申請日2015.07.28
公開(公告)日2018.01.19
IPC分類號C02F11/00; C02F11/10; C02F11/08
摘要
本發(fā)明提供一種污泥處理方法，對污泥進行充分熱水解，熱水解溫度為180℃~190℃，該溫度范圍對應的飽和蒸汽壓為1.0MPa~1.25MPa，熱水解反應時間為20min~60min，對完成熱水解反應的物料進行快速濕式氧化，氧化溫度為130℃~170℃，氧分壓為0.5MPa~1.0MPa，氧化反應時間為3min~10min，對完成快速濕式氧化后的物料進行固液分離處理，得到可用作園林綠化用肥或土壤改良的基質，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)能高效且對設備的使用要求條件低、建造和運行成本低。
權利要求書
1.一種污泥處理方法，其特征在于，包括如下步驟：
(1)對污泥進行充分熱水解，熱水解溫度為180℃～190℃，該溫度范圍對應的飽和蒸汽壓1.0MPa～1.25MPa，熱水解反應時間為20min～60min;
(2)對完成步驟(1)中熱水解反應的物料進行快速濕式氧化，氧化溫度為142℃～170℃，氧分壓為0.5MPa～1.0MPa，氧化反應時間為3min～10min;
(3)對步驟(2)中快速濕式氧化后的物料進行固液分離處理，得到可用作園林綠化用肥或土壤改良的基質和澄清的分離液;
步驟(1)中用于熱水解反應的污泥的含水量為85%～90%;
步驟(1)中用于熱水解反應的污泥經過兩級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℃，然后在熱水解反應裝置中繼續(xù)加熱升溫至180℃～190℃，完成步驟(1)中熱水解反應的物料通過熱交換裝置B降溫至142℃～170℃，得到步驟(2)中用于快速濕式氧化反應的物料。
2.如權利要求1所述的污泥處理方法，其特征在于，步驟(1)所述的熱水解反應在熱水解反應裝置中進行;步驟(2)所述的快速濕式氧化反應在氧化反應裝置中進行。
3.如權利要求1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的物料通過熱交換裝置A降溫至80℃以下，所得物料經步驟(3)即通過固液分離裝置進行固液分離，得到用作有機肥的基料。
4.如權利要求3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，調節(jié)污泥含水量至85%～90%，并可對污泥進行初步加熱，多余部分分離液體排出系統(tǒng)外。
5.一種采用如權利要求1至4任一項所述方法進行污泥處理的裝置，其特征在于，包括：
兩級熱交換裝置，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裝置的入口連通，所述熱水解反應裝置的出口與所述熱交換裝置B的第二通道入口連通，且所述熱水解反應裝置設置有蒸汽入口和出口;
氧化反應裝置，所述氧化反應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，且所述氧化反應裝置設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。
6.如權利要求5所述的裝置，其特征在于，設置一個泥水混合裝置，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。
7.如權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述固液分離裝置為一離心機，該離心機的液體出口連接設置一個分離液貯存罐。
8.如權利要求7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置排水口。
說明書
一種污泥處理方法和裝置
技術領域
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領域。
背景技術
我國人口數(shù)量龐大，隨著進一步城鎮(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。
活性污泥法會產生大量的副產品即污泥，而且此污泥易腐爛，臭味大，含有大量的致病細菌、病毒、寄生蟲以及各種對人體極其有害的重金屬，如不加處理直接進入大自然會極其嚴重的破壞自然生態(tài)和環(huán)境，對人類的健康甚至生命構成嚴重威脅。
傳統(tǒng)的污泥無害化、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)境溫度下水解反應數(shù)十秒到數(shù)小時，讓微生物細胞壁破裂，糖類、脂肪、蛋白質和纖維發(fā)生水解反應，從而達到提高污泥脫水的目的，但是僅僅熱水解，會讓水中溶解的揮發(fā)性以及熱水解產生的有機氣體溢出，導致出泥不穩(wěn)定易變質;熱水解與厭氧結合解決了熱水解出泥不穩(wěn)定的問題，還能產生甲烷等能源氣體，但是由于國內的污泥有機物含量較國外低很多，產氣量以及系統(tǒng)運行效果方面較差，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的時間里，環(huán)境溫度160℃～220℃條件下使部分有機質產生氧化反應，氧化過程產生有機酸脫除重金屬，并通過添加助劑實現(xiàn)污泥資源化，但是部分濕式氧化法存在分離液濁度大、管道和設備堵塞嚴重、重金屬脫除效率低等缺陷。
中國專利文獻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)對污泥進行水解反應，溫度80℃～120℃，壓力0MPa～0.3Mpa，反應時間為5min～10min;(2)水解反應后的物料進行高溫氧化處理，溫度200℃～260℃，壓力2.6MPa～4.8MPa，反應時間為15min～25min;(3)高溫氧化后物料進行固液分離處理得到有機肥的基料。此種方法和裝置污泥水解反應的溫度較低、時間短，污泥中的某些有機成分如脂肪、糖類、纖維以及絮凝劑聚丙烯酰胺等很多類有機物根本達不到水解的條件，無法完全水解，高溫氧化處理溫度達到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，但能耗水平和對設備的要求也成倍增加，且壓力已經達到了中壓標準，對反應容器的設計、制作要求更高，運行成本上升，管理難度加大。
發(fā)明內容
針對上述不足，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，固液分離后分離液澄清，不會造成管道堵塞，重金屬脫除率高，污泥經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方案來實現(xiàn)的：一種污泥處理方法，其特征在于，包括如下步驟：
(1)對污泥進行充分熱水解，熱水解溫度為180℃～190℃，該溫度范圍對應的飽和蒸汽壓為1.0MPa～1.25MPa，污泥的反應時間為20min～60min;
(2)對完成步驟(1)中熱水解反應的物料進行快速濕式氧化，氧化溫度為130℃～170℃，氧分壓為0.5MPa～1.0MPa，氧化反應時間為3min～10min;
(3)對步驟(2)中快速濕式氧化后的物料進行固液分離處理，得到可用作園林綠化用肥或土壤改良的基質。
步驟(1)所述的熱水解反應在熱水解反應裝置中進行;步驟(2)所述的快速濕式氧化反應在氧化反應裝置中進行。
步驟(1)中用于熱水解反應的污泥的含水量為85%～90%。
步驟(1)中用于熱水解反應的污泥經過兩級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℃，然后在熱水解反應裝置中繼續(xù)加熱升溫至180℃～190℃，完成步驟(1)中熱水解反應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的物料。
完成步驟(2)中快速濕式氧化反應的物料通過熱交換裝置A降溫至80℃以下，所得物料經步驟(3)即通過固液分離裝置進行固液分離，得到用作有機肥的基料。
完成步驟(3)所得分離液體一部分回用與原料污泥混合，調節(jié)污泥含水量至85%～90%，并可對污泥進行初步加熱，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裝置的入口連通，所述熱水解反應裝置的出口與所述熱交換裝置B的第二通道入口連通，且所述熱水解反應裝置設置有蒸汽入口和出口;
氧化反應裝置，所述氧化反應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，且所述熱水解反應裝置設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。
進一步的是設置一個泥水混合裝置，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。
進一步的是所述固液分離裝置為一離心機，該離心機的液體出口連接設置一個分離液貯存罐。
進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置排水口。
由于采用了上述結構，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，反應溫度180℃～190℃，該溫度范圍對應的飽和蒸汽壓力為1.0MPa～1.25MPa，時間20min～60min，在此條件下污泥中絕大部分的有機質都可以充分水解;熱水解后的物料進入氧化反應裝置，氧化溫度為130℃～170℃，氧分壓為0.5MPa～1.0MPa，時間為3min～10min，在此條件下氧化反應裝置承受的最大壓力亦小于1.6MPa，且充分水解的物料有機物大大簡化、難降解有機物減少，而氧化反應溫度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℃會使水溶液的動力粘度增加較大，氧氣溶解度降低，影響氧化過程的反應速度，而氧化溫度高于200℃后，雖然氧氣溶解度增加顯著，但能耗水平和對設備的要求也成倍增加;氧化后的泥漿經熱交換裝置A降溫后進入離心機進行固液分離，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混，調節(jié)污泥含水量至85%～90%，并可對污泥進行初步加熱，部分排放進入污水處理系統(tǒng)或單獨處理排放。此方法可以使污泥內微生物解體，結合水、細胞內水均脫出，經離心機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物水解、氧化充分，有機質含量可削減15%至40%，得到的物料無菌、無臭、無害，分離液澄清，不會堵塞管道;重金屬從長鏈有機物上、菌膠團、微生物細胞內釋放進入分離液中，通過離心機實現(xiàn)固液分離后，重金屬的脫除效率可達60%以上，脫除效率高;該方法選取的反應溫度合適，同時設置熱交換裝置A和熱交換裝置B，使該方法節(jié)能高效;熱水解反應裝置和氧化反應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，管理難度小;整個系統(tǒng)在封閉管道和反應器中，沒有高溫廢氣的產生，僅有污泥離開離心脫水裝置后散熱引起的氣味。
