公布日：2023.12.29
申請日：2023.11.02
分類號：C02F11/13(2019.01)I;C02F11/12(2019.01)I
摘要
本發(fā)明提供一種連續(xù)式污泥水熱炭化深度脫水系統(tǒng)，沿污泥進料方向設(shè)有依次連通的進泥單元、預(yù)熱單元、水熱炭化單元、冷卻單元、污泥脫水單元，所述預(yù)熱單元沿污泥進料方向設(shè)有依次連通的預(yù)熱器、工作泥罐，所述冷卻單元沿污泥進料方向設(shè)有依次連通的閃蒸罐、冷卻器，所述污泥脫水單元沿污泥進料方向設(shè)有依次連通的污泥儲罐、脫水機，所述水熱炭化單元外接有蒸汽單元。本發(fā)明進一步提供一種連續(xù)式污泥水熱炭化深度脫水方法。本發(fā)明提供的一種連續(xù)式污泥水熱炭化深度脫水系統(tǒng)及應(yīng)用，全程無藥劑添加，污泥水熱解過程真正連續(xù)化，可實現(xiàn)直接脫水到25-40％，污泥的有機物熱水解炭化后進入壓濾水，可以作為污水處理碳源使用。
權(quán)利要求書
1.一種連續(xù)式污泥水熱炭化深度脫水系統(tǒng)，其特征在于，沿污泥進料方向設(shè)有依次連通的進泥單元(1)、預(yù)熱單元(2)、水熱炭化單元(3)、冷卻單元(4)、污泥脫水單元(5)，所述預(yù)熱單元(2)沿污泥進料方向設(shè)有依次連通的預(yù)熱器(21)、工作泥罐(22)，所述冷卻單元(4)沿污泥進料方向設(shè)有依次連通的閃蒸罐(41)、冷卻器(42)，所述污泥脫水單元(5)沿污泥進料方向設(shè)有依次連通的污泥儲罐(51)、脫水機(53)，所述水熱炭化單元(3)外接有蒸汽單元(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)式污泥水熱炭化深度脫水系統(tǒng)，其特征在于，包括以下條件中任一項或多項：A1)所述進泥單元(1)為第一污泥泵；A2)所述進泥單元(1)上設(shè)有第一出泥口(11)，所述預(yù)熱器(21)上設(shè)有第一進泥口(211)和第二出泥口(212)，所述第一出泥口(212)經(jīng)第一管道(81)與第一進泥口(211)相連通；A3)所述預(yù)熱器(21)上還設(shè)有第一冷卻水進水口(213)和第一冷卻水出水口(214)；A4)所述工作泥罐(22)上設(shè)有第二進泥口(221)，所述第二進泥口(221)經(jīng)第二管道(82)與所述預(yù)熱器(21)的第二出泥口(212)相連通；A5)所述工作泥罐(22)上設(shè)有蒸汽入口(222)；A6)所述工作泥罐(22)的底部設(shè)有第二污泥泵(23)，所述第二污泥泵(23)上設(shè)有第三進泥口(231)，所述第二污泥泵(23)經(jīng)第三進泥口(231)與工作泥罐(22)相連通；A7)所述第二污泥泵(23)上設(shè)有第三出泥口(232)，所述水熱炭化單元(3)上設(shè)有第四進泥口(31)，所述第四進泥口(31)經(jīng)第三管道(83)與第三出泥口(232)相連通；A8)所述水熱炭化單元(3)為水熱炭化主機，所述水熱炭化主機由多個依次連通的S形管道組成的管道群構(gòu)成；A9)所述水熱炭化單元(3)上設(shè)有水蒸進氣口(32)，所述水蒸進氣口(32)與蒸汽單元(7)相連通；A10)所述蒸汽單元(7)沿蒸汽輸入方向設(shè)有依次連通的鼓風(fēng)機(72)、蒸汽鍋爐(71)；A11)所述水熱炭化單元(3)上設(shè)有第四出泥口(33)，所述閃蒸罐(41)上設(shè)有第五進泥口(411)，所述第五進泥口(411)經(jīng)第四管道(84)與第四出泥口(33)相連通；A12)所述閃蒸罐(41)上設(shè)有蒸汽出口(413)；A13)所述閃蒸罐(41)上設(shè)有第五出泥口(412)，所述冷卻器(42)上設(shè)有第六進泥口(421)和第六出泥口(422)，所述第六進泥口(421)經(jīng)第五管道(85)與第五出泥口(412)相連通；A14)所述污泥儲罐(51)上設(shè)有第七進泥口(511)，所述第七進泥口(511)經(jīng)第六管道(86)與第六出泥口(422)相連通；A15)所述污泥儲罐(51)與脫水機(53)之間設(shè)有第三污泥泵(52)，所述第三污泥泵(52)分別與污泥儲罐(51)、脫水機(53)相連通；A16)所述脫水機(53)外接有廢水處理單元(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連續(xù)式污泥水熱炭化深度脫水系統(tǒng)，其特征在于，包括以下條件中任一項或多項：B1)在A3)中，所述冷卻器(42)上設(shè)有第二冷卻水進水口(423)和第二冷卻水出水口(424)，所述第二冷卻水出水口(424)經(jīng)冷卻水管道(92)與預(yù)熱器(21)的第一冷卻水進水口(213)相連通；B2)在A9)中，所述水蒸進氣口(32)靠近所述水熱炭化單元(3)的第四進泥口(31)；B3)在A10)中，所述蒸汽鍋爐(71)與水蒸進氣口(32)相連通；B4)在A12)中，所述蒸汽出口(413)經(jīng)蒸汽管道(91)與工作泥罐(22)的蒸汽入口(222)相連通；B5)在A15)中，所述第三污泥泵(52)上設(shè)有第八進泥口(521)和第八出泥口(522)，所述污泥儲罐(51)上設(shè)有第七出泥口(512)，所述脫水機(53)上設(shè)有第九進泥口(531)，所述第七出泥口(512)經(jīng)第七管道(87)與第八進泥口(521)相連通，所述第九進泥口(531)經(jīng)第八管道(86)與第八出泥口(522)相連通；B6)在A16)中，所述脫水機(53)上設(shè)有廢水出口(532)和第九出泥口，所述廢水出口(532)與廢水處理單元(6)相連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的連續(xù)式污泥水熱炭化深度脫水系統(tǒng)，其特征在于，在B6)中，所述廢水出口(532)經(jīng)第九管道(89)與廢水處理單元(6)相連通。
5.一種連續(xù)式污泥水熱炭化深度脫水方法，包括：將污泥依次進行預(yù)熱、水熱炭化、閃蒸、冷卻、脫水。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的連續(xù)式污泥水熱炭化深度脫水方法，其特征在于，采用根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述連續(xù)式污泥水熱炭化深度脫水系統(tǒng)，包括以下步驟：1)將污泥由進泥單元輸入預(yù)熱器后進行第一次預(yù)熱后，再輸入工作泥罐進行第二次預(yù)熱；2)將預(yù)熱后的污泥輸入水熱炭化單元進行水熱炭化反應(yīng)，獲得污泥炭漿；3)將污泥炭漿輸入閃蒸罐進行氣液分離，獲得液態(tài)污泥漿在冷卻器冷卻；4)將冷卻后液態(tài)污泥漿經(jīng)污泥儲罐輸入脫水機進行脫水，以提供所需的處理后的污泥。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的連續(xù)式污泥水熱炭化深度脫水方法，其特征在于，步驟1)中包括以下條件中任一項或多項：C1)所述第一次預(yù)熱的預(yù)熱溫度為44～46℃；C2)所述第一次預(yù)熱的預(yù)熱時間為2～5min；C3)所述污泥在預(yù)熱器中的預(yù)熱溫度≥40℃；C4)所述第二次預(yù)熱的預(yù)熱溫度為98～102℃；C5)所述第二次預(yù)熱的預(yù)熱時間為10～20min；C6)所述污泥在工作泥罐中的預(yù)熱溫度≥95℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的連續(xù)式污泥水熱炭化深度脫水方法，其特征在于，步驟2)中包括以下條件中任一項或多項：D1)所述預(yù)熱后的污泥由第二污泥泵輸入水熱炭化單元；D2)所述污泥在水熱炭化單元中的總停留時間為1～1.5小時；D3)所述水熱炭化單元內(nèi)的溫度為180～230℃；D4)所述水熱炭化單元內(nèi)的壓力為2～2.5MPa。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的連續(xù)式污泥水熱炭化深度脫水方法，其特征在于，步驟3)中包括以下條件中任一項或多項：E1)所述閃蒸罐的壓力為0.9～1.1MPa；E2)所述冷卻器采用水冷方式，冷卻水取自軟化后的自來水；E3)所述液態(tài)污泥漿在冷卻器中冷卻為50～60℃。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的連續(xù)式污泥水熱炭化深度脫水方法，其特征在于，步驟4)中包括以下條件中任一項或多項：F1)所述冷卻后液態(tài)污泥漿由第三污泥泵經(jīng)污泥儲罐輸入脫水機；F2)所述脫水機為高壓隔膜板框脫水機或高壓帶式連續(xù)污泥深度脫水一體機。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種連續(xù)式污泥水熱炭化深度脫水系統(tǒng)及應(yīng)用，可以對含水率80％左右的污泥進行在高溫高壓環(huán)境進行水熱炭化，處理后排放的污泥漿料通過高壓隔膜板框脫水機或高壓帶式連續(xù)污泥深度脫水一體機壓榨處理，最終污泥含水率降至25％-40％。
為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明第一方面提供一種連續(xù)式污泥水熱炭化深度脫水系統(tǒng)，沿污泥進料方向設(shè)有依次連通的進泥單元、預(yù)熱單元、水熱炭化單元、冷卻單元、污泥脫水單元，所述預(yù)熱單元沿污泥進料方向設(shè)有依次連通的預(yù)熱器、工作泥罐，所述冷卻單元沿污泥進料方向設(shè)有依次連通的閃蒸罐、冷卻器，所述污泥脫水單元沿污泥進料方向設(shè)有依次連通的污泥儲罐、脫水機，所述水熱炭化單元外接有蒸汽單元。
優(yōu)選地，所述進泥單元為第一污泥泵。
優(yōu)選地，所述進泥單元上設(shè)有第一出泥口，所述預(yù)熱器上設(shè)有第一進泥口和第二出泥口，所述第一出泥口經(jīng)第一管道與第一進泥口相連通。
優(yōu)選地，所述預(yù)熱器上還設(shè)有第一冷卻水進水口和第一冷卻水出水口。
優(yōu)選地，所述工作泥罐上設(shè)有第二進泥口，所述第二進泥口經(jīng)第二管道與所述預(yù)熱器的第二出泥口相連通。
優(yōu)選地，所述工作泥罐上設(shè)有蒸汽入口。
優(yōu)選地，所述工作泥罐的底部設(shè)有第二污泥泵，所述第二污泥泵上設(shè)有第三進泥口，所述第二污泥泵經(jīng)第三進泥口與工作泥罐相連通。
優(yōu)選地，所述第二污泥泵上設(shè)有第三出泥口，所述水熱炭化單元上設(shè)有第四進泥口，所述第四進泥口經(jīng)第三管道與第三出泥口相連通。
優(yōu)選地，所述水熱炭化單元為水熱炭化主機，所述水熱炭化主機由多個依次連通的S形管道組成的管道群構(gòu)成。
優(yōu)選地，所述水熱炭化單元上設(shè)有水蒸進氣口，所述水蒸進氣口與蒸汽單元相連通。
更優(yōu)選地，所述水蒸進氣口靠近所述水熱炭化單元的第四進泥口。
優(yōu)選地，所述蒸汽單元沿蒸汽輸入方向設(shè)有依次連通的鼓風(fēng)機、蒸汽鍋爐。
更優(yōu)選地，所述蒸汽鍋爐與水蒸進氣口相連通。
優(yōu)選地，所述水熱炭化單元上設(shè)有第四出泥口，所述閃蒸罐上設(shè)有第五進泥口，所述第五進泥口經(jīng)第四管道與第四出泥口相連通。
優(yōu)選地，所述閃蒸罐上設(shè)有蒸汽出口。
更優(yōu)選地，所述蒸汽出口經(jīng)蒸汽管道與工作泥罐的蒸汽入口相連通。
優(yōu)選地，所述閃蒸罐上設(shè)有第五出泥口，所述冷卻器上設(shè)有第六進泥口和第六出泥口，所述第六進泥口經(jīng)第五管道與第五出泥口相連通。
優(yōu)選地，所述冷卻器上設(shè)有第二冷卻水進水口和第二冷卻水出水口，所述第二冷卻水出水口經(jīng)冷卻水管道與預(yù)熱器的第一冷卻水進水口相連通。
優(yōu)選地，所述污泥儲罐上設(shè)有第七進泥口，所述第七進泥口經(jīng)第六管道與第六出泥口相連通。
優(yōu)選地，所述污泥儲罐與脫水機之間設(shè)有第三污泥泵，所述第三污泥泵分別與污泥儲罐、脫水機相連通。
更優(yōu)選地，所述第三污泥泵上設(shè)有第八進泥口和第八出泥口，所述污泥儲罐上設(shè)有第七出泥口，所述脫水機上設(shè)有第九進泥口，所述第七出泥口經(jīng)第七管道與第八進泥口相連通，所述第九進泥口經(jīng)第八管道與第八出泥口相連通。
優(yōu)選地，所述脫水機外接有廢水處理單元。
更優(yōu)選地，所述脫水機上設(shè)有廢水出口和第九出泥口，所述廢水出口與廢水處理單元相連通。
進一步優(yōu)選地，所述廢水出口經(jīng)第九管道與廢水處理單元相連通。
本發(fā)明第二方面提供一種連續(xù)式污泥水熱炭化深度脫水方法，包括：將污泥依次進行預(yù)熱、水熱炭化、閃蒸、冷卻、脫水。
較佳地，所述連續(xù)式污泥水熱炭化深度脫水方法，采用上述連續(xù)式污泥水熱炭化深度脫水系統(tǒng)，包括以下步驟：
1)將污泥由進泥單元輸入預(yù)熱器后進行第一次預(yù)熱后，再輸入工作泥罐進行第二次預(yù)熱；
2)將預(yù)熱后的污泥輸入水熱炭化單元進行水熱炭化反應(yīng)，獲得污泥炭漿；
3)將污泥炭漿輸入閃蒸罐進行氣液分離，獲得液態(tài)污泥漿在冷卻器冷卻；
4)將冷卻后液態(tài)污泥漿經(jīng)污泥儲罐輸入脫水機進行脫水，以提供所需的處理后的污泥。
優(yōu)選地，步驟1)中，所述進泥單元為第一污泥泵。
優(yōu)選地，步驟1)中，所述污泥為含水率≥80％的污泥。
優(yōu)選地，步驟1)中，所述第一次預(yù)熱的預(yù)熱溫度為44～46℃，優(yōu)選為45℃。
優(yōu)選地，步驟1)中，所述第一次預(yù)熱的預(yù)熱時間為2～5min。
優(yōu)選地，步驟1)中，所述污泥在預(yù)熱器中的預(yù)熱溫度≥40℃，優(yōu)選為40～41℃，更優(yōu)選為40℃。
優(yōu)選地，步驟1)中，所述第二次預(yù)熱的預(yù)熱溫度為98～102℃，優(yōu)選為100℃。
優(yōu)選地，步驟1)中，所述第二次預(yù)熱的預(yù)熱時間為10～20min。
優(yōu)選地，步驟1)中，所述污泥在工作泥罐中的預(yù)熱溫度≥95℃，優(yōu)選為95～96℃，更優(yōu)選為95℃。
優(yōu)選地，步驟2)中，所述預(yù)熱后的污泥由第二污泥泵輸入水熱炭化單元。
優(yōu)選地，步驟2)中，所述污泥在水熱炭化單元中的總停留時間為1～1.5小時，優(yōu)選為1小時。
優(yōu)選地，步驟2)中，所述污泥在水熱碳化單元中采用連續(xù)運行方式。
優(yōu)選地，步驟2)中，所述水熱炭化單元內(nèi)的溫度為180～230℃。
優(yōu)選地，步驟2)中，所述水熱炭化單元內(nèi)的壓力為2～2.5MPa。
優(yōu)選地，步驟3)中，所述閃蒸罐的壓力為0.9～1.1MPa，優(yōu)選為1MPa。
優(yōu)選地，步驟3)中，所述冷卻器采用水冷方式，冷卻水取自軟化后的自來水。
更優(yōu)選地，所述冷卻水冷卻污泥后的水溫為32～45℃。
優(yōu)選地，步驟3)中，所述液態(tài)污泥漿在冷卻器中冷卻為50～60℃，優(yōu)選為50℃。
優(yōu)選地，步驟4)中，所述冷卻后液態(tài)污泥漿由第三污泥泵經(jīng)污泥儲罐輸入脫水機。
優(yōu)選地，步驟4)中，所述脫水機為高壓隔膜板框脫水機或高壓帶式連續(xù)污泥深度脫水一體機。
如上所述，本發(fā)明提供的一種連續(xù)式污泥水熱炭化深度脫水系統(tǒng)及應(yīng)用，具有以下有益效果：
(1)本發(fā)明提供的一種連續(xù)式污泥水熱炭化深度脫水系統(tǒng)及應(yīng)用，該技術(shù)采用管道群代替大量反應(yīng)容器罐，安全性大幅度提高，節(jié)省了空間和投資。
(2)本發(fā)明提供的一種連續(xù)式污泥水熱炭化深度脫水系統(tǒng)及應(yīng)用，該技術(shù)實現(xiàn)了污泥水熱解過程真正連續(xù)化，連續(xù)進料、連續(xù)出料，系統(tǒng)簡化/穩(wěn)定性提升。
(3)本發(fā)明提供的一種連續(xù)式污泥水熱炭化深度脫水系統(tǒng)及應(yīng)用，該技術(shù)實現(xiàn)了高溫水熱解，溫度可達(dá)180℃～230℃，污泥熱水解效果得到大幅度提升，污泥破壁更充分，束縛水變成自由水，機械脫水效果更好，可實現(xiàn)直接脫水到25％-40％，污泥減量化顯著；同時因其高溫厭氧處理，有效殺毒和滅菌，實現(xiàn)污泥的穩(wěn)定化和無害化處理。
(4)本發(fā)明提供的一種連續(xù)式污泥水熱炭化深度脫水系統(tǒng)及應(yīng)用，該技術(shù)在高溫下污泥中細(xì)菌/蟲卵被滅活，抗生素/農(nóng)藥殘留被分解，在實現(xiàn)污泥穩(wěn)定化和無害化的同時，為資源化利用創(chuàng)造了條件。
(5)本發(fā)明提供的一種連續(xù)式污泥水熱炭化深度脫水系統(tǒng)及應(yīng)用，該技術(shù)污泥實現(xiàn)部分炭化，半干污泥干基熱值超過原生濕泥干基熱值，為后續(xù)焚燒處理或燃料化提供條件。
(6)本發(fā)明提供的一種連續(xù)式污泥水熱炭化深度脫水系統(tǒng)及應(yīng)用，該技術(shù)中污泥的有機物熱水解炭化后進入壓濾水，可以作為污水處理碳源使用。
(7)本發(fā)明提供的一種連續(xù)式污泥水熱炭化深度脫水系統(tǒng)及應(yīng)用，該技術(shù)污泥經(jīng)過高溫?zé)崴夂�，少量焦糊味，無惡臭產(chǎn)生，處理方便。
(8)本發(fā)明提供的一種連續(xù)式污泥水熱炭化深度脫水系統(tǒng)及應(yīng)用，該技術(shù)全程無藥劑添加，設(shè)備裝機功率低，整體運行費用低。
（發(fā)明人：楊文文;李郭軍;阮燕霞;唐秀華;魏宏斌）
