申請(qǐng)日2015.07.28
公開(公告)日2015.11.18
IPC分類號(hào)C02F11/00; C02F11/08; C02F11/10
摘要
本發(fā)明提供一種污泥處理方法，對(duì)污泥進(jìn)行充分熱水解，熱水解溫度為180℃~190℃，該溫度范圍對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓為1.0MPa~1.25MPa，熱水解反應(yīng)時(shí)間為20min~60min，對(duì)完成熱水解反應(yīng)的物料進(jìn)行快速濕式氧化，氧化溫度為130℃~170℃，氧分壓為0.5MPa~1.0MPa，氧化反應(yīng)時(shí)間為3min~10min，對(duì)完成快速濕式氧化后的物料進(jìn)行固液分離處理，得到可用作園林綠化用肥或土壤改良的基質(zhì)，該方法處理污泥后降低污泥含水量效果顯著，固液分離后分離液澄清，重金屬脫除率高，節(jié)能高效且對(duì)設(shè)備的使用要求條件低、建造和運(yùn)行成本低。
權(quán)利要求書
1.一種污泥處理方法，其特征在于，包括如下步驟：
對(duì)污泥進(jìn)行充分熱水解，熱水解溫度為180℃~190℃，該溫度范圍對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓1.0MPa~1.25MPa，熱水解反應(yīng)時(shí)間為20min~60min;
對(duì)完成步驟(1)中熱水解反應(yīng)的物料進(jìn)行快速濕式氧化，氧化溫度為130℃~170℃，氧分壓為0.5MPa~1.0MPa，氧化反應(yīng)時(shí)間為3min~10min;
對(duì)步驟(2)中快速濕式氧化后的物料進(jìn)行固液分離處理，得到可用作園林綠化用肥或土壤改良的基質(zhì)和澄清的分離液。
2.如權(quán)利要求1所述的污泥處理方法，其特征在于，步驟(1)所述的熱水解反應(yīng)在熱水解反應(yīng)裝置中進(jìn)行;步驟(2)所述的快速濕式氧化反應(yīng)在氧化反應(yīng)裝置中進(jìn)行。
3.如權(quán)利要求1或2所述的污泥處理方法，其特征在于，步驟(1)中用于熱水解反應(yīng)的污泥的含水量為85%~90%。
4.如權(quán)利要求3所述的污泥處理方法，其特征在于，步驟(1)中用于熱水解反應(yīng)的污泥經(jīng)過兩級(jí)熱交換裝置即熱交換裝置A和熱交換裝置B的加熱處理，將溫度提升至130℃~160℃，然后在熱水解反應(yīng)裝置中繼續(xù)加熱升溫至180℃~190℃，完成步驟(1)中熱水解反應(yīng)的物料通過熱交換裝置B降溫至130℃~170℃，得到步驟(2)中用于快速濕式氧化反應(yīng)的物料。
5.如權(quán)利要求4所述的污泥處理方法，其特征在于，完成步驟(2)中快速濕式氧化反應(yīng)的物料通過熱交換裝置A降溫至80℃以下，所得物料經(jīng)步驟(3)即通過固液分離裝置進(jìn)行固液分離，得到用作有機(jī)肥的基料。
6.如權(quán)利要求5所述的污泥處理方法，其特征在于，完成步驟(3)所得分離液體一部分回用與原料污泥混合，調(diào)節(jié)污泥含水量至適當(dāng)比例，并可對(duì)污泥進(jìn)行初步加熱，多余部分分離液體排出系統(tǒng)外。
7.一種采用如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述方法進(jìn)行污泥處理的裝置，其特征在于，包括：
兩級(jí)熱交換裝置，即熱交換裝置A和熱交換裝置B，所述熱交換裝置A和熱交換裝置B至少各自設(shè)置兩路相互隔離的通道，所述熱交換裝置A的第一通道出口與所述熱交換裝置B的第一通道入口連通;
熱水解反應(yīng)裝置，所述熱交換裝置B第一通道的末端出口與所述熱水解反應(yīng)裝置的入口連通，所述熱水解反應(yīng)裝置的出口與所述熱交換裝置B的第二通道入口連通，且所述熱水解反應(yīng)裝置設(shè)置有蒸汽入口和出口;
氧化反應(yīng)裝置，所述氧化反應(yīng)裝置的入口與所述熱交換裝置B的第二通道出口連通，所述氧化反應(yīng)裝置的出口與所述熱交換裝置A的第二通道入口連通，且所述氧化反應(yīng)裝置設(shè)置有氧氣入口和出口;
固液分離裝置，所述固液分離裝置的入口與所述熱交換裝置A的第二通道的出口連通。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，設(shè)置一個(gè)泥水混合裝置，所述泥水混合裝置的出口與所述熱交換裝置的第一通道前端入口連通。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述固液分離裝置為一離心機(jī)，該離心機(jī)的液體出口連接設(shè)置一個(gè)分離液貯存罐。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述分離液貯存罐與所述泥水混合裝置入口連通，在所述分離液貯存罐上設(shè)置排水口。
說明書
一種污泥處理方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種污泥處理方法和裝置，屬于污泥處理的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
我國(guó)人口數(shù)量龐大，隨著進(jìn)一步城鎮(zhèn)化、工業(yè)化的發(fā)展，城市居民生活以及工業(yè)生產(chǎn)用水量更加巨大，污水的排放也日益增加，活性污泥法是現(xiàn)有的普遍使用的污水處理方法。
活性污泥法會(huì)產(chǎn)生大量的副產(chǎn)品即污泥，而且此污泥易腐爛，臭味大，含有大量的致病細(xì)菌、病毒、寄生蟲以及各種對(duì)人體極其有害的重金屬，如不加處理直接進(jìn)入大自然會(huì)極其嚴(yán)重的破壞自然生態(tài)和環(huán)境，對(duì)人類的健康甚至生命構(gòu)成嚴(yán)重威脅。
傳統(tǒng)的污泥無(wú)害化、穩(wěn)定化處理方法主要有三種：熱水解法、熱水解與厭氧消化的組合、部分濕式氧化法。熱水解法是將污泥和水混合后置于60℃~250℃環(huán)境溫度下水解反應(yīng)數(shù)十秒到數(shù)小時(shí)，讓微生物細(xì)胞壁破裂，糖類、脂肪、蛋白質(zhì)和纖維發(fā)生水解反應(yīng)，從而達(dá)到提高污泥脫水的目的，但是僅僅熱水解，會(huì)讓水中溶解的揮發(fā)性以及熱水解產(chǎn)生的有機(jī)氣體溢出，導(dǎo)致出泥不穩(wěn)定易變質(zhì);熱水解與厭氧結(jié)合解決了熱水解出泥不穩(wěn)定的問題，還能產(chǎn)生甲烷等能源氣體，但是由于國(guó)內(nèi)的污泥有機(jī)物含量較國(guó)外低很多，產(chǎn)氣量以及系統(tǒng)運(yùn)行效果方面較差，且規(guī)模龐大投資巨大，只適用大型污水廠污泥的處理，適用性受到限制;部分濕式氧化法，在10min~30min的時(shí)間里，環(huán)境溫度160℃~220℃條件下使部分有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生氧化反應(yīng)，氧化過程產(chǎn)生有機(jī)酸脫除重金屬，并通過添加助劑實(shí)現(xiàn)污泥資源化，但是部分濕式氧化法存在分離液濁度大、管道和設(shè)備堵塞嚴(yán)重、重金屬脫除效率低等缺陷。
中國(guó)專利文獻(xiàn)CN104341082A公開了一種污泥氧化處理方法及裝置，主要包括如下步驟：(1)對(duì)污泥進(jìn)行水解反應(yīng)，溫度80℃~120℃，壓力0MPa~0.3Mpa，反應(yīng)時(shí)間為5min~10min;(2)水解反應(yīng)后的物料進(jìn)行高溫氧化處理，溫度200℃~260℃，壓力2.6MPa~4.8MPa，反應(yīng)時(shí)間為15min~25min;(3)高溫氧化后物料進(jìn)行固液分離處理得到有機(jī)肥的基料。此種方法和裝置污泥水解反應(yīng)的溫度較低、時(shí)間短，污泥中的某些有機(jī)成分如脂肪、糖類、纖維以及絮凝劑聚丙烯酰胺等很多類有機(jī)物根本達(dá)不到水解的條件，無(wú)法完全水解，高溫氧化處理溫度達(dá)到200℃~260℃，壓力2.6MPa~4.8MPa，氧化溫度大于200℃后雖然氧氣溶解度顯著增加，但能耗水平和對(duì)設(shè)備的要求也成倍增加，且壓力已經(jīng)達(dá)到了中壓標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)反應(yīng)容器的設(shè)計(jì)、制作要求更高，運(yùn)行成本上升，管理難度加大。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述不足，本發(fā)明提供一種污泥處理方法及裝置，通過該裝置及方法處理后的污泥出泥穩(wěn)定，不易變質(zhì)，固液分離后分離液澄清，不會(huì)造成管道堵塞，重金屬脫除率高，污泥經(jīng)離心分離后含水率降低效果明顯。
本發(fā)明是通過這樣的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種污泥處理方法，其特征在于，包括如下步驟：
(1)對(duì)污泥進(jìn)行充分熱水解，熱水解溫度為180℃~190℃，該溫度范圍對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓為1.0MPa~1.25MPa，污泥的反應(yīng)時(shí)間為20min~60min;
(2)對(duì)完成步驟(1)中熱水解反應(yīng)的物料進(jìn)行快速濕式氧化，氧化溫度為130℃~170℃，氧分壓為0.5MPa~1.0MPa，氧化反應(yīng)時(shí)間為3min~10min;
(3)對(duì)步驟(2)中快速濕式氧化后的物料進(jìn)行固液分離處理，得到可用作園林綠化用肥或土壤改良的基質(zhì)。
步驟(1)所述的熱水解反應(yīng)在熱水解反應(yīng)裝置中進(jìn)行;步驟(2)所述的快速濕式氧化反應(yīng)在氧化反應(yīng)裝置中進(jìn)行。
步驟(1)中用于熱水解反應(yīng)的污泥的含水量為85%~90%。
步驟(1)中用于熱水解反應(yīng)的污泥經(jīng)過兩級(jí)熱交換裝置即熱交換裝置A和熱交換裝置B的加熱處理，將溫度提升至130℃~170℃，然后在熱水解反應(yīng)裝置中繼續(xù)加熱升溫至180℃~190℃，完成步驟(1)中熱水解反應(yīng)的物料通過熱交換裝置B降溫至130℃~170℃，得到步驟(2)中用于快速濕式氧化反應(yīng)的物料。
完成步驟(2)中快速濕式氧化反應(yīng)的物料通過熱交換裝置A降溫至80℃以下，所得物料經(jīng)步驟(3)即通過固液分離裝置進(jìn)行固液分離，得到用作有機(jī)肥的基料。
完成步驟(3)所得分離液體一部分回用與原料污泥混合，調(diào)節(jié)污泥含水量至適當(dāng)比例，并可對(duì)污泥進(jìn)行初步加熱，多余部分分離液體排出系統(tǒng)外。
一種污泥處理裝置，其特征在于，包括：
兩級(jí)熱交換裝置即熱交換裝置A和熱交換裝置B，所述熱交換裝置A和熱交換裝置B至少各自設(shè)置兩路相互隔離的通道，所述熱交換裝置A的第一通道出口與所述熱交換裝置B的第一通道入口連通;
熱水解反應(yīng)裝置，所述熱交換裝置B第一通道的末端出口與所述熱水解反應(yīng)裝置的入口連通，所述熱水解反應(yīng)裝置的出口與所述熱交換裝置B的第二通道入口連通，且所述熱水解反應(yīng)裝置設(shè)置有蒸汽入口和出口;
氧化反應(yīng)裝置，所述氧化反應(yīng)裝置的入口與所述熱交換裝置B的第二通道出口連通，所述氧化反應(yīng)裝置的出口與所述熱交換裝置A的第二通道入口連通，且所述熱水解反應(yīng)裝置設(shè)置有氧氣入口和出口;
固液分離裝置，所述固液分離裝置的入口與所述熱交換裝置A的第二通道的出口連通。
進(jìn)一步的是設(shè)置一個(gè)泥水混合裝置，所述泥水混合裝置的出口與所述熱交換裝置的第一通道前端入口連通。
進(jìn)一步的是所述固液分離裝置為一離心機(jī)，該離心機(jī)的液體出口連接設(shè)置一個(gè)分離液貯存罐。
進(jìn)一步的是所述分離液貯存罐與所述泥水混合裝置入口連通，在所述分離液貯存罐上設(shè)置排水口。
由于采用了上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明提供的此種污泥處理方法及裝置，處理污泥第一步熱水解反應(yīng)，反應(yīng)溫度180℃~190℃，該溫度范圍對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓力為1.0MPa~1.25MPa，時(shí)間20min~60min，在此條件下污泥中絕大部分的有機(jī)質(zhì)都可以充分水解;熱水解后的物料進(jìn)入氧化反應(yīng)裝置，氧化溫度為130℃~170℃，氧分壓為0.5MPa~1.0MPa，時(shí)間為3min~10min，在此條件下氧化反應(yīng)裝置承受的最大壓力亦小于1.6MPa，且充分水解的物料有機(jī)物大大簡(jiǎn)化、難降解有機(jī)物減少，而氧化反應(yīng)溫度130℃~170℃條件下，高氧分壓使氧氣溶解度大大提高，加之泥漿濃度高，且污泥的粘度也由于絮凝劑、菌膠團(tuán)等的完全水解而顯著降低，這些因素都能使?jié)袷窖趸乃俣燃涌�，所以快速濕式氧化過程的時(shí)間可縮短至3~10min，濕式氧化的溫度降低能使氧分壓保持恒定(氧化溫度130-170℃)，氧化溫度過低，低于125℃會(huì)使水溶液的動(dòng)力粘度增加較大，氧氣溶解度降低，影響氧化過程的反應(yīng)速度，而氧化溫度高于200℃后，雖然氧氣溶解度增加顯著，但能耗水平和對(duì)設(shè)備的要求也成倍增加;氧化后的泥漿經(jīng)熱交換裝置A降溫后進(jìn)入離心機(jī)進(jìn)行固液分離，分離液COD的范圍為20000-30000mg/L，SS小于100mg/L，一部分與原料污泥預(yù)混，調(diào)節(jié)污泥含水量至適當(dāng)比例，并可對(duì)污泥進(jìn)行初步加熱，部分排放進(jìn)入污水處理系統(tǒng)或單獨(dú)處理排放。此方法可以使污泥內(nèi)微生物解體，結(jié)合水、細(xì)胞內(nèi)水均脫出，經(jīng)離心機(jī)分離后含水量降低效果顯著，含水率可降至35%至40%;包括引入的絮凝劑等有機(jī)物水解、氧化充分，有機(jī)質(zhì)含量可削減15%至40%，得到的物料無(wú)菌、無(wú)臭、無(wú)害，分離液澄清，不會(huì)堵塞管道;重金屬?gòu)拈L(zhǎng)鏈有機(jī)物上、菌膠團(tuán)、微生物細(xì)胞內(nèi)釋放進(jìn)入分離液中，通過離心機(jī)實(shí)現(xiàn)固液分離后，重金屬的脫除效率可達(dá)60%以上，脫除效率高;該方法選取的反應(yīng)溫度合適，同時(shí)設(shè)置熱交換裝置A和熱交換裝置B，使該方法節(jié)能高效;熱水解反應(yīng)裝置和氧化反應(yīng)裝置承受的壓力都為低壓，其條件要求和成本較低，適用性強(qiáng)，管理難度小;整個(gè)系統(tǒng)在封閉管道和反應(yīng)器中，沒有高溫廢氣的產(chǎn)生，僅有污泥離開離心脫水裝置后散熱引起的氣味。
