專利名稱：用于產(chǎn)生不易腐爛的污泥和能量的方法及對應(yīng)的設(shè)施的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域涉及處理有機(jī)廢料，尤其是在水處理期間產(chǎn)生的那些有機(jī)廢料。更具體地說，本發(fā)明涉及用于對城市和工業(yè)用水處理過程中產(chǎn)生的污泥進(jìn)行處理的過程，其尤其著眼于產(chǎn)生能量(例如，電力)。
背景技術(shù)：
城市或工業(yè)廢水含有一定比例的可溶的顆粒狀有機(jī)污染物。污染物的顆粒部分可通過簡單的傾析來部分移除。對水進(jìn)行的傾析是通過形成稱為“初沉污泥”的污泥來完成的，這種污泥由顆粒與水的混合物組成，可構(gòu)成有機(jī)廢料。污染物的可溶有機(jī)部分(至少其主要部分)可通過應(yīng)用生物處理過程來處理。對水進(jìn)行的生物處理在于使待處理的水與微生物接觸，所述微生物為了確保其自身的生長而消耗溶解在所述水中的有機(jī)污染物。對水進(jìn)行的生物處理是通過形成稱為“生物污泥”或“二沉污泥”的污泥來完成的， 這種污泥可構(gòu)成有機(jī)廢料。初沉污泥與二沉污泥的混合物構(gòu)成“混合污泥”。為了處理這些混合污泥以便將其分解并使其不易腐爛且無害，已提議了各種技術(shù)。對有機(jī)廢料進(jìn)行的消化或甲烷化處理是用于通過使有機(jī)廢料經(jīng)受厭氧發(fā)酵來以生物方式分解有機(jī)廢料的自然過程。消化是特別有效的，因為其產(chǎn)生以下各項的組合產(chǎn)物-可轉(zhuǎn)化為能量的氣體(沼氣)；-可例如用作增肥劑的消化產(chǎn)物(消化產(chǎn)物是有機(jī)化合物的消化殘余物)；以及-相對有限量的生物降解度低或不可生物降解的可溶化合物。然而，由此獲得的消化產(chǎn)物含有不容易生物降解的部分，即難以用生物方式降解。為了克服此缺點(diǎn)，已開發(fā)出用于在實施消化之前對污泥實施熱水解的技術(shù)。此技術(shù)是特別有利的，因為熱水解能夠使污泥的不容易發(fā)酵(即，難以發(fā)酵)的部分至少在較大程度上發(fā)生降解。然而，雖然熱水解能明顯改善污泥的不容易發(fā)酵部分的消除，但代價是，與典型消化的情況相比，熱水解需要產(chǎn)生較多生物降解度低或不可生物降解的可溶化合物(具有高化學(xué)需氧量(COD))。這要對位于消化池的入口處的污泥量進(jìn)行限制才能確保有效的消化。另外，獲得有效熱水解所需要的條件需要高能量消耗。所述能量消耗使得來自消化的一半沼氣用以饋入典型鍋爐以便產(chǎn)生水解所需要的蒸汽。剩余沼氣饋入連接到交流發(fā)電機(jī)的熱電聯(lián)產(chǎn)馬達(dá)以便產(chǎn)生電力，還可例如用以直接給建筑物加熱。因此，此技術(shù)當(dāng)然能夠產(chǎn)生具有相對較小濃度的不容易發(fā)酵部分的消化產(chǎn)物，但引起了以下問題-其能產(chǎn)生生物降解度低或不可生物降解的可溶化合物；
-其需要過大尺寸的消化池，才能確保有效的消化；-其需要消耗大部分沼氣來直接產(chǎn)生水解所需要的蒸汽，且因此只能產(chǎn)生較小量的剩余能量(例如，以電力、熱等形式)，所述剩余能量可用于除了本身實施污泥處理過程之外的其他用途。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的尤其是克服現(xiàn)有技術(shù)的這些缺點(diǎn)。更具體地說，在至少一個實施例中，本發(fā)明的目標(biāo)是提供這樣一種技術(shù)，即，需要低能量消耗的技術(shù)。明確地說，在至少一個實施例中，本發(fā)明旨在獲得這樣一種技術(shù)，S卩，其實施能限制實現(xiàn)水解條件所需要的沼氣消耗且增加可用以產(chǎn)生過剩能量的沼氣共享的技術(shù)，所述過剩能量可用于除了實施污泥處理過程之外的其他用途。在至少一個實施例中，本發(fā)明的另一目標(biāo)是提供用于對水處理過程中產(chǎn)生的污泥進(jìn)行處理的技術(shù)，其能夠至少在較大程度上從污泥中消除不容易發(fā)酵部分。明確地說，在本發(fā)明的至少一個實施例中，本發(fā)明的目標(biāo)是實施這樣一種技術(shù)， 即，能夠與現(xiàn)有技術(shù)相比產(chǎn)生含有減少了的不容易發(fā)酵的殘余部分的廢料的技術(shù)。在本發(fā)明的至少一個實施例中，本發(fā)明還旨在限制產(chǎn)生生物降解度低或不可生物降解的可溶化合物。在本發(fā)明的至少一個實施例中，本發(fā)明的又一目標(biāo)在于提供這樣一種技術(shù)，S卩，用于處理大量污泥的技術(shù)。在本發(fā)明的至少一個實施例中，本發(fā)明還旨在提供這樣一種技術(shù)，S卩，可靠的、實施起來簡單的且相對經(jīng)濟(jì)的技術(shù)。這些目標(biāo)以及下文中將顯現(xiàn)的其它目標(biāo)借助于一種用于產(chǎn)生基本上不易腐爛的污泥和能量的方法來實現(xiàn)，所述方法包含以下步驟(i)通過初級污泥消化獲得經(jīng)消化的污泥；(ii)獲得第一含水流出物和經(jīng)消化的污泥，其通過對在所述步驟(i)獲得的所述經(jīng)消化的污泥進(jìn)行第一液體-固體分離而至少部分脫水；(iii)獲得經(jīng)消化的污泥，其通過對在所述步驟(ii)獲得的所述至少部分脫水的經(jīng)消化的污泥進(jìn)行熱水解而至少部分脫水和水解；(iv)對在所述步驟(iii)獲得的所述至少部分脫水和水解的污泥進(jìn)行消化；所述過程進(jìn)一步包含-用于回收在所述消化和所述初級消化期間形成的沼氣的步驟；以及-用于從所述沼氣產(chǎn)生能量的步驟，其包含用于產(chǎn)生實施所述熱水解所需要的能量的子步驟和用于產(chǎn)生過剩能量的子步驟，所述沼氣全部用以產(chǎn)生電力。應(yīng)注意，如本發(fā)明中所理解，術(shù)語“熱水解”應(yīng)理解為指代明確地為非生物的水解模式。因此，本發(fā)明依賴于組合對污泥進(jìn)行的第一消化、(非生物)熱水解與第二消化的連續(xù)實施的原始做法。
第一消化(或初級消化)用以至少大部分降解所述污泥的容易發(fā)酵部分且產(chǎn)生不容易發(fā)酵的消化產(chǎn)物。所述分離步驟的實施能夠排放含有在消化期間產(chǎn)生的生物降解度低或不可生物降解的有機(jī)物質(zhì)的流出物。因此，減少了在水解步驟的入口端處的生物降解度低或不可生物降解的有機(jī)物質(zhì)的量。這最終減少了在水解期間產(chǎn)生的生物降解度低或不可生物降解的有機(jī)物質(zhì)的量。另外，其減小了放置于下游的設(shè)備的尺寸且減少了實行熱水解所需要的能
量消耗。實施熱水解以僅處理污泥的不容易發(fā)酵部分。此舉產(chǎn)生如下結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明實施熱水解所需要的能量低于現(xiàn)有技術(shù)中的熱水解所需要的能量。實際上，在現(xiàn)有技術(shù)中，實行熱水解以處理所有污泥，即其可發(fā)酵部分和不容易發(fā)酵部分兩者。這需要較大能量輸入。熱水解能夠?qū)⒉蝗菀装l(fā)酵的消化產(chǎn)物降解為容易發(fā)酵的水解消化產(chǎn)物。這些可發(fā)酵污泥接著在第二消化期間得以消化，所述第二消化能產(chǎn)生至少大部分沒有可發(fā)酵部分的消化產(chǎn)物，然而所述消化產(chǎn)物含有非常不容易發(fā)酵的部分，所述非常不容易發(fā)酵的部分也稱為難處理或硬質(zhì)部分。此外，由于僅對污泥的不容易發(fā)酵部分進(jìn)行熱水解，所以與在現(xiàn)有技術(shù)相比，實施熱水解能產(chǎn)生較小量的生物降解度低或不可生物降解的可溶化合物。根據(jù)本發(fā)明的過程能夠產(chǎn)生大量沼氣。另外，實行水解所需要的能量相對較小，因為其僅對污泥的不容易發(fā)酵部分進(jìn)行。因此，使用本發(fā)明的技術(shù)能夠首先產(chǎn)生尤其實現(xiàn)用于水解的壓力和溫度條件所需要的能量且其次產(chǎn)生可用于除了本身實施污泥處理過程之外的其他用途的相當(dāng)大部分的過剩能量(例如用以對設(shè)施供電或者轉(zhuǎn)賣給電力供應(yīng)公司的電力、用以給建筑物加熱的熱(受熱流體(液體或氣體))等)。根據(jù)一個有利特征，根據(jù)本發(fā)明的過程包含用于再轉(zhuǎn)化所述沼氣的步驟，所述再轉(zhuǎn)化步驟包含用于向熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)饋入沼氣以便產(chǎn)生實施所述水解步驟所需要的能量且產(chǎn)生過剩能量的步驟。因此，將沼氣饋入到熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)能首先產(chǎn)生尤其達(dá)到用于水解的壓力和溫度條件所需要的能量且其次產(chǎn)生可用于除了本身實施污泥處理過程之外的其他用途的相當(dāng)大部分的過剩能量(例如用以對設(shè)施供電或者轉(zhuǎn)賣給電力供應(yīng)公司的電力、用以給建筑物加熱的熱(受熱流體(液體或氣體))等)。根據(jù)另一有利特征，所述再轉(zhuǎn)化步驟包含用于將沼氣饋入到鏈接到電力產(chǎn)生構(gòu)件的馬達(dá)的步驟和用于回收所述馬達(dá)所釋放的熱以便達(dá)到用于所述水解步驟的溫度和壓力條件的步驟。在消化期間形成的全部沼氣饋入連接到例如交流發(fā)電機(jī)等電力產(chǎn)生構(gòu)件的熱電聯(lián)產(chǎn)馬達(dá)?；厥振R達(dá)所釋放的熱(例如，從排出氣體和/或機(jī)油和/或冷卻流體回收)能夠產(chǎn)生實行熱水解所需要的所有熱流體。因此，根據(jù)本發(fā)明，全部沼氣用以產(chǎn)生電力，這與現(xiàn)有技術(shù)有所不同，在現(xiàn)有技術(shù)中，至少50%的沼氣用以通過實施熱電聯(lián)產(chǎn)馬達(dá)來產(chǎn)生電力，剩余氣體饋入典型鍋爐以大部分產(chǎn)生用以獲得實行水解所需要的壓力和溫度條件的熱流體。優(yōu)選的是，根據(jù)本發(fā)明的過程包含用于獲得第二含水流出物和經(jīng)處理的污泥的步驟，所述步驟是通過對在所述步驟(iv)獲得的所述污泥進(jìn)行第二液體-固體分離來實施的。此分離步驟的實施能夠排放含有在消化期間產(chǎn)生的生物降解度低或不可生物降解的有機(jī)物質(zhì)的流出物以及沒有容易發(fā)酵的有機(jī)物質(zhì)的經(jīng)脫水的經(jīng)消化的污泥。有利的是，在1到20巴的壓力下在50°C到200°C且優(yōu)選為120°C到180°C的溫度下執(zhí)行所述熱水解20到120分鐘。這些間隔中所選擇的熱水解條件能夠有效減少污泥的不容易發(fā)酵部分。根據(jù)一個有價值的變型，優(yōu)選地在等于飽和蒸氣壓力的壓力下在165°C的溫度下實行所述熱水解30分鐘。這些特定熱水解條件能夠最佳減少污泥的不容易發(fā)酵部分。根據(jù)一個有利特征，所述初級消化和/或所述消化屬于嗜溫厭氧型。在此情況下，在32°C到38°C的溫度下實行所述消化操作5到15天。根據(jù)另一有利特征，所述初級消化和/或所述消化屬于嗜熱厭氧型。在此情況下，在52°C到58°C的溫度下實行所述消化操作5到15天。在初級消化操作的入口端處的懸浮物質(zhì)的濃度為每升污泥25到65克MIS (懸浮物質(zhì))。在消化操作的入口端處的懸浮物質(zhì)的濃度為每升污泥100到150克MIS。根據(jù)一個有利特征，在所述液體-固體分離步驟之前執(zhí)行用于在初級消化之后對所述污泥進(jìn)行纖維分離的步驟。在一個變型中，可在初級消化步驟之前執(zhí)行纖維分離步驟。纖維分離尤其能-進(jìn)行所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員認(rèn)為現(xiàn)有技術(shù)不可能進(jìn)行的污泥處理；-減小放置于上游或下游的消化池的尺寸；-增大污泥的其它有機(jī)部分的停留時間。本發(fā)明還涵蓋一種用以實施根據(jù)本發(fā)明的方法的污泥處理設(shè)施，所述設(shè)施包含具有入口和出口的熱水解構(gòu)件和用于對所述污泥進(jìn)行消化的構(gòu)件。根據(jù)本發(fā)明，所述消化構(gòu)件與用于引入污泥的構(gòu)件連通，且所述水解構(gòu)件的所述入口和所述出口與所述消化構(gòu)件連通，所述設(shè)施還包含放置于所述消化構(gòu)件的出口處的第一液體-固體分離構(gòu)件以及用于回收來自所述消化構(gòu)件的沼氣的構(gòu)件。再次，根據(jù)本發(fā)明，所述消化構(gòu)件連接到沼氣回收構(gòu)件，所述沼氣回收構(gòu)件包括鏈接到用于產(chǎn)生蒸汽和電力的構(gòu)件的收集器，所述用于產(chǎn)生蒸汽和電力的構(gòu)件包含鏈接到產(chǎn)生電力的交流發(fā)電機(jī)的熱電聯(lián)產(chǎn)馬達(dá)，所述熱電聯(lián)產(chǎn)馬達(dá)的排氣線通往產(chǎn)生蒸汽的空氣-水熱交換器的入口以及用以將蒸汽傳送到所述熱水解構(gòu)件的管道。此設(shè)施能夠?qū)嵤└鶕?jù)本發(fā)明的過程，其原理依賴于對污泥進(jìn)行的第一消化、熱水解與第二消化的組合實施。分離構(gòu)件的實施能夠排放含有在消化期間產(chǎn)生的生物降解度低或不可生物降解的有機(jī)物質(zhì)的流出物。因此，減少了在水解步驟的入口端處的生物降解度低或不可生物降解的可溶有機(jī)物質(zhì)的量，因此最終趨向于減少在此水解期間產(chǎn)生的生物降解度低或不可生物降解的有機(jī)物質(zhì)的量。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)施包括熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，所述沼氣回收構(gòu)件與所述熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)連ο將沼氣饋入到熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)能夠產(chǎn)生尤其達(dá)到用于水解的壓力和溫度條件所需要的能量且產(chǎn)生可用于除了本身實施污泥處理過程之外的其他用途的相當(dāng)大部分的過剩能量(例如，以電力和/或熱(熱流體(空氣和/或水)的形式)。優(yōu)選的是，所述熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)包括熱電聯(lián)產(chǎn)馬達(dá)，所述沼氣回收構(gòu)件通往所述馬達(dá)，所述熱電聯(lián)產(chǎn)馬達(dá)鏈接到電力產(chǎn)生構(gòu)件且具有用以將所述馬達(dá)所釋放的熱轉(zhuǎn)移到水中以便產(chǎn)生蒸汽的構(gòu)件。在消化操作期間形成的全部沼氣饋入鏈接到例如交流發(fā)電機(jī)等電力產(chǎn)生構(gòu)件的熱電聯(lián)產(chǎn)馬達(dá)?；厥振R達(dá)所釋放的熱(例如，從排出氣體和/或機(jī)油和/或冷卻流體回收) 能夠產(chǎn)生執(zhí)行熱水解所需要的所有熱流體(例如，蒸汽)。因此，根據(jù)本發(fā)明，全部沼氣用以產(chǎn)生電力，這與現(xiàn)有技術(shù)有所不同，在現(xiàn)有技術(shù)中，至少50 %的沼氣用以通過實施熱電聯(lián)產(chǎn)馬達(dá)來產(chǎn)生電力，剩余氣體饋入典型鍋爐以大部分產(chǎn)生用以獲得執(zhí)行水解所需要的壓力和溫度條件的熱流體。根據(jù)一個有利特征，所述消化構(gòu)件包含消化池，所述消化池具有至少一個入口和一個出口，所述出口與所述水解構(gòu)件的所述入口連通，且所述入口與所述水解構(gòu)件的所述出口連通。根據(jù)另一有利特征，所述消化構(gòu)件包含初級消化池和次級消化池，所述初級消化池和所述次級消化池各自具有入口和出口，所述初級消化池的所述入口與所述用于引入污泥的構(gòu)件連通，所述初級消化池的所述出口與所述水解構(gòu)件的所述入口連通，所述次級消化池的所述入口與所述水解構(gòu)件的所述出口連通。優(yōu)選的是，所述第一液體-固體分離構(gòu)件經(jīng)配置以能達(dá)到等于或大于12%的干燥度。有利的是，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)施包含放置于所述次級消化池的所述出口處的第二液體-固體分離構(gòu)件。這些第二分離構(gòu)件的實施能夠排放含有在消化期間產(chǎn)生的生物降解度低或不可生物降解的可溶有機(jī)物質(zhì)的流出物以及沒有可發(fā)酵的有機(jī)物質(zhì)的經(jīng)脫水的經(jīng)消化的污泥。根據(jù)一個優(yōu)選特征，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)施包括放置于所述消化池與所述分離構(gòu)件之間或所述初級消化池與所述第一分離構(gòu)件之間的纖維分離構(gòu)件。在一個變型中，所述纖維分離構(gòu)件放置于所述消化池或初級消化池的上游。此纖維分離構(gòu)件的實施尤其能-處理所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員認(rèn)為不可能通過實施現(xiàn)有技術(shù)來處理的污泥；-減小放置于上游或下游的消化池的尺寸；-增大污泥的其它有機(jī)部分的停留時間。有利的是，所述熱電聯(lián)產(chǎn)馬達(dá)具有通往空氣-水熱交換器的排氣線，其中蒸汽排放出口連接到所述熱水解構(gòu)件。此實施能夠簡單且有效地產(chǎn)生實行熱分解所需要的蒸汽。


從借助于簡單的說明性而非詳盡實例給出的以下對優(yōu)選實施例的描述中以及從附圖中將更清楚了解本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中-圖1為根據(jù)本發(fā)明的設(shè)施的第一實施例的圖；-圖2為根據(jù)本發(fā)明的設(shè)施的第二實施例的圖；-圖3和圖4為分別表示在第一消化之前和之后的污泥中的糖含量的曲線圖。
具體實施例方式本發(fā)明原理的提示本發(fā)明涉及污泥處理過程。如本發(fā)明中所理解，術(shù)語“污泥”包括初沉污泥、二沉污泥，且尤其是混合污泥。本發(fā)明的一般原理依賴于對污泥進(jìn)行的第一消化、熱水解和第二消化的組合實施。第一消化能夠至少大部分降解污泥的容易發(fā)酵部分且產(chǎn)生不容易發(fā)酵的消化產(chǎn)物。接著實施熱水解以僅處理污泥的不容易發(fā)酵部分。相反，在現(xiàn)有技術(shù)中，實行熱水解以便處理所有污泥，即可發(fā)酵部分和不容易發(fā)酵部分兩者。此舉產(chǎn)生如下結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明實施熱水解所需要的能量小于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)實行熱水解所需要的能量。熱水解能夠降解由污泥的不容易發(fā)酵部分構(gòu)成的來自初級消化池的消化產(chǎn)物且產(chǎn)生由容易發(fā)酵的污泥構(gòu)成的水解消化產(chǎn)物。第二消化接著能夠?qū)@些可發(fā)酵污泥進(jìn)行消化且產(chǎn)生至少大部分沒有任何可發(fā)酵部分且僅含有較少難處理的不可發(fā)酵部分的消化產(chǎn)物。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)施的第一實施例的實例參看圖1，呈現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的污泥處理設(shè)施的實施例。如圖1所示，此類設(shè)施包含消化構(gòu)件，其包含初級消化池10和次級消化池11。初級消化池10具有入口和出口。所述入口連接到由管道12構(gòu)成的用于導(dǎo)入待處理污泥的污泥傳送構(gòu)件。所述出口通往第一液體-固體分離構(gòu)件13且能夠在其中灌注第一消化產(chǎn)物。第一液體-固體分離構(gòu)件13包括用以獲得大于或等于12%的干燥度的離心機(jī)。 在一個變型中，任何其它等效構(gòu)件都可以用來實現(xiàn)此目的，例如薄膜。這些第一分離構(gòu)件13 具有包含管道14的用于排放第一流出物的構(gòu)件和包含管道15的用以排放第一脫水消化產(chǎn)物的構(gòu)件。此管道15通往熱水解構(gòu)件16。熱水解構(gòu)件16包括在壓力和溫度的受控條件下工作以便達(dá)到用于實行熱水解的條件的反應(yīng)器。所實施的熱水解構(gòu)件可為以本申請人的名義申請的第W0-A1-02064516號國際專利申請案中所描述的那些構(gòu)件。熱水解構(gòu)件16具有用于排放水解消化產(chǎn)物的出口，其通往次級消化池11。次級消化池11具有入口和出口。所述入口連接到熱水解構(gòu)件16的出口。所述出口通往第二液體-固體分離構(gòu)件17且能夠在其中灌注水解消化產(chǎn)物。有利的是，第二分離構(gòu)件17類似于第一分離構(gòu)件13。其具有包含管道18的用于排放第二流出物的構(gòu)件和包含管道19的用于排放脫水消化產(chǎn)物的構(gòu)件。在一個變型中，這些第二分離構(gòu)件可替換為用于例如通過濕式氧化進(jìn)行污泥處理的構(gòu)件。在其它變型中，第一和第二分離構(gòu)件可由帶式過濾器、過濾薄膜、電滲構(gòu)件等構(gòu)成而未必相同。初級消化池10和次級消化池11鏈接到沼氣回收構(gòu)件。這些沼氣回收構(gòu)件包括收集器20。收集器20連接到蒸汽和電力產(chǎn)生構(gòu)件。蒸汽產(chǎn)生構(gòu)件包括熱電聯(lián)產(chǎn)馬達(dá)21。此馬達(dá)鏈接到交流發(fā)電機(jī)，馬達(dá)能夠驅(qū)動交流發(fā)電機(jī)以便產(chǎn)生電力。此馬達(dá)具有排氣線22，其通往空氣-水熱交換器23的入口。
所述熱交換器23具有兩個入口 -熱電聯(lián)產(chǎn)裝置21所產(chǎn)生的熱通過管道22所到達(dá)的一個入口；-水管M所通往的一個入口。其還具有兩個出口-用于排放蒸汽的一個出口25 ；-用于排放煙塵的一個出口沈。蒸汽排放出口 25通過管道27連接到熱水解構(gòu)件16。在一個變型中，此裝備包含纖維分離構(gòu)件觀，其定位于初級消化池10與第一液體-固體分離構(gòu)件13之間。這些纖維分離構(gòu)件觀包括機(jī)械破碎機(jī)。在一個變型中，所述纖維分離構(gòu)件觀可包括用于以機(jī)械方式降解來自第一消化池10的第一消化產(chǎn)物(即，從中移除不可生物降解的纖維部分)的任何其它等效構(gòu)件。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的纖維分離構(gòu)件描述在第US2007/0051677號國際專利申請案中。在另一變型中，纖維分離構(gòu)件觀可定位于初級消化池的上游。在一個變型中，交換器將設(shè)置于水解構(gòu)件16與次級消化池11之間，以便冷卻離開水解構(gòu)件的污泥以達(dá)到次級消化所需的溫度條件。根據(jù)本發(fā)明的裝備的第二實施例的實例參看圖2，呈現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的污泥處理設(shè)施的第二實施例。如圖2所示，此類設(shè)施包括單個消化池30。此消化池30具有用于引入待處理污泥的第一入口，其連接到管道31。所述消化池30還具有用于排放消化產(chǎn)物的出口，其連接到管道32。管道32通往液體-固體分離構(gòu)件33。液體-固體分離構(gòu)件33的結(jié)構(gòu)與第一實施例中所實施的液體-固體分離構(gòu)件的結(jié)構(gòu)相同。這些分離構(gòu)件33具有包括管道34的用于排放流出物的構(gòu)件和包括管道35的用于排放脫水消化產(chǎn)物的構(gòu)件。此管道35通往熱水解構(gòu)件36。所述熱水解構(gòu)件36類似于第一實施例中所實施的水解構(gòu)件。其具有用于排放水解消化產(chǎn)物的出口，所述出口通過管道37連接到消化池30的第二入口。消化池30連接到沼氣回收構(gòu)件。這些沼氣回收構(gòu)件包括管道38。此管道38連接到用于產(chǎn)生蒸汽和電力的構(gòu)件。管道35與已處理污泥排放管道47連通。蒸汽產(chǎn)生構(gòu)件包括熱電聯(lián)產(chǎn)馬達(dá)39。此馬達(dá)連接到交流發(fā)電機(jī)，并能夠驅(qū)動所述發(fā)電機(jī)以便產(chǎn)生電力。此馬達(dá)具有排氣線40，其通往空氣-水熱交換器41的入口。所述熱交換器41具有兩個入口 -熱電聯(lián)產(chǎn)裝置39所產(chǎn)生的熱通過管道40所到達(dá)的一個入口；-水管42所通往的一個入口。其還具有兩個出口-用于排放蒸汽的一個出口43 ；-用于排放煙塵的一個出口44。蒸汽排放出口 43通過管道45連接到熱水解構(gòu)件36。在一個變型中，根據(jù)此第二實施例的設(shè)施包括纖維分離構(gòu)件46，其定位于消化池 30與液體-固體分離構(gòu)件33之間。這些纖維分離構(gòu)件46包括機(jī)械破碎機(jī)或用于以機(jī)械方式降解消化產(chǎn)物的任何其它等效構(gòu)件。在其它變型中，其可放置于消化池的上游。在一個變型中，交換器設(shè)置于水解構(gòu)件36與消化池30之間，以便冷卻離開水解構(gòu)件的污泥以達(dá)到次級消化所需的溫度條件。因此，可通過冷卻污泥來回收熱水。根據(jù)本發(fā)明的過程的第一實施例的實例參看圖1，呈現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的用于處理污泥的過程的第一實施例。在此過程中，將待處理的污泥傳送到初級消化池10中，使得其經(jīng)受初級消化步驟。在此實施例中，此消化的持續(xù)時間約為10天。在替代實施例中，所述持續(xù)可為5到15天。在此消化期間，-污泥的可發(fā)酵部分減少且因此待處理的干燥物質(zhì)減少；-不可發(fā)酵礦物(例如氮和磷)的一部分生物水解；-污泥中所含有的大量糖得以消除(此方面可在圖3和圖4中清楚看到，圖3和圖 4分別說明在實施第一消化之前和之后的污泥的糖含量)；-例如高COD物質(zhì)和難處理的氮等生物降解度低或不可生物降解的可溶有機(jī)物質(zhì)
產(chǎn)生；-揮發(fā)性脂肪酸溶解。在此消化過程的末尾，污泥的可發(fā)酵部分已被消化，使得在初級消化池10的出口端處排放的第一消化產(chǎn)物基本上由污泥的不可發(fā)酵部分構(gòu)成。此第一消化產(chǎn)物傳送到第一液體-固體分離構(gòu)件13。啟動分離構(gòu)件能夠?qū)嵤┮后w-固體分離步驟，所述步驟能產(chǎn)生以下物質(zhì)-第一流出物，其流動通過管道14；-第一脫水消化產(chǎn)物，其具有超過12%的干燥度。污泥的干燥度對應(yīng)于通過從100%扣除污泥的水分百分比來計算得到的干燥物質(zhì)含量。第一流出物富含在初級消化期間形成的生物降解度低或不可生物降解的可溶化合物。這些化合物可為-來自氮或磷溶解的礦物；-由例如高COD化合物和有機(jī)氮等有機(jī)化合物形成的化合物(實際上，在典型形式的消化中，介于20%到50%之間的進(jìn)入消化池的氮以NH3的形式離開所述消化池)；-含有在初級消化期間形成的揮發(fā)性脂肪酸的化合物?？紤]到在液體-固體分離期間達(dá)到的干燥度，脫水消化產(chǎn)物得到進(jìn)一步濃縮，使得其后續(xù)處理需要實施較小尺寸的設(shè)備且引起較低能量消耗。這全部趨向于降低污泥處理的成本。第一脫水消化產(chǎn)物傳送到熱水解構(gòu)件16中以便在其中經(jīng)受使用蒸汽的熱水解步驟。熱水解在165°C的溫度下在飽和蒸氣壓力下進(jìn)行30分鐘。在其它實施例中，水解將在 1到20巴的壓力下在120°C到180°C的溫度下進(jìn)行20到120分鐘。由于第一脫水消化產(chǎn)物基本上包含污泥的不可發(fā)酵部分，所述可發(fā)酵部分已預(yù)先在初級消化池10中消化，所以與現(xiàn)有技術(shù)中所實施的水解構(gòu)件的體積相比，所述水解構(gòu)件的體積減小了約20%到50%且最常減小約40%。此外，僅不可發(fā)酵部分經(jīng)歷熱水解處理。此舉產(chǎn)生如下結(jié)果，進(jìn)行此操作所需要的能量的量也大致上減少。此外，考慮到第一消化產(chǎn)物所經(jīng)歷的液體-固體分離能夠?qū)⒃诔跫壪陂g以生物方式溶解的生物降解度低或不可生物降解的產(chǎn)物排放到第一流出物中的事實，所以減少了在熱水解期間處理的這些產(chǎn)物的量。借助于第一消化步驟來減少水解污泥中的糖量減少了梅拉德化合物的產(chǎn)生，從而有助于在熱水解步驟中產(chǎn)生高COD物質(zhì)。實際上，梅拉德反應(yīng)在超過120°C的溫度下實現(xiàn)了糖和蛋白質(zhì)的減少，其尤其涉及形成不容易生物降解的可溶化合物。因此，雖然熱水解能產(chǎn)生生物降解度低或不可生物降解的可溶有機(jī)化合物，但這些化合物是以相對較小的量產(chǎn)生。因此，與在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的熱水解和消化的連續(xù)實施期間產(chǎn)生的物質(zhì)相比，初級消化、分離和熱水解的成功實施能產(chǎn)生較小量的生物降解度低或不可生物降解的可溶有機(jī)化合物?？捎蔁崴馓幚戆l(fā)酵的第一脫水消化產(chǎn)物傳送到次級消化池11以便經(jīng)歷第二消化步驟10天。在若干變型中，此持續(xù)時間可為7到15天。在初級消化期間產(chǎn)生的生物降解度低或不可生物降解的可溶化合物可能不利于第二消化。因此，預(yù)先消除這些產(chǎn)物能進(jìn)一步增加第一消化的效率，其中所述預(yù)先消除限制了在水解期間產(chǎn)生的生物降解度低或不可生物降解的可溶化合物的量。第二消化能產(chǎn)生第二消化產(chǎn)物，其至少大部分沒有可發(fā)酵部分且含有不容易生物降解的難處理部分以及較小量的生物降解度低或不可生物降解的可溶有機(jī)化合物。此混合物傳送到第二分離構(gòu)件以便經(jīng)歷液體-固體分離步驟17以產(chǎn)生-第二流出物，其流動通過管道18；-第二脫水消化產(chǎn)物?？稍倮玫诙a(chǎn)物，其至少大部分沒有任何可發(fā)酵部分。由此第二消化產(chǎn)物構(gòu)成的經(jīng)消化污泥可例如經(jīng)歷脫水且接著排放或運(yùn)送到例如濕式氧化步驟等另一處理步驟。已實施了熱水解過程以改善熱預(yù)處理對污泥的脫水能力。對來自第一消化步驟的消化產(chǎn)物進(jìn)行熱水解也改善了污泥的脫水能力。實施額外消化步驟使經(jīng)消化污泥的脫水能力與原始污泥的脫水能力相比改善了到2%。因此，
-原始污泥達(dá)到的脫水為19%到25%；-經(jīng)消化污泥達(dá)到的脫水為21%到30% ；-水解污泥達(dá)到的脫水為四%到40%。第二流出物富含在第二消化期間產(chǎn)生的生物降解度低或不可生物降解的可溶有機(jī)化合物。還可在水處理設(shè)施的開始點(diǎn)處對第一和第二流出物進(jìn)行再估計或再循環(huán)，所述水處理設(shè)施的實施能產(chǎn)生由根據(jù)本發(fā)明的過程處理的污泥。由于與現(xiàn)有技術(shù)相比在所述過程的實施期間以較小量產(chǎn)生不容易生物降解的可溶化合物，所以此再循環(huán)對所產(chǎn)生的經(jīng)處理水具有有限影響。第一和第二消化步驟的應(yīng)用是通過產(chǎn)生沼氣來實現(xiàn)的?；厥詹襟E能夠收集這些沼氣以便使其經(jīng)受轉(zhuǎn)化步驟以產(chǎn)生實行水解步驟所需要的蒸汽且產(chǎn)生電力。為此，將沼氣傳送到熱電聯(lián)產(chǎn)馬達(dá)21中。此馬達(dá)的應(yīng)用驅(qū)動了其連接的交流發(fā)電機(jī)以便產(chǎn)生電力。將來自此馬達(dá)的排出氣體傳送到交換器23，水在交換器23內(nèi)循環(huán)以便產(chǎn)生蒸汽。通過管道17 將由此產(chǎn)生的蒸汽傳送到熱水解構(gòu)件16以便能夠?qū)Φ谝幻撍a(chǎn)物執(zhí)行熱水解步驟。在交換器23中產(chǎn)生的煙塵通過管道沈來排放。根據(jù)本發(fā)明的過程的第二實施例的實例參看圖2，呈現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的污泥處理過程的第二實施例。在此過程中，將待處理的污泥傳送到消化池30中，使得其經(jīng)受初級消化步驟約10 天內(nèi)。在替代實施例中，所述步驟可進(jìn)行5到15天。在此初級消化期間，-污泥的可發(fā)酵部分減少且因此待處理的干燥物質(zhì)減少；-不可發(fā)酵礦物(例如氮和磷)的一部分生物水解；-污泥中所含有的大量糖得以消除；-例如高COD物質(zhì)和難處理的氮等生物降解度低或不可生物降解的可溶有機(jī)物質(zhì)
產(chǎn)生；-揮發(fā)性脂肪酸溶解。在此消化過程的末尾，污泥的可發(fā)酵部分已被消化，使得在消化池30的出口端處排放的消化產(chǎn)物基本上由污泥的不可發(fā)酵部分構(gòu)成。此消化產(chǎn)物接著傳送到分離構(gòu)件33以便經(jīng)受液體-固體分離步驟。這些分離構(gòu)件的實施能夠產(chǎn)生-流出物，其流動通過管道；34；-脫水消化產(chǎn)物。所述流出物富含在初級消化期間產(chǎn)生的生物降解度低或不可生物降解的可溶有機(jī)化合物。這些化合物可為-來自氮或磷溶解的礦物；-由例如高COD化合物或有機(jī)氮等有機(jī)化合物形成的化合物(實際上，在典型的消化中，介于20%到50%之間的進(jìn)入消化池的氮以NH3的形式離開所述消化池)；-含有在初級消化期間形成的揮發(fā)性脂肪酸的化合物。考慮到在液體-固體分離期間達(dá)到的干燥度，脫水消化產(chǎn)物得到進(jìn)一步濃縮，使得其后續(xù)處理需要實施較小尺寸的設(shè)備且引起較低能量消耗。這全部趨向于降低污泥處理的成本。脫水消化產(chǎn)物傳送到熱水解構(gòu)件36中以便在其中經(jīng)受在蒸汽下進(jìn)行的熱水解步驟。熱水解在165°C的溫度下在飽和蒸氣壓力下執(zhí)行30分鐘。在替代實施例中，水解將在 1到20巴的壓力下在120°C到180°C的溫度下進(jìn)行20到120分鐘。由于脫水消化產(chǎn)物基本上包含污泥的不可發(fā)酵部分，所述可發(fā)酵部分已預(yù)先在消化池30中消化，所以與現(xiàn)有技術(shù)中所實施的水解構(gòu)件的體積相比，所述水解構(gòu)件的體積減小了約20%到50%且最常減小約40%。此外，僅初始污泥的不可發(fā)酵部分經(jīng)歷熱水解處理。此舉產(chǎn)生如下結(jié)果，實行此處理所需要的能量的量也大致上減少。此外，由于消化產(chǎn)物所經(jīng)歷的液體-固體分離能夠?qū)⒃诔跫壪陂g形成的生物降解度低或不可生物降解的可溶化合物排放到流出物中，所以減少了在熱水解期間處理的這些產(chǎn)物的量。通過第一消化步驟來減少水解污泥中的糖量減少了梅拉德化合物的產(chǎn)生，這有助于在熱水解步驟中產(chǎn)生高COD物質(zhì)。實際上，梅拉德反應(yīng)在超過120°C的溫度下實現(xiàn)了糖和蛋白質(zhì)的減少，其尤其涉及形成不容易生物降解的可溶化合物。因此，雖然熱水解能產(chǎn)生生物降解度低或不可生物降解的可溶有機(jī)化合物，但這些化合物是以相對較小的量產(chǎn)生。因此，與在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的熱水解和消化的連續(xù)實施期間產(chǎn)生的物質(zhì)相比，初級消化、分離和熱水解的連續(xù)實施能產(chǎn)生較小量的生物降解度低或不可生物降解的可溶有機(jī)化合物?？捎蔁崴馓幚戆l(fā)酵的脫水消化產(chǎn)物在消化池30中再循環(huán)，在消化池30中其與新鮮污泥混合以便經(jīng)歷另一消化步驟。接著發(fā)生的消化實際上是對新鮮污泥進(jìn)行的第一消化與對預(yù)先消化且水解的污泥進(jìn)行的第二消化的組合，此組合減少了污泥與經(jīng)消化污泥的混合物的可發(fā)酵部分且能產(chǎn)生至少大部分沒有可發(fā)酵部分并含有難處理的不容易發(fā)酵部分以及較小量生物降解度低或不可生物降解的可溶有機(jī)化合物的消化產(chǎn)物混合物。必須注意，引入到水解構(gòu)件中的消化產(chǎn)物部分為100%。換句話說，在消化池的出口處獲得的全部消化產(chǎn)物經(jīng)歷水解處理。在若干變型中，消化產(chǎn)物在水解構(gòu)件中的再循環(huán)率可為30%到300% ο如上文進(jìn)一步描述，將此消化產(chǎn)物混合物傳送到分離構(gòu)件33以便使其經(jīng)歷液體-固體分離步驟以產(chǎn)生-流出物，其流動通過管道34；-脫水消化產(chǎn)物。通過設(shè)置至少一個循環(huán)(即，實行對預(yù)先消化和水解的污泥進(jìn)行的消化)來實現(xiàn)所述方法。通過管道47來排放在處理之后(S卩，在設(shè)置至少一個循環(huán)之后)獲得的消化產(chǎn)物的一部分以便再利用。此消化產(chǎn)物可例如經(jīng)歷脫水且接著排放或運(yùn)送到例如濕式氧化步驟等另一處理步驟。
已實施了熱水解方法以改善熱預(yù)處理對污泥的脫水能力。對來自第一消化步驟的消化產(chǎn)物進(jìn)行熱水解也改善了污泥的脫水能力。實施額外消化使經(jīng)消化污泥的脫水能力與原始污泥的脫水能力相比改善了到2%。因此，-原始污泥達(dá)到的脫水為19%到25%；-經(jīng)消化污泥達(dá)到的脫水為21%到30% ；-水解污泥達(dá)到的脫水為四%到40%。所收集的流出物富含在次級消化期間產(chǎn)生的生物降解度低或不可生物降解的可溶有機(jī)化合物。還可在水處理設(shè)施的開始點(diǎn)處對所述流出物進(jìn)行再估計或再循環(huán)，所述水處理設(shè)施的實施能產(chǎn)生由根據(jù)本發(fā)明的方法處理的污泥。由于與現(xiàn)有技術(shù)相比在所述方法的實施期間以較小量產(chǎn)生不容易生物降解的可溶化合物，所以此再循環(huán)對所產(chǎn)生的經(jīng)處理水具有減小的影響。第一和第二消化步驟的應(yīng)用是通過產(chǎn)生沼氣來實現(xiàn)的?；厥詹襟E能夠收集這些沼氣以便使其經(jīng)受轉(zhuǎn)化步驟以產(chǎn)生執(zhí)行水解步驟所需要的蒸汽且產(chǎn)生電力。為此，將沼氣傳送到熱電聯(lián)產(chǎn)馬達(dá)39中。此馬達(dá)的應(yīng)用驅(qū)動了其連接的交流發(fā)電機(jī)以便產(chǎn)生電力。將來自此馬達(dá)的排出氣體傳送到交換器41中，水在交換器41內(nèi)循環(huán)以便產(chǎn)生蒸汽。通過管道45 將由此產(chǎn)生的蒸汽傳送到熱水解構(gòu)件36以便能夠?qū)Φ谝幻撍a(chǎn)物執(zhí)行熱水解步驟。在交換器41中產(chǎn)生的煙塵通過管道44來排放。其它特征本發(fā)明技術(shù)中所實施的消化操作為厭氧性消化操作。取決于待處理污泥的特征， 厭氧性消化操作可為嗜溫或嗜熱的。執(zhí)行嗜溫消化的溫度為32°C到38°C。執(zhí)行嗜熱消化的溫度為52°C到58°C。有利的是，第一消化池的入口端處的濃度為每升污泥25克到65克懸浮物質(zhì)(MIS)。有利的是，第二消化池的入口端處的濃度為每升污泥100克到150克懸浮物質(zhì)(MIS)。倘若這兩個消化操作是在不同消化池中實施，那么這些消化操作中的每一者的特征可為不同的。在若干變型中，根據(jù)計劃，所實施的消化操作中的一者或一者以上將屬于有氧型。在若干變型中，所實施的消化可屬于有氧型。在若干變型中，上文所描述的本發(fā)明方法可包括用于使污泥在其第一次進(jìn)入消化池(第一或唯一消化池)中之前或使第一消化產(chǎn)物經(jīng)受使用纖維分離機(jī)觀或46進(jìn)行的纖維分離步驟的步驟。污泥包含在典型厭氧性消化條件下非常不容易生物降解的纖維部分。在消化池的出口端處，此部分可占消化產(chǎn)物中所存在的有機(jī)物質(zhì)的30%到60%。此部分幾乎不會被熱水解破壞。纖維分離的實施尤其能降低在纖維分離之后有利地具有大于30%的干燥度的污泥的粘性。因此，纖維分離能-處理所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員認(rèn)為現(xiàn)有技術(shù)不可能處理的污泥；-減小放置于上游或下游的消化池的尺寸；-或增大污泥的其它有機(jī)部分的停留時間(實際上，對于相同的消化池尺寸，纖維分離能減少纖維部分且因此減少進(jìn)入消化池的干燥物質(zhì)的量，這增大了在其中的停留時間)。在第一和第二實施例的一個變型中，第一液體-固體分離可實施在熱水解與第二消化之間。能量增益在現(xiàn)有技術(shù)的一種技術(shù)中，如下使用在熱水解之后的消化期間產(chǎn)生的沼氣-將至少50%的所產(chǎn)生的沼氣饋入到鍋爐中以便產(chǎn)生水解所需的蒸汽；-將剩余沼氣饋入到與交流發(fā)電機(jī)相關(guān)聯(lián)的熱電聯(lián)產(chǎn)馬達(dá)中以便產(chǎn)生易于用于除了實施所述方法之外的其他用途的電力?？苫厥諄碜詿犭娐?lián)產(chǎn)馬達(dá)的排出氣體的熱以便產(chǎn)生熱水解所需要的蒸汽的一部分。這可使用以實施典型鍋爐產(chǎn)生蒸汽的沼氣共享減少到約35%到40%。也可回收熱電聯(lián)產(chǎn)馬達(dá)所釋放的熱以對產(chǎn)生蒸汽所需要的水進(jìn)行預(yù)加熱。這使實施用以典型鍋爐產(chǎn)生此蒸汽的沼氣共享減少到30%到35%。因此，現(xiàn)有技術(shù)的最佳實施能夠使用消化所產(chǎn)生的沼氣的65%到70%來產(chǎn)生有可能用于除了實施污泥處理方法之外的其他用途的能量。根據(jù)本發(fā)明，來自初級消化的消化產(chǎn)物僅含有初始污泥中所含有的干燥物質(zhì)的 60%到80%。此外，就相等干燥物質(zhì)含量來說，經(jīng)消化的污泥的粘性低于原始污泥的粘性。 這使得較易于增大在第一液體-固體分離步驟之后獲得的消化產(chǎn)物的干燥度。此舉產(chǎn)生如下結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明的熱水解所處理的污泥的量明顯小于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的熱水解所處理的量。由于用于水解的熱需求與待水解的干燥物質(zhì)的量成正比，所以實施本發(fā)明使這些熱需求減少30%到40%。此外，應(yīng)用本發(fā)明使在兩個消化操作期間形成的沼氣量增加多達(dá)20%，這取決于所采用的污泥的類型和其在消化池中的停留時間。此外，饋入水解構(gòu)件的消化產(chǎn)物的溫度等于約35°C或55°C，這取決于從中得到所述消化產(chǎn)物的消化過程為嗜溫的還是嗜熱的。最后，與現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)相比，應(yīng)用本發(fā)明使熱水解所需要的蒸汽需求減少約 40%到55%。因此，此需求可全部由從熱電聯(lián)產(chǎn)裝置的馬達(dá)的排出氣體回收的熱產(chǎn)生的蒸汽來滿足。因此，在消化操作期間產(chǎn)生的幾乎所有沼氣可能夠產(chǎn)生可用于除了簡單應(yīng)用污泥處理方法之外的其他用途的電能。然而，少量所產(chǎn)生的沼氣可用以產(chǎn)生用于起始處理的蒸汽。然而，如果在第一實施例中蒸汽需求不是全部以此方式來滿足，那么-可通過在分離構(gòu)件的出口端處與從水解反應(yīng)器的出口端處的水解污泥或從熱電聯(lián)產(chǎn)裝置的馬達(dá)的冷卻液體和機(jī)油或自所述兩者回收的熱產(chǎn)生的熱水混合來對饋入到水解反應(yīng)器中的消化產(chǎn)物進(jìn)行加熱；-可通過與從水解反應(yīng)器的出口端處的水解污泥回收的熱產(chǎn)生的熱水混合來對饋入第一消化池的污泥進(jìn)行加熱。此外，饋入到第二消化池中的污泥可與水混合以便獲得最佳干燥度以改善第二消化操作的執(zhí)行。在現(xiàn)有技術(shù)中，在消化池的入口端處的污泥的MIS濃度限于100到130g/l。實際上，污泥中所存在的氮在消化期間轉(zhuǎn)化為NH3, NH3為消化的抑制化合物。因此，有必要限定消化池的入口端處的污泥的MIS濃度，以便對消化進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)本發(fā)明的第一消化大致上減少了污泥中所含有的氮的量。由于對污泥進(jìn)行的熱水解傾向于降低其粘性，所以次級消化池的入口端處的污泥的MIS濃度可增加到110到160g/l。因此，這些污泥可與水混合以便達(dá)到類似的MIS濃度。然而，如果在第二實施例中蒸汽需求不是全部以此方式來滿足，那么-可通過在分離構(gòu)件的出口處與從水解反應(yīng)器的出口處的水解污泥或從熱電聯(lián)產(chǎn)裝置的馬達(dá)的冷卻液體和機(jī)油或從所述兩個元件回收的熱產(chǎn)生的熱水進(jìn)行混合來對饋入到水解反應(yīng)器中的消化產(chǎn)物進(jìn)行加熱；-可通過與從水解反應(yīng)器的出口端處的水解污泥上或熱電聯(lián)產(chǎn)裝置的馬達(dá)的冷卻液體和機(jī)油上或從所述兩者回收的熱產(chǎn)生的熱水進(jìn)行混合來對饋入到第一消化池的污泥進(jìn)行加熱。
權(quán)利要求
1.一種用于產(chǎn)生基本上不易腐爛的污泥和能量的方法，所述方法包含以下步驟(i)通過初級污泥消化獲得經(jīng)消化的污泥；( )通過對在所述步驟(i)獲得的所述經(jīng)消化的污泥進(jìn)行第一液體-固體分離而至少部分脫水，獲得第一含水流出物和經(jīng)消化的污泥(iii)通過對在所述步驟(ii)獲得的所述至少部分脫水的經(jīng)消化的污泥進(jìn)行熱水解而至少部分脫水和水解，獲得經(jīng)消化的污泥(iv)對在所述步驟(iii)獲得的所述至少部分脫水和水解的污泥進(jìn)行消化；其特征在于，所述過程進(jìn)一步包含用于回收在所述消化和所述初級消化期間形成的沼氣的步驟；以及用于從所述沼氣產(chǎn)生能量的步驟，其包含用于產(chǎn)生實施所述熱水解所需要的能量的子步驟和用于產(chǎn)生過剩能量的子步驟，所述沼氣全部用以產(chǎn)生電力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包含通過對在所述步驟(iv)獲得的所述污泥進(jìn)行第二液體-固體分離，獲得第二含水流出物和經(jīng)處理的污泥的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在1到20巴的壓力和120°C到180°C的溫度下，執(zhí)行所述熱水解20到120分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在等于飽和蒸氣壓力的壓力下，在165°C 的溫度下實行所述熱水解30分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述初級消化和/或所述消化屬于嗜溫厭氧型。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述初級消化和/或所述消化屬于嗜熱厭氧型。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在所述初級消化之前執(zhí)行用于對所述污泥進(jìn)行纖維分離的步驟。
8.一種用以實施根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一權(quán)利要求所述的方法的污泥處理設(shè)施，其特征在于，所述設(shè)施包含具有入口和出口的熱水解構(gòu)件(16、36)和用于對所述污泥進(jìn)行消化的構(gòu)件(10、11、30)，所述設(shè)施的特征在于，所述消化構(gòu)件(10、11、30)與用于引入污泥的構(gòu)件(12、31)連通，所述水解構(gòu)件(16、36)的所述入口和所述出口與所述消化構(gòu)件(10、11、 30)連通；且所述設(shè)施的特征在于，其包含放置于所述消化構(gòu)件(10、11、30)的出口處的第一液體-固體分離構(gòu)件(13、33)以及用于回收來自所述消化構(gòu)件(10、11、30)的沼氣的構(gòu)件 (20,28)；所述消化構(gòu)件連接到沼氣回收構(gòu)件，所述沼氣回收構(gòu)件包括連接到用于產(chǎn)生蒸汽和電力的構(gòu)件的收集器00、38)，所述用于產(chǎn)生蒸汽和電力的構(gòu)件包含連接到產(chǎn)生電力的交流發(fā)電機(jī)的熱電聯(lián)產(chǎn)馬達(dá)01、39)，所述熱電聯(lián)產(chǎn)馬達(dá)01、39)的排氣線(22、40)連通產(chǎn)生蒸汽的空氣-水熱交換器03、41)的入口以及用以將蒸汽傳送到所述熱水解構(gòu)件(16、36)的管道(27、45)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)施，其特征在于，所述消化構(gòu)件包含消化池(30)，所述消化池(30)具有至少一個入口和一個出口，所述出口與所述水解構(gòu)件(36)的所述入口連通且所述入口與所述水解構(gòu)件(36)的所述出口連通。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)施，其特征在于，所述消化包含初級消化池(10)和次級消化池(11)，所述初級消化池(10)和所述次級消化池(11)各自具有入口和出口，所述初級消化池(10)的所述入口與所述用于引入污泥的構(gòu)件(1 連通，所述初級消化池(10)的所述出口與所述水解構(gòu)件(16)的所述入口連通，所述次級消化池(11)的所述入口與所述水解構(gòu)件(16)的所述出口連通。
11.根據(jù)權(quán)利要求8到10中任一權(quán)利要求所述的設(shè)施，其特征在于，所述第一液體-固體分離構(gòu)件(13)經(jīng)配置以使得有可能達(dá)到等于或大于12%的干燥度。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的設(shè)施，其特征在于，所述設(shè)施包含放置于所述次級消化池(11)的所述出口處的第二液體-固體分離構(gòu)件(17)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的設(shè)施，其特征在于，所述設(shè)施包含放置于所述消化池 (30)或所述初級消化池(10)的上游的纖維分離構(gòu)件08、46)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生不易腐爛的污泥和能量的方法，其中所述方法包括以下步驟(i)借助于初級污泥消化產(chǎn)生經(jīng)消化的污泥；(ii)產(chǎn)生第一含水流出物和經(jīng)消化的污泥，其通過對在步驟(i)中產(chǎn)生的所述經(jīng)消化的污泥進(jìn)行第一液體-固體分離而至少部分脫水；(iii)產(chǎn)生經(jīng)消化的污泥，其通過對在步驟(ii)中產(chǎn)生的所述至少部分脫水的經(jīng)消化的污泥進(jìn)行熱水解而至少部分脫水和水解；(iv)對在步驟(iii)中產(chǎn)生的所述至少部分脫水和水解的經(jīng)消化的污泥進(jìn)行消化；其中所述方法進(jìn)一步包括回收在所述消化和所述初級消化期間形成的沼氣的步驟以及從所述沼氣產(chǎn)生能量的步驟，所述從所述沼氣產(chǎn)生能量的步驟包括產(chǎn)生用于實施所述熱水解所需要的能量的第一子步驟和產(chǎn)生過量能量的子步驟，所述沼氣全部用以產(chǎn)生電力。
文檔編號C02F11/08GK102361828SQ201080010767
公開日2012年2月22日 申請日期2010年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日
發(fā)明者戴爾芬·那瓦為-朗薩德, 斯蒂芬·德萊里, 邁克爾·科透 申請人:威立雅水務(wù)技術(shù)支持公司