器(5)消化反應后產(chǎn)生的污泥殘渣經(jīng)脫水分離后制備農(nóng)用基肥，清液送至預沉池(19)；(7)將從一次閃蒸器(3)分流出的第二股水解泥漿，送入化學水解反應器(7)，在化學水解反應器(7)中，將水解泥漿化學水解；(8)在化學水解反應器(7)中，將化學水解后的水解泥漿用堿調(diào)節(jié)pH值后，送入分離設備中，實現(xiàn)分離，分離成輕、重兩相流體；(9)步驟(8)分離設備分離得到的輕相，即水溶性蛋白液接入二次閃蒸器(11)，在二次閃蒸器(11)中完成一次濃縮，一次濃縮液再經(jīng)后續(xù)濃縮設備濃縮后得成品濃縮蛋白液；(10)消化壓力調(diào)節(jié)器⑷和二次閃蒸器(11)產(chǎn)生的蒸汽共同為步驟(9)中的后續(xù)濃縮設備提供熱源；(11)步驟(8)分離設備分離得到的重相流體，輸送至厭氧消化器(5)制備沼氣；(12)由厭氧消化器(5)產(chǎn)生的沼氣儲存在沼氣儲罐(6)中，沼氣用作鍋爐燃料，生產(chǎn)高壓水蒸汽產(chǎn)品；上述水蒸汽產(chǎn)品的一部分送至熱水解器(2)，用作熱水解熱源，其余用作發(fā)電。其中，步驟(9)中的后續(xù)濃縮過程為一次濃縮液進入長管蒸發(fā)器組(12)完成二次濃縮，二次濃縮液進入在刮板蒸發(fā)器組(13)完成最終濃縮，成品濃液蛋白含量為15 30% ;消化壓力調(diào)節(jié)器(4)和二次閃蒸器(11)產(chǎn)生的蒸汽為長管蒸發(fā)器組(12)和刮板蒸發(fā)器組(13)提供熱源；步驟(8)中的分離設備為臥螺離心機(10)。步驟(I)中調(diào)漿器⑵的操作條件為控制泥漿含水率為80% 85%，預熱溫度為95 97°C，預熱時間為2小時，攪拌制備均質(zhì)泥漿；步驟⑵中熱水解器⑵的操作條件為通入蒸汽進行水解，溫度160°C ±5°C，停留時間為30分鐘，水解泥漿含水率為87% 88%。步驟⑶中一級閃蒸器⑶的操作溫度為140°C ±5°C;步驟⑷中消化壓力調(diào)節(jié)器⑷的閃蒸溫度為100°c ±2°C，停留時間為90分鐘；步驟(5)中厭氧消化器(5)的反應溫度為30-40°C。步驟(7)中，熱水解反應條件為采用有機酸調(diào)節(jié)pH值，pH值為5 6. 9，控制溫度140°C ±5°C，實現(xiàn)水解泥漿化學水解，停留時間O. 5 3. 5小時；步驟⑶中堿調(diào)節(jié)后的 pH值為6. 5 8。所述有機酸為醋酸，檸檬酸，磷酸中的至少一種，堿為Ca(0H)2。一種實現(xiàn)上述工藝的設備，該設備包括調(diào)漿器(I)、熱水解器(2)、一次閃蒸器
(3)、消化壓力調(diào)節(jié)器(4)，厭氧消化器(5)，沼氣儲罐￠)，化學水解反應器(7)，有機酸加料器(8)，堿加料器(9)，臥螺離心機(10)，二次閃蒸器(11)，后續(xù)濃縮設備，熱力鍋爐站(15)，發(fā)電機組(16)，過濾脫水機(17)，農(nóng)肥基料儲池(18)，預沉池(19)。所述的后續(xù)濃縮設備為長管蒸發(fā)器組(12)和刮板蒸發(fā)器組(13)。所述的刮板蒸發(fā)器組可以為真空刮板蒸發(fā)器組。所述的調(diào)漿器(I)為連續(xù)機械攪拌罐、間歇機械攪拌罐、靜態(tài)混合反應器中的至少一種。熱水解器(2)的加熱方式為蒸汽直接加熱，蒸汽間壁式加熱，蒸汽內(nèi)置管式加熱中的至少一種。過濾脫水機(17)是沉降離心機，離心過濾機，過濾機，重壓沉降器中的至少一種； 臥螺離心機(10)對兩相混合流體實現(xiàn)液-固分離。本發(fā)明所具有的有益效果為(I)本發(fā)明是對市政和/或工業(yè)污泥的處理技術的集成工藝，由熱水解過程，厭氧消化過程，厭氧消化制備沼氣過程，化學水解制備蛋白水溶液過程，消化殘渣脫水制備基料過程，各過程有機的結合組成一個污泥環(huán)保處理和資源利用實用技術。該技術的實現(xiàn)具有極大環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。(2)實現(xiàn)的熱水解過程控制溫度160°C，滅活時間30分鐘，安全殺滅所有的病原體。殘渣脫水后的細菌不再存活再生。(3)厭氧消化過程生產(chǎn)沼氣，為潔凈再生燃料，一部分作為蒸汽鍋爐的自供燃料節(jié)約了煤炭和化石燃料。以潔凈能源為燃料的熱動力裝置避免了環(huán)境污染和節(jié)約建設投資及運行費用。確定本技術應用市場的廣范性。(4)采用熱水解和厭氧消化聯(lián)合模式，強化了厭氧消化系統(tǒng)，裝置設計緊湊，容易實現(xiàn)污泥處理廠的升級改造。(5)采用有效保溫和蒸汽多層次循環(huán)利用，其能源效率高。(6)化學熱水解制備水溶蛋白產(chǎn)品中采用有機酸和Ca(OH)2的酸法生產(chǎn)過程，次生產(chǎn)物避免了 Cr和so42_離子進入最終固體渣產(chǎn)品，減少對土壤的危害。(7)在140°C熱狀態(tài)下，采用沉降離心機分離回收輕液作為水溶性蛋白，重相被回收至厭氧消化罐的工藝，避開了產(chǎn)品過濾分離的多種困難。(8)本發(fā)明技術的污泥環(huán)境處理和資源化的技術，實現(xiàn)的熱動力自給節(jié)約煤炭、化石資源消耗并減排污染物S02、NOx, CO2等，廣泛適應了大中小水處理廠，在處理環(huán)境污泥的同時得到的資源化產(chǎn)品帶來的效益，減少了操作費用。 本發(fā)明的工藝成本與其他工藝成本進行對比，結果如下表(本發(fā)明的各項成本記為I)表I :成本對比表
權利要求
1.一種污泥節(jié)能減排處置與其資源化集成工藝，其包括以下步驟(1)待處理污泥經(jīng)初步脫水后加入調(diào)漿器(I)內(nèi)，制備均質(zhì)泥漿；(2)將上述均質(zhì)泥漿送入熱水解器(2)中，制備水解泥漿；(3)將上述水解泥漿置于一次閃蒸器(3)中，釋壓閃蒸，釋壓蒸汽送至調(diào)漿器(I)中，為調(diào)漿器(I)提供所需熱量；(4)將經(jīng)過一次閃蒸器(3)閃蒸后的水解泥漿分流成兩股，其中一股接入消化壓力調(diào)節(jié)器⑷進行閃蒸降溫；(5)消化壓力調(diào)節(jié)器(4)閃蒸后得到二次閃蒸水解泥漿，二次閃蒸水解泥漿經(jīng)過換熱器降溫后送入?yún)捬跸?5)中制備沼氣；(6)厭氧消化器(5)消化反應后產(chǎn)生的污泥殘渣經(jīng)脫水分離后制備農(nóng)用基肥，清液送至預沉池(19)；(7)將從一次閃蒸器(3)分流出的第二股水解泥漿，送入化學水解反應器(7)，在化學水解反應器(7)中，完成化學水解；(8)在化學水解反應器(7)中，將化學水解后的水解泥漿用堿調(diào)節(jié)pH值后，送入分離設備中，實現(xiàn)分離，分離成輕、重兩相流體；(9)步驟(8)分離設備分離得到的輕相，即水溶性蛋白液接入二次閃蒸器(11)，在二次閃蒸器(11)中完成一次濃縮，一次濃縮液再經(jīng)后續(xù)濃縮設備濃縮后得成品濃縮蛋白液；(10)消化壓力調(diào)節(jié)器(4)和二次閃蒸器(11)產(chǎn)生的蒸汽共同為步驟(9)中的后續(xù)濃縮設備提供熱源；(11)步驟(8)分離設備分離得到的重相流體，輸送至厭氧消化器(5)制備沼氣。(12)由厭氧消化器(5)產(chǎn)生的沼氣儲存在沼氣儲罐(6)中，沼氣用作鍋爐燃料，生產(chǎn)高壓水蒸汽產(chǎn)品；上述水蒸汽產(chǎn)品的一部分送至熱水解器(2)，用作熱水解熱源，其余用作發(fā)電。
2.根據(jù)權利要求I所述的工藝，其特征在于步驟(9)中的后續(xù)濃縮過程為一次濃縮液進入長管蒸發(fā)器組(12)完成二次濃縮，二次濃縮液進入在刮板蒸發(fā)器組(13)完成最終濃縮，成品濃液蛋白含量為15 30% ;消化壓力調(diào)節(jié)器(4)和二次閃蒸器(11)產(chǎn)生的蒸汽為長管蒸發(fā)器組(12)和刮板蒸發(fā)器組(13)提供熱源；步驟(8)中的分離設備為臥螺離心機(10)。
3.根據(jù)權利要求I所述的工藝，其特征在于，步驟⑴中所述調(diào)漿器⑵的操作條件為控制漿體含水率為80% 85%，預熱溫度為95 97°C，預熱時間為2小時，攪拌制備均質(zhì)泥漿；步驟(2)中熱水解器(2)的操作條件為通入蒸汽進行水解，溫度160°C ±5°C， 停留時間30分鐘，水解泥漿含水率為87% 88%。
4.根據(jù)權利要求I所述的工藝，其特征在于，步驟(3)中一級閃蒸器(3)的操作溫度為 140°C ±5°C;步驟⑷中消化壓力調(diào)節(jié)器⑷的閃蒸溫度為100°C ±2°C，停留時間為90分鐘；步驟(5)中厭氧消化器(5)的反應溫度為30-40°C。
5.根據(jù)權利要求I所述的工藝，其特征在于，步驟(7)中，熱水解反應條件為采用有機酸調(diào)節(jié)PH值，pH值為5 6. 9，控制溫度140°C ±5°C，實現(xiàn)水解泥漿化學水解，有機酸為醋酸，檸檬酸，磷酸中的至少一種，停留時間O. 5 3. 5小時；步驟(8)中堿調(diào)節(jié)后的pH值為 6. 5 8，堿為 Ca (OH)20
6.一種實現(xiàn)權利要求I所述工藝的設備，該設備包括調(diào)漿器(I)、熱水解器(2)、一次閃蒸器(3)、消化壓力調(diào)節(jié)器(4)，厭氧消化器(5)，沼氣儲罐￠)，化學水解反應器(7)，有機酸加料器(8)，堿加料器(9)，臥螺離心機(10)，二次閃蒸器(11)，后續(xù)濃縮設備，熱力鍋爐站(15)，發(fā)電機組(16)，脫水機(17)，農(nóng)肥基料儲池(18)，預沉池(19)。
7.根據(jù)權利要求6所述的設備，其特征在于，所述的后續(xù)濃縮設備為長管蒸發(fā)器組(12)和刮板蒸發(fā)器組(13)。
8.根據(jù)權利要求6所述的設備，其特征在于，所述的調(diào)漿器(I)為連續(xù)機械攪拌罐、間歇機械攪拌罐、靜態(tài)混合管式反應器中的至少一種。
9.根據(jù)權利要求6所述的設備，其特征在于，熱水解器(2)的加熱方式為蒸汽直接加熱，蒸汽間壁式加熱，蒸汽內(nèi)置管式加熱中的至少一種。
10.根據(jù)權利要求6所述的設備，其特征在于，脫水機(17)是沉降離心機，離心過濾機， 過濾機，重力沉降器中的至少一種；臥螺離心機(10)對兩相混合流體實現(xiàn)液-固分離。
全文摘要
本發(fā)明涉及到以市政和/或工業(yè)污泥為處置對象，實現(xiàn)了殺滅所有的病原體、減少污泥排棄量的環(huán)境保護目標，同時回收可利用資源、開發(fā)綜合產(chǎn)品的集成工藝和設備。其特征是污泥經(jīng)含固濃度調(diào)節(jié)，預熱均質(zhì)漿化，熱水解生成水解泥漿，以水解產(chǎn)物為節(jié)點分別進行①厭氧消化得到沼氣產(chǎn)品，沼氣作鍋爐燃料，生產(chǎn)蒸汽和電。②將水解產(chǎn)物繼續(xù)完成化學水解反應，化學水解產(chǎn)物進行分離得到水解物清液，水解物清液作為工業(yè)發(fā)泡劑的主要原料用于建材保溫定型板和異形板、現(xiàn)澆保溫材料產(chǎn)品、泡沫滅火劑產(chǎn)品等的生產(chǎn)。分離得到的濃渣相并入?yún)捬跸藁蚪?jīng)進一步處理加以利用。③最終，處置對象完成了滅菌、減量目的，其殘渣作為農(nóng)用肥的制備基料或建筑砌塊材料等用途。
文檔編號C02F11/04GK102583923SQ20121007884
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月23日 優(yōu)先權日2012年3月23日
發(fā)明者胡金榜 申請人:胡金榜