基于厭氧消化的高含固污泥熱水解預(yù)處理裝置及工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于厭氧消化的高含固污泥熱水解預(yù)處理裝置。本發(fā)明還涉及采用所述裝置進(jìn)行基于厭氧消化的高含固污泥熱水解預(yù)處理工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]國(guó)內(nèi)外主要的污泥處置方式有填埋、焚燒、堆肥、厭氧消化等。填埋因污泥抗剪強(qiáng)度差、含水率和有機(jī)質(zhì)含量高，不僅占用大量的土地資源，而且導(dǎo)致滲濾液?jiǎn)栴}，正被逐步限制和禁止；堆肥和焚燒則分別受困于土地、資金和二次污染問題，其大規(guī)模推廣應(yīng)用阻力重重；厭氧消化則因具備回收潛在能量和降低環(huán)境危害的雙重功能而成為目前國(guó)際上首推的主流技術(shù)。
[0003]由于傳統(tǒng)厭氧消化普遍存在消化速率低、停留時(shí)間長(zhǎng)(20~30d)、處理效率低(揮發(fā)性固體(VS)的去除率30°/『40%)等不足，為改善這種現(xiàn)狀，近年來人們對(duì)污泥的厭氧消化的過程展開了大量研究。
[0004]研究表明，污泥厭氧消化反應(yīng)過程分為三個(gè)步驟:即水解、酸化和甲烷化，其中水解過程耗時(shí)最長(zhǎng)，為厭氧消化的限速步驟，水解效率低直接導(dǎo)致了污泥在厭氧消化過程中存在停留時(shí)間長(zhǎng)、降解效率低等缺點(diǎn)。污泥中的有機(jī)物大部分是微生物的細(xì)胞物質(zhì)，被細(xì)胞壁所包裹，由于細(xì)胞壁的存在，微生物對(duì)污泥的水解情況直接影響消化反應(yīng)的效果。提高污泥水解率的主要方法就是對(duì)剩余污泥進(jìn)行強(qiáng)化預(yù)處理，擊破細(xì)胞壁，從而使胞內(nèi)有機(jī)物質(zhì)從固相轉(zhuǎn)移到液相，實(shí)現(xiàn)微生物對(duì)有機(jī)物降解轉(zhuǎn)化。目前普遍采用的方法有化學(xué)法、生物法和熱處理法等，其中熱處理法研究較多。
[0005]基于國(guó)內(nèi)城市污泥有機(jī)質(zhì)含量普遍偏低的現(xiàn)狀(大部分在309^60%之間)，加之熱水解具備高效的水解效率、良好的滅菌除臭效果及高固含量進(jìn)料等優(yōu)勢(shì)，近幾年國(guó)內(nèi)出現(xiàn)幾處“高溫?zé)崴?厭氧消化”工程案例，如“湖北襄陽污泥處置工程”、“長(zhǎng)沙市污泥集中處置工程”等，其中在熱水解環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)更是呈現(xiàn)出多樣化，處理效果也是莫衷一是、眾口難調(diào)。盡管如此，由于熱水解設(shè)備正處于單純依靠進(jìn)口和由進(jìn)口轉(zhuǎn)型為國(guó)產(chǎn)的初級(jí)階段，因此各種嘗試都將成為積極探索，可能為后來者提供重要參考和啟示。而如何在前人的基礎(chǔ)上通過進(jìn)一步優(yōu)化或創(chuàng)新來真正實(shí)現(xiàn)污泥熱水解設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，并有效解決我國(guó)中低有機(jī)質(zhì)污泥的高效厭氧消化難題，將是行業(yè)有識(shí)之士不斷努力和追求的目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問題，就是提供一套基于厭氧消化的高含固污泥熱水解預(yù)處理裝置。
[0007]本發(fā)明還所要解決的第二個(gè)技術(shù)問題，就是提供一種采用所述裝置進(jìn)行基于厭氧消化的高含固污泥熱水解預(yù)處理工藝。
[0008]采用本發(fā)明的裝置和工藝，可最大程度地提高污泥厭氧消化產(chǎn)氣率和處理量，并降低建設(shè)成本和運(yùn)行成本。
[0009]解決上述第一個(gè)技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種基于厭氧消化的高含固污泥熱水解預(yù)處理裝置，包括以污泥輸料系統(tǒng)依次連接的儲(chǔ)泥斗、預(yù)熱釜、反應(yīng)釜和泄壓釜，所述的預(yù)熱釜、反應(yīng)釜和泄壓釜都設(shè)有攪拌裝置，以及給預(yù)熱釜和反應(yīng)釜提供蒸汽的蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)，其特征是:
所述的預(yù)熱釜和反應(yīng)釜蒸汽進(jìn)口 8、15均設(shè)置在側(cè)壁靠下處、且釜內(nèi)蒸汽分布器為環(huán)狀貼壁帶孔管，孔上有耐高溫濾層防堵；
所述的泄壓釜為罐體設(shè)有水冷夾層的閃蒸釜，泄壓釜蒸汽出口 19設(shè)置在釜頂并有回流管道連通至所述預(yù)熱釜進(jìn)口 8，該回流管道與蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)的直通管道并聯(lián)；
所述的預(yù)熱釜和反應(yīng)釜內(nèi)攪拌機(jī)的攪拌槳為與轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致的螺旋盤繞狀；
所述的預(yù)熱釜和反應(yīng)釜均在頂端設(shè)有排氣閥，預(yù)熱釜頂端還設(shè)有出泥加壓栗，反應(yīng)釜頂端還設(shè)有安全閥。
[0010]所述的泄壓釜在罐體水冷夾層的進(jìn)水管道上設(shè)有溫度探測(cè)與水量控制連鎖裝置，為一種水量智能聯(lián)鎖控制調(diào)節(jié)裝置。
[0011]所述的污泥輸料系統(tǒng)通過第一螺旋輸送機(jī)2和垂直提升機(jī)3從儲(chǔ)泥斗I輸送污泥至預(yù)熱釜進(jìn)口 4、通過第二螺旋輸送機(jī)10將預(yù)熱釜出口 9的污泥輸送至反應(yīng)釜進(jìn)口 11、通過管道將反應(yīng)釜出口的污泥輸送至泄壓釜進(jìn)口 17、通過管道和螺桿栗24將泄壓釜出口 23污泥直接輸送至厭氧池。
[0012]解決上述第二個(gè)技術(shù)問題，本發(fā)明的采用所述裝置進(jìn)行基于厭氧消化的高含固污泥熱水解預(yù)處理工藝，其特征是:
污水廠脫水污泥進(jìn)入預(yù)熱釜的同時(shí)，向預(yù)熱釜加入泄壓釜夾層出口 22熱水或污水廠濃縮池污泥，將污泥稀釋至含固率15°/『12%，關(guān)閉預(yù)熱釜進(jìn)口 4，開啟預(yù)熱釜攪拌栗6和底部預(yù)熱爸蒸汽進(jìn)口 8，預(yù)熱10~15min ；
預(yù)熱結(jié)束后，關(guān)閉預(yù)熱釜攪拌栗6，打開預(yù)熱釜底部出口 9，污泥自動(dòng)或在預(yù)熱釜?dú)鈮豪?作用下落入螺旋輸送機(jī)后進(jìn)入反應(yīng)釜，關(guān)閉預(yù)熱釜出口 9，預(yù)熱釜開始第二階段進(jìn)泥，待污泥閃蒸開始時(shí)再開啟攪拌；
關(guān)閉反應(yīng)釜進(jìn)口 11，開啟反應(yīng)釜攪拌栗12和底部蒸汽進(jìn)口 15，反應(yīng)20~30min ;
反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉反應(yīng)釜攪拌栗12和蒸汽進(jìn)口 15，打開反應(yīng)釜出口 16和泄壓釜進(jìn)口17，通過調(diào)控溫度探測(cè)與水量控制連鎖裝置使反應(yīng)釜污泥快速壓入泄壓釜，同時(shí)閃蒸蒸汽由頂端出汽口 19循環(huán)回用，然后關(guān)閉反應(yīng)釜出口 16，反應(yīng)釜開始第二階段進(jìn)泥，并開啟攪拌和蒸汽；
當(dāng)反應(yīng)釜污泥完全進(jìn)入泄壓釜后，關(guān)閉泄壓釜進(jìn)口 17，繼續(xù)冷卻(夾層通水加攪拌)至50~60°C，控制時(shí)間在 10~15min ；
關(guān)閉反應(yīng)釜攪拌栗18，打開反應(yīng)釜出口 23，由螺桿栗24將流態(tài)污泥直接輸送至厭氧消化池。
[0013]所述的從蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)直接進(jìn)入反應(yīng)釜和預(yù)熱釜的蒸汽溫度為165°C。
[0014]所述的泄壓釜蒸汽出口 19回流管道保持連通狀態(tài)、直通管道在預(yù)熱釜溫度不足時(shí)開啟。
[0015]所述的反應(yīng)釜和泄壓釜可處于同一水平面(壓差輸料)，同時(shí)充分利用螺旋輸送機(jī)10輸送半固態(tài)物料的設(shè)置特性(最大傾斜角度20° )，最大程度地降低預(yù)熱釜和提升機(jī)3的抬升高度。
[0016]所述的泄壓釜為帶夾層結(jié)構(gòu)的常壓釜，具備調(diào)節(jié)釜內(nèi)溫度和冷卻污泥的雙重功能，通過在不同時(shí)刻打開夾層進(jìn)水口 21和出水口 22、以及調(diào)節(jié)進(jìn)水流量來達(dá)到一個(gè)最佳的閃蒸破壁效果，可采用溫度探測(cè)與水量控制連鎖裝置控制調(diào)節(jié)；所述泄壓釜出水溫度40~80°C，可回用于稀釋預(yù)熱釜污泥、后續(xù)厭氧池保溫或沼渣干化等，泄壓釜出泥可不經(jīng)過換熱器直接通入?yún)捬醭亍?br>[0017]所述的溫度探測(cè)與水量控制連鎖裝置，為一種水量智能聯(lián)鎖控制調(diào)節(jié)裝置，首先初始化分析夾層進(jìn)水流量與釜內(nèi)溫度的相關(guān)性、進(jìn)而生成流量與溫度的函數(shù)公式、最后通過設(shè)置釜內(nèi)溫度值可自動(dòng)調(diào)節(jié)至相應(yīng)進(jìn)水流量。
[0018]工作原理:
污水廠含固率20%污泥經(jīng)儲(chǔ)泥斗I通過水平螺旋輸送機(jī)2和垂直提升機(jī)3由進(jìn)口 4進(jìn)入預(yù)熱釜，同時(shí)向釜內(nèi)加稀泥或回用熱水稀釋污泥至含固率15°/『12%，進(jìn)泥完成后由底部蒸汽進(jìn)口 8進(jìn)汽并開始攪拌，當(dāng)釜內(nèi)溫度接近100°C時(shí)排汽或停汽(鍋爐蒸汽)，保持溫度10~15min ;預(yù)熱釜出口 9出泥經(jīng)上傾螺旋輸送機(jī)10進(jìn)入反應(yīng)釜，進(jìn)泥完成后由底部蒸汽進(jìn)口 15連續(xù)進(jìn)汽并開始攪拌，保證釜內(nèi)污泥溫度達(dá)到165°C并反應(yīng)20~30min;利用反應(yīng)釜和泄壓釜之間的壓差，在數(shù)分鐘之內(nèi)將預(yù)熱釜污泥壓入泄壓釜，析出的蒸汽經(jīng)頂部蒸汽出口 19回用于預(yù)熱釜，同時(shí)利用攪拌栗18和夾層20冷卻水對(duì)污泥進(jìn)行快速