公布日：2022.03.11

申請日：2021.12.07

分類號：C02F11/00(2006.01)I;C02F11/10(2006.01)I;C02F11/122(2019.01)I;C02F11/143(2019.01)I

摘要

本發(fā)明公開了一種污泥深度脫水系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括污泥料倉、熱能回收罐、無攪拌器的熱水解反應器、脫水裝置，熱能回收罐內設有用于存放待預熱污泥的第一腔體和用于存放待預冷污泥的第二腔體，第一腔體和第二腔體之間設有導熱隔板，其中污泥料倉與第一腔體連通，第一腔體與無攪拌器的熱水解反應器連通，無攪拌器的熱水解反應器與第二腔體連通，第二腔體與脫水裝置連通，形成污泥預熱、調理、熱水解、換熱和脫水的循環(huán)通路。本發(fā)明污泥深度脫水系統(tǒng)，通過各個單元設備的協(xié)同處理，能夠在堿性藥劑使用量較低的前提下實現對污泥的高效脫水，而且該系統(tǒng)組合簡單，使用方便，可實現自動化控制，運行穩(wěn)定性好、維護成本低，使用價值高，應用前景好。

權利要求書

1.一種污泥深度脫水系統(tǒng)，其特征在于，包括污泥料倉(1)、熱能回收罐(2)、無攪拌器的熱水解反應器(3)、脫水裝置(5)；所述熱能回收罐(2)內設有用于存放待預熱污泥的第一腔體和用于存放待預冷污泥的第二腔體，所述第一腔體和第二腔體之間設有導熱隔板；所述污泥料倉(1)與第一腔體連通，所述第一腔體與無攪拌器的熱水解反應器(3)連通，所述無攪拌器的熱水解反應器(3)與第二腔體連通，第二腔體與脫水裝置(5)連通，形成污泥預熱、調理、熱水解、換熱和脫水的循環(huán)通路。

2.根據權利要求1所述的污泥深度脫水系統(tǒng)，其特征在于，所述污泥料倉(1)的底部通過管道與第一腔體的頂部連通；所述污泥料倉(1)與第一腔體之間的管道上設有第一排泥閥(6)、第一污泥輸送泵(7)和第一進泥閥(8)，所述第一污泥輸送泵(7)設于第一排泥閥(6)和第一進泥閥(8)之間。

3.根據權利要求2所述的污泥深度脫水系統(tǒng)，其特征在于，所述第一腔體的底部通過管道與無攪拌器的熱水解反應器(3)的頂部連通；所述第一腔體與無攪拌器的熱水解反應器(3)之間的管道上設有第二排泥閥(9)、第二污泥輸送泵(10)和第二進泥閥(11)，所述第二污泥輸送泵(10)設于第二排泥閥(9)和第二進泥閥(11)之間。

4.根據權利要求3所述的污泥深度脫水系統(tǒng)，其特征在于，所述無攪拌器的熱水解反應器(3)的底部通過管道與第二腔體的頂部連通；所述無攪拌器的熱水解反應器(3)與第二腔體之間的管道上設有第三排泥閥(12)。

5.根據權利要求4所述的污泥深度脫水系統(tǒng)，其特征在于，所述污泥料倉(1)的頂部設有液位計(13)；所述熱能回收罐(2)內，所述第一腔體設于中部，所述第二腔體圍繞在第一腔體四周；所述第一腔體的容積是第二腔體的兩倍；所述第一腔體和第二腔體內分別設有攪拌裝置，所述攪拌裝置為槳葉式攪拌器或框式攪拌器；所述第一腔體和第二腔體的頂部分別連通有除臭裝置；所述第一腔體和第二腔體的頂部設有液位計(13)；所述第一腔體的頂部還連通有儲水罐和藥劑儲存罐，所述第一腔體與儲水罐之間的管道上設有進水閥；所述第一腔體與藥劑儲存罐之間的管道上設有進料閥(14)；所述無攪拌器的熱水解反應器(3)的頂部連通有除臭裝置，所述無攪拌器的熱水解反應器(3)與除臭裝置之間的管道上設有臭氣排放閥(15)；所述無攪拌器的熱水解反應器(3)的頂部設有負壓閥(16)、液位計(13)；所述無攪拌器的熱水解反應器(3)的下方設有溫度計(17)；所述無攪拌器的熱水解反應器(3)的底部連通有蒸汽發(fā)生器，所述無攪拌器的熱水解反應器(3)與蒸汽發(fā)生器之間的管道上設有進汽閥(18)；所述無攪拌器的熱水解反應器(3)的底部設有排空管，所述排空管上設有排空閥(19)。

6.根據權利要求1-5中任一項所述的污泥深度脫水系統(tǒng)，其特征在于，所述熱能回收罐(2)與脫水裝置(5)之間還設有儲泥池(4)，所述第二腔體與儲泥池(4)之間通過管道連通，所述儲泥池(4)與脫水裝置(5)通過管道連通；所述第二腔體與儲泥池(4)之間的管道上設有第四排泥閥(20)、第三污泥輸送泵(21)和第三進泥閥(22)，所述第三污泥輸送泵(21)設于第四排泥閥(20)和第三進泥閥(22)之間；所述儲泥池(4)與脫水裝置(5)之間的管道上設有第五排泥閥(23)、第四污泥輸送泵(24)和第四進泥閥(25)，所述第四污泥輸送泵(24)設于第五排泥閥(23)和第四進泥閥(25)之間；所述儲泥池(4)中還設有攪拌裝置，所述攪拌裝置為槳葉式攪拌器或框式攪拌器；所述儲泥池(4)的頂部設有液位計(13)；所述脫水裝置(5)為板框壓濾機。

7.一種污泥深度脫水方法，其特征在于，所述污泥深度脫水方法是采用權利要求1-6中任一項所述的污泥深度脫水系統(tǒng)對污泥進行脫水處理。

8.根據權利要求7所述的污泥深度脫水方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、將污泥料倉(1)中的污泥輸送至第一腔體內，加入堿性藥劑進行預熱；S2、將步驟S1中經預熱后的污泥輸送至無攪拌器的熱水解反應器(3)中，通入蒸汽進行加熱，當加熱溫度達到100℃-120℃時，直接將加熱后的污泥排入到第二腔體內，對第一腔體內的污泥進行換熱；S3、重復步驟S1至S2中的操作，對污泥進行預熱、熱水解和降溫的循環(huán)處理；S4、將第二腔體內經換熱后的污泥輸送至脫水裝置(5)中進行脫水處理，完成對污泥的深度脫水處理。

9.根據權利要求8所述的污泥深度脫水方法，其特征在于，步驟S1中，所述預熱過程中，第一腔體內的污泥體積為第一腔體容積的85％-95％，當第一腔體內的污泥體積大于第一腔體容積的95％時，停止向第一腔體內輸送污泥，當第一腔體內的污泥體積小于第一腔體容積的85％時，開啟向第一腔體內輸送污泥；步驟S2中，所述換熱過程中，第二腔體內的污泥體積為第二腔體容積的85％-95％，當第二腔體內的污泥體積大于第二腔體容積的95％時，開啟向儲泥池(4)或脫水裝置(5)中輸送污泥，當第二腔體內的污泥體積小于第二腔體容積的85％時，停止向儲泥池(4)或脫水裝置(5)輸送污泥。

10.根據權利要求8或9所述的污泥深度脫水方法，其特征在于，步驟S1中，所述第一腔體內的污泥的含水率為85％-95％；所述堿性藥劑的加入量為第一腔體內的污泥干重的22％-28％；所述堿性藥劑為氧化鈣、氧化鎂中的至少一種；所述預熱過程中控制第一腔體內污泥的攪拌轉速為60rpm-100rpm；步驟S2中，所述換熱過程中，第一腔體內污泥的停留時間為40min-90min，第二腔體內污泥的停留時間為20min-45min；步驟S3中，采用板框壓濾機對污泥進行脫水處理時，所述板框壓濾機的工藝參數為：進泥壓力為7bar-12bar，壓榨壓力為8bar-20bar，壓榨時間為0.8h-1.5h；所述脫水處理后得到的泥餅中含水率＜40％。

本發(fā)明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種各個單元設備組合簡單、使用方便、可實現自動化控制、運行穩(wěn)定性好、運行維護成本的污泥深度脫水系統(tǒng)，還提供了一種處理成本低、處理效率高、調理時間短、熱堿處理工況好、環(huán)境風險低、節(jié)能環(huán)保的污泥深度脫水方法。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種污泥深度脫水系統(tǒng)，包括污泥料倉、熱能回收罐、無攪拌器的熱水解反應器、脫水裝置；所述熱能回收罐內設有用于存放待預熱污泥的第一腔體和用于存放待預冷污泥的第二腔體，所述第一腔體和第二腔體之間設有導熱隔板；所述污泥料倉與第一腔體連通，所述第一腔體與無攪拌器的熱水解反應器連通，所述無攪拌器的熱水解反應器與第二腔體連通，第二腔體與脫水裝置連通，形成污泥預熱、調理、熱水解、換熱和脫水的循環(huán)通路。

作為上述技術方案的進一步改進：所述污泥料倉的底部通過管道與第一腔體的頂部連通；所述污泥料倉與第一腔體之間的管道上設有第一排泥閥、第一污泥輸送泵和第一進泥閥，所述第一污泥輸送泵設于第一排泥閥和第一進泥閥之間。

作為上述技術方案的進一步改進：所述第一腔體的底部通過管道與無攪拌器的熱水解反應器的頂部連通；所述第一腔體與無攪拌器的熱水解反應器之間的管道上設有第二排泥閥、第二污泥輸送泵和第二進泥閥，所述第二污泥輸送泵設于第二排泥閥和第二進泥閥之間。

作為上述技術方案的進一步改進：所述無攪拌器的熱水解反應器的底部通過管道與第二腔體的頂部連通；所述無攪拌器的熱水解反應器與第二腔體之間的管道上設有第三排泥閥。

作為上述技術方案的進一步改進：所述污泥料倉的頂部設有液位計。

作為上述技術方案的進一步改進：所述熱能回收罐內，所述第一腔體設于中部，所述第二腔體圍繞在第一腔體四周；所述第一腔體的容積是第二腔體的兩倍。

作為上述技術方案的進一步改進：所述第一腔體和第二腔體內分別設有攪拌裝置，所述攪拌裝置為槳葉式攪拌器或框式攪拌器。

作為上述技術方案的進一步改進：所述第一腔體和第二腔體的頂部分別連通有除臭裝置；所述第一腔體和第二腔體的頂部設有液位計。

作為上述技術方案的進一步改進：所述第一腔體的頂部還連通有儲水罐和藥劑儲存罐，所述第一腔體與儲水罐之間的管道上設有進水閥；所述第一腔體與藥劑儲存罐之間的管道上設有進料閥。

作為上述技術方案的進一步改進：所述無攪拌器的熱水解反應器的頂部連通有除臭裝置，所述無攪拌器的熱水解反應器與除臭裝置之間的管道上設有臭氣排放閥；所述無攪拌器的熱水解反應器的頂部設有負壓閥、液位計。

作為上述技術方案的進一步改進：所述無攪拌器的熱水解反應器的下方設有溫度計。

作為上述技術方案的進一步改進：所述無攪拌器的熱水解反應器的底部連通有蒸汽發(fā)生器，所述無攪拌器的熱水解反應器與蒸汽發(fā)生器之間的管道上設有進汽閥。

作為上述技術方案的進一步改進：所述無攪拌器的熱水解反應器的底部設有排空管，所述排空管上設有排空閥。

作為上述技術方案的進一步改進：所述熱能回收罐與脫水裝置之間還設有儲泥池，所述第二腔體與儲泥池之間通過管道連通，所述儲泥池與脫水裝置通過管道連通；所述第二腔體與儲泥池之間的管道上設有第四排泥閥、第三污泥輸送泵和第三進泥閥，所述第三污泥輸送泵設于第四排泥閥和第三進泥閥之間；所述儲泥池與脫水裝置之間的管道上設有第五排泥閥、第四污泥輸送泵和第四進泥閥，所述第四污泥輸送泵設于第五排泥閥和第四進泥閥之間；所述儲泥池中還設有攪拌裝置，所述攪拌裝置為槳葉式攪拌器或框式攪拌器；所述儲泥池的頂部設有液位計；所述脫水裝置為板框壓濾機。

作為一個總的技術構思，本發(fā)明還提供了一種污泥深度脫水方法，所述污泥深度脫水方法是上述的污泥深度脫水系統(tǒng)對污泥進行脫水處理。

作為上述技術方案的進一步改進：包括以下步驟：

S1、將污泥料倉中的污泥輸送至第一腔體內，加入堿性藥劑進行預熱；

S2、將步驟S1中經預熱后的污泥輸送至無攪拌器的熱水解反應器中，通入蒸汽進行加熱，當加熱溫度達到100℃-120℃時，直接將加熱后的污泥排入到第二腔體內，對第一腔體內的污泥進行換熱；

S3、重復步驟S1至S2中的操作，對污泥進行預熱、熱水解和降溫的循環(huán)處理；

S4、將第二腔體內經換熱后的污泥輸送至脫水裝置中進行脫水處理，完成對污泥的深度脫水處理。

作為上述技術方案的進一步改進：步驟S1中，所述預熱過程中，第一腔體內的污泥體積為第一腔體容積的85％-95％，當第一腔體內的污泥體積大于第一腔體容積的95％時，停止向第一腔體內輸送污泥，當第一腔體內的污泥體積小于第一腔體容積的85％時，開啟向第一腔體內輸送污泥。

作為上述技術方案的進一步改進：步驟S2中，所述換熱過程中，第二腔體內的污泥體積為第二腔體容積的85％-95％，當第二腔體內的污泥體積大于第二腔體容積的95％時，開啟向儲泥池或脫水裝置中輸送污泥，當第二腔體內的污泥體積小于第二腔體容積的85％時，停止向儲泥池或脫水裝置輸送污泥。

作為上述技術方案的進一步改進：步驟S1中，所述第一腔體內的污泥的含水率為85％-95％；所述堿性藥劑的加入量為第一腔體內的污泥干重的22％-28％；所述堿性藥劑為氧化鈣、氧化鎂中的至少一種；所述預熱過程中控制第一腔體內污泥的攪拌轉速為60rpm-100rpm。

作為上述技術方案的進一步改進：步驟S2中，所述換熱過程中，第一腔體內污泥的停留時間為40min-90min，第二腔體內污泥的停留時間為20min-45min。

作為上述技術方案的進一步改進：步驟S3中，采用板框壓濾機對污泥進行脫水處理時，所述板框壓濾機的工藝參數為：進泥壓力為7bar-12bar，壓榨壓力為8bar-20bar，壓榨時間為0.8h-1.5h；所述脫水處理后得到的泥餅中含水率＜40％。

與現有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

(1)本發(fā)明提供了一種污泥深度脫水系統(tǒng)，包括污泥料倉、熱能回收罐、無攪拌器的熱水解反應器、脫水裝置，其中熱能回收罐內設有用于存放待預熱污泥的第一腔體和用于存放待預冷污泥的第二腔體，第一腔體和第二腔體之間設有導熱隔板，污泥料倉與第一腔體連通，第一腔體與無攪拌器的熱水解反應器連通，無攪拌器的熱水解反應器與第二腔體連通，第二腔體與脫水裝置連通，形成污泥的預熱、調理、熱水解、換熱和脫水的循環(huán)通路。本發(fā)明中，先將污泥料倉中的污泥輸送至第一腔體內進行預熱和調理，其中預熱過程中的熱源主要來至于徑無攪拌器的熱反應器處理后的高溫污泥，調理主要是加入堿性藥劑；進而將預熱和調理后的污泥輸送到無攪拌器的熱水解反應器中進行熱堿水解處理，在該熱堿水解處理過程中，無需攪拌，直接利用通入的蒸汽進行加熱并完成熱水解，可在無攪拌條件下實現堿性藥劑對污泥的有效破壁，且僅需加熱到100℃-120℃時即可完成對污泥的有效水解，無需保溫，無需停留，能耗低、處理效率高、熱堿水解效果好，與此同時，本發(fā)明中，采用的熱水解反應器，無攪拌裝置，具有更好的密封性，能夠降低污泥及臭氣的泄露風險，解決了熱堿水解時因攪拌密封失效而帶來的污泥及臭氣泄露的風險問題，而且節(jié)省了攪拌設備的檢修及維護，有利于降低成本；進一步的，將熱水解后的污泥輸送到第二腔體內與第一腔體內的污泥進行換熱，不僅能夠有效降低熱水解后污泥的溫度以及提高待處理污泥的溫度，有效提高熱能的利用率，進一步降低能耗，而且在此換熱過程中也能進一步提升藥劑對污泥的調理效果，這有利于增強熱堿水解的效果，因為污泥調理效果好，是實現熱水解反應器高效水解的基礎；最后，經換熱(降溫)后的熱水解污泥輸送到脫水裝置中進行脫水處理，通過脫水裝置的處理，有效降低污泥的含水率，可將泥餅的含水率降低至40％以內，甚至低于30.7％，含水率的降低幅度超過10％，而現有脫水系統(tǒng)中，通常使用有攪拌器的熱水解反應器，但是該常規(guī)脫水系統(tǒng)在藥劑使用較少的前提下難以將污泥的含水率降低至40％以內，更進一步的，經本發(fā)明污泥深度脫水系統(tǒng)處理后得到脫水污泥，可直接進入到垃圾焚燒系統(tǒng)摻燒處置，最終實現“以廢治廢”的目的。本發(fā)明污泥深度脫水系統(tǒng)，各個單元設備組合簡單，使用方便，可實現自動化控制，且運行穩(wěn)定性好，運行維護成本低，使用價值高，應用前景好。

(2)本發(fā)明還提供了一種污泥深度脫水方法，可采用本發(fā)明的污泥深度脫水系統(tǒng)對污泥進行脫水處理，通過各個單元設備的組合處理，協(xié)同促進，能夠在堿性藥劑使用量較低的前提下實現對污泥的高效脫水，可將泥餅的含水率降低至40％以內，甚至低于30.7％，含水率的降低幅度超過10％，解決了現有熱堿工藝藥劑投加量大的問題；而且，所得脫水污泥中不含有鐵、氯等有害物質，具有較好的污泥焚燒、資源化利用前景，解決了現有調理工藝中因添加含氯、鐵調理劑而對焚燒系統(tǒng)產生的鍋爐結焦、煙氣和滲濾液指標不達標的問題；同時，所得脫水污泥的穩(wěn)定性好，不易吸水，解決了現有調理工藝中存在的成本高、含水率高、易吸水等問題，在確保脫水污泥不變質的前提下也能夠延長脫水污泥的儲存期；更進一步的，污泥陰涼放置一周后，含水率可降至10％左右，無需干化處理即可直接將脫水污泥輸送到垃圾焚燒系統(tǒng)中進行摻燒處置，以廢治廢的成本更低。本發(fā)明污泥深度脫水方法具有處理成本低、處理效率高、調理時間短、熱堿處理工況好、環(huán)境風險低、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢，對實現污泥的深度脫水以及提高污泥的減量化效果、資源化利用效果具有重要意義。

（發(fā)明人：彭杰;夏良;劉曉峰;王勇;張浩;楊海波）