一種基于熱水解技術(shù)的污泥脫水系統(tǒng)及工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于熱水解技術(shù)的污泥脫水系統(tǒng)及工藝，包括均質(zhì)漿化單元、水熱單元、閃蒸反應(yīng)器、余熱回收單元和脫水機(jī)；通過(guò)均質(zhì)漿化使污泥在進(jìn)泵之前粘度降低，方便輸運(yùn)；污泥儲(chǔ)罐采用先切碎后定量輸運(yùn)的方式提高均質(zhì)效率；稀釋液采用污泥脫水后濾液，稀釋液和閃蒸蒸汽是在引射器中混合的，混合效率高；均質(zhì)漿化過(guò)程中產(chǎn)生的廢蒸汽通入污泥稀釋液管道中進(jìn)行吸收；水熱單元有多種形式，可以間歇式或連續(xù)式運(yùn)行，反應(yīng)參數(shù)，特別是反應(yīng)時(shí)間可以有效保證；閃蒸蒸汽進(jìn)入均質(zhì)漿化單元中加熱污泥，閃蒸污泥進(jìn)入余熱回收單元冷卻后再脫水；余熱回收單元中鍋爐給水回收了部分閃蒸污泥的熱量；該系統(tǒng)/工藝總體能量梯級(jí)利用，系統(tǒng)不易堵塞，可靠性高。
【專利說(shuō)明】—種基于熱水解技術(shù)的污泥脫水系統(tǒng)及工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及污泥處理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種城市污泥脫水系統(tǒng)及工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]城市污泥是城鎮(zhèn)污水處理過(guò)程中的副產(chǎn)物，是對(duì)采用常規(guī)方法處理城市污水所產(chǎn)生的少量沉淀物、顆粒物和漂浮物等物質(zhì)的統(tǒng)稱。其主要具有以下幾個(gè)特點(diǎn):
[0003](I)產(chǎn)量大，無(wú)害化率低:污泥年產(chǎn)量為2800萬(wàn)噸(含水率80%，2011年)，3/4未有效處理。
[0004](2)含水率高，水分難以脫除:傳統(tǒng)污泥機(jī)械脫水方式僅能將污泥含水率降低到
80%左右。
[0005](3)有害性和有用性:城市污泥存在多種有機(jī)污染物和重金屬，直接排放對(duì)環(huán)境有害，但是其熱值高(7500~15000kJ/kg干污泥)，可以資源化利用。
[0006]目前，堆肥、填埋和焚燒是污泥處置常用的方法，這些方法都對(duì)污泥的含水率有一定要求。例如污泥填埋含水率需要低于60%，污泥堆肥需要添加膨松劑調(diào)整至含水率50%左右，污泥焚燒需要將污泥的含水率降低到30%左右。因此，含水率80%左右的濕污泥需要進(jìn)一步的脫水處理。
[0007]污泥進(jìn)一步的脫水可以采用熱干化方法，該方法可以將污泥的含水率降低到50%以下，減容效果好，產(chǎn)品穩(wěn)定。但是該方法技術(shù)要求高，管理較復(fù)雜，耗費(fèi)大量能源，處理成本較高。污泥熱干化法中蒸發(fā)每噸水需要消耗887025kcal的熱量，合熱值為8300kcal的天然氣107m3。如濕污泥的水分按80%，干化到10%，則每噸干污泥大約需消耗428m3的天然氣及300kW.h的電力，則每噸干污泥的干化成本達(dá)到1144.9元(不計(jì)人員工資，設(shè)備折舊等)。這就存在建的起，用不起問(wèn)題。因此，急需一種經(jīng)濟(jì)的方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)熱干化法。
[0008]污泥水熱處理技術(shù)是將污泥加熱，在一定溫度和壓力下使污泥中的粘性有機(jī)物水解，破壞污泥的膠體結(jié)構(gòu)，改善脫水性能和厭氧消化性能的技術(shù)，也稱熱調(diào)質(zhì)。水熱處理技術(shù)按照處理過(guò)程中是否加入氧化劑，把水熱處理分成熱水解和濕式氧化兩種。熱水解沒有通入氧化劑，而濕式氧化需要向反應(yīng)器內(nèi)通入氧化劑。
[0009]污泥熱水解技術(shù)可以進(jìn)一步高效經(jīng)濟(jì)地降低污泥的含水率，該技術(shù)是基于細(xì)胞破壁原理，可以低能耗、高效率地實(shí)現(xiàn)污泥的脫水干化。但是，傳統(tǒng)熱水解脫水工藝系統(tǒng)容易堵塞，且減量化效果不明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種基于熱水解技術(shù)的污泥脫水系統(tǒng)及工藝，該污泥脫水系統(tǒng)/工藝可以有效降低脫水后污泥的含水率，從而達(dá)到減量化的要求，且系統(tǒng)不易堵塞。
[0011]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0012] 一種基于熱水解技術(shù)的污泥脫水系統(tǒng)，包括均質(zhì)漿化單元、水熱單元、閃蒸反應(yīng)器、余熱回收單元和脫水機(jī)；[0013]均質(zhì)漿化單元包括污泥儲(chǔ)罐、污泥均質(zhì)器和第一單螺桿泵；污泥儲(chǔ)罐下部連接污泥均質(zhì)器下部的污泥入口端；污泥均質(zhì)器上部的污泥出口端通過(guò)第一單螺桿泵連接水熱單元的入口端；
[0014]水熱單元的出口端連接閃蒸反應(yīng)器上部的入口端，閃蒸反應(yīng)器下部的閃蒸污泥出口端連接余熱回收單元的入口；
[0015]余熱回收單元的出口連接脫水機(jī)；脫水機(jī)的脫水濾液輸出管道連接第一低壓變頻泵的入口端，第一低壓變頻泵的出口端連接引射器的引射流體入口端；閃蒸反應(yīng)器的閃蒸蒸汽出口連接引射器的被引射流體入口端，引射器的出口連接污泥均質(zhì)器下部的引射混合物入口端，污泥均質(zhì)器上部的廢蒸汽出口端連接脫水機(jī)的污泥稀釋液輸出管道。本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:閃蒸反應(yīng)器閃蒸污泥出口端連接第二單螺桿泵的入口端，第二單螺桿泵的出口端連接換熱器的殼側(cè)入口端；鍋爐給水管道和冷卻塔的冷卻水出口連接第二低壓變頻泵的入口端，第二低壓變頻泵的出口端連接換熱器的管側(cè)入口端；換熱器管側(cè)出口端一分為二，分別連接加熱爐的入口端和冷卻塔的入口端；換熱器殼側(cè)出口端連接脫水機(jī)。
[0016]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:污泥儲(chǔ)罐設(shè)置在污泥均質(zhì)器的上方；污泥均質(zhì)器設(shè)置在第一單螺桿泵的上方。
[0017]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:水熱單元為間歇式水熱單元或連續(xù)式水熱單元；
[0018]所述間歇式水熱單元包括水熱蒸汽加熱器、第一間歇式水熱反應(yīng)器和第二間歇式水熱反應(yīng)器；第一單螺桿泵的出口連接水熱蒸汽加熱器下部污泥入口端，加熱爐的水熱蒸汽出口端連接水熱蒸汽加熱器下部的水熱蒸汽入口端，水熱蒸汽加熱器上部出口端連接并聯(lián)的第一間歇式水熱反應(yīng)器和第二間歇式水熱反應(yīng)器，其中第一間歇式水熱反應(yīng)器和第二間歇式水熱反應(yīng)器并聯(lián)；第一間歇式水熱反應(yīng)器和第二間歇式水熱反應(yīng)器的入口端和出口端均設(shè)有電動(dòng)截止閥；第一間歇式水熱反應(yīng)器和第二間歇式水熱反應(yīng)器的出口端均連接閃蒸反應(yīng)器上部的入口端；
[0019]所述連續(xù)式水熱單元包括連續(xù)式水熱反應(yīng)器，連續(xù)式水熱反應(yīng)器為輻流式水熱反應(yīng)器或塔式水熱反應(yīng)器；
[0020]輻流式水熱反應(yīng)器是一個(gè)高徑比小于I的容器；包括內(nèi)筒、導(dǎo)流筒、外筒、內(nèi)筒攪拌器和筒壁，內(nèi)筒攪拌器設(shè)置于內(nèi)筒內(nèi)部，導(dǎo)流筒設(shè)置于內(nèi)筒外部，外筒設(shè)置于筒壁內(nèi)周；第一單螺桿泵的出口和加熱爐的水熱蒸汽出口連接內(nèi)筒下部入口管，外筒和筒壁之間環(huán)形空間下部的出口連接閃蒸反應(yīng)器上部的入口端；
[0021]塔式水熱反應(yīng)器是一個(gè)下進(jìn)上出高徑比大于2的容器；塔式水熱反應(yīng)器下部采用有軸向力的攪拌器，上部采用無(wú)軸向力的攪拌器；第一單螺桿泵的出口和加熱爐的水熱蒸汽出口連接塔式水熱反應(yīng)器下部入口 ；塔式水熱反應(yīng)器上部出口連接閃蒸反應(yīng)器上部的入口端。
[0022]一種基于熱水解技術(shù)的污泥脫水工藝，包括以下步驟:
[0023] I)機(jī)械脫水污泥在污泥儲(chǔ)罐中儲(chǔ)存的同時(shí)，污泥儲(chǔ)罐中的強(qiáng)剪切力攪拌器對(duì)污泥進(jìn)行切碎，切碎后的小顆粒污泥通過(guò)污泥儲(chǔ)罐下部的絞龍定量輸入到污泥均質(zhì)器下部的污泥入口端，經(jīng)過(guò)污泥均質(zhì)器處理的污泥通過(guò)污泥均質(zhì)器上部的污泥出口端輸入第一單螺桿泵，經(jīng)過(guò)第一單螺桿泵處理的污泥進(jìn)入水熱單元；脫水機(jī)出來(lái)的部分脫水濾液作為稀釋液通過(guò)第一低壓變頻泵進(jìn)入引射器中引射閃蒸蒸汽，引射后混合流體進(jìn)入污泥均質(zhì)器中和污泥儲(chǔ)罐輸入的污泥進(jìn)行均質(zhì)漿化，污泥均質(zhì)器中設(shè)有攪拌器；污泥均質(zhì)器產(chǎn)生的廢蒸汽通入脫水機(jī)出來(lái)的污泥稀釋液管道中進(jìn)行吸收；
[0024]2)余熱回收單元中的水熱蒸汽進(jìn)入水熱單元對(duì)污泥進(jìn)行加熱，在加熱過(guò)程中，污泥中的微生物絮體解散，微生物細(xì)胞破裂，污泥中的有機(jī)物水解進(jìn)而降低了污泥的黏度，降低了黏性物質(zhì)對(duì)水的束縛能力；
[0025]3)水熱單元出來(lái)的水熱污泥從閃蒸反應(yīng)器的上部進(jìn)入，通過(guò)閃蒸反應(yīng)器內(nèi)部的擴(kuò)容和入口管出的節(jié)流降壓，水熱污泥發(fā)生閃蒸，閃蒸后吸熱，水熱污泥溫度降低，最后產(chǎn)生閃蒸蒸汽和閃蒸污泥，其中閃蒸蒸汽進(jìn)入引射器中，閃蒸污泥進(jìn)入余熱回收單元中；
[0026]4)余熱回收單元包括加熱爐、冷卻塔、第二低壓變頻泵、第二單螺桿泵和換熱器；鍋爐給水和冷卻塔出來(lái)的循環(huán)冷卻水首先進(jìn)入第二低壓變頻泵升壓，然后和經(jīng)第二單螺桿泵升壓的閃蒸污泥在換熱器中換熱；換熱器出口流體分為兩股，一股作為循環(huán)冷卻水，另一股作為鍋爐進(jìn)水；換熱器出口作為循環(huán)冷卻水的那股流體進(jìn)入冷卻塔中冷卻，換熱后的冷卻污泥進(jìn)入脫水機(jī)進(jìn)行脫水，換熱器出口作為鍋爐進(jìn)水的那股流體進(jìn)入加熱爐中加熱產(chǎn)生水熱蒸汽為水熱單元提供熱量；[0027]5)脫水后的脫水泥餅外運(yùn)，脫水濾液一部分用來(lái)進(jìn)入均質(zhì)漿化單元的引射器中，剩余脫水濾液返回污水處理廠處理。
[0028]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:步驟I)中機(jī)械脫水污泥的含水率為80%，粘度為50，OOOmPa.s到150，OOOmPa.s ;第一單螺桿泵出來(lái)的污泥含水率為84%~85%，溫度為90。。~100 °C，粘度小于 8000mPa.s ；
[0029]水熱單元出來(lái)的污泥含水率為86%~88%，溫度為170°C~180 °C，粘度小于IOOmPa.S。
[0030]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:稀釋液在低壓變頻泵的作用下進(jìn)入所述引射器噴嘴，引射周圍的閃蒸蒸汽，兩股流體在引射的過(guò)程中進(jìn)行充分混合。
[0031]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:所述水熱單元為間歇式水熱單元；所述間歇式水熱單元包括污泥水熱蒸汽加熱器、第一間歇式水熱反應(yīng)器和第二間歇式水熱反應(yīng)器；第一單螺桿泵出來(lái)的污泥從下部進(jìn)入水熱蒸汽加熱器進(jìn)行快速攪拌和加熱，加熱到熱水解后從上部出來(lái)進(jìn)入第一間歇式水熱反應(yīng)器使污泥在第一間歇式水熱反應(yīng)器中反應(yīng)，同時(shí)，將第二間歇式水熱反應(yīng)器中的污泥通過(guò)壓差向閃蒸反應(yīng)器中排出，待第一間歇式水熱反應(yīng)器達(dá)到反應(yīng)時(shí)間后，第一間歇式水熱反應(yīng)器開始排泥，而第二間歇式水熱反應(yīng)器開始進(jìn)泥和反應(yīng)，如此循環(huán)。
[0032]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:所述水熱單元為輻流式水熱反應(yīng)器或塔式水熱反應(yīng)器；
[0033]輻流式水熱反應(yīng)器包括內(nèi)筒、導(dǎo)流筒、外筒、內(nèi)筒攪拌器和筒壁，均質(zhì)漿化污泥和加熱爐出來(lái)的水熱蒸汽在內(nèi)筒下部入口管進(jìn)入，然后在內(nèi)筒攪拌器的作用下達(dá)到反應(yīng)參數(shù)，粘度降低，溢流進(jìn)入導(dǎo)流筒，從導(dǎo)流筒下部的出口進(jìn)入外筒大空間內(nèi)，輻射式的向外流動(dòng)，最后水熱反應(yīng)后的污泥進(jìn)入外筒和筒壁之間的環(huán)形空間匯集后經(jīng)下部的出口流出；
[0034]所述塔式水熱反應(yīng)器下進(jìn)上出，塔式水熱反應(yīng)器下部采用有軸向力的強(qiáng)力攪拌器，塔式水熱反應(yīng)器上部采用無(wú)軸向力的攪拌器；均質(zhì)漿化污泥和加熱爐出來(lái)的水熱蒸汽從塔式水熱反應(yīng)器下部進(jìn)入，在有軸向力的強(qiáng)力攪拌器的作用下循環(huán)攪拌達(dá)到反應(yīng)參數(shù)后，隨著不斷進(jìn)入塔式水熱反應(yīng)器下部空間的均質(zhì)漿化污泥的推動(dòng)作用，達(dá)到反應(yīng)參數(shù)的污泥進(jìn)入塔式水熱反應(yīng)器上部，最終污泥在塔式水熱反應(yīng)器上部出口流出。
[0035]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:所述換熱器為套管式換熱器、板式換熱器、螺旋板式換熱器或熱管式換熱器；所述脫水機(jī)為板框壓濾機(jī)、帶式壓濾機(jī)、離心機(jī)、箱式壓濾機(jī)或者隔膜壓濾機(jī)。
[0036]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0037]1、本發(fā)明在污泥進(jìn)入第一單螺桿泵之前先對(duì)其進(jìn)行了均質(zhì)，粘度顯著降低，方便輸運(yùn)。污泥儲(chǔ)罐、污泥均質(zhì)器和第一單螺桿泵高度布置上逐漸降低，因此均質(zhì)漿化單元輸運(yùn)可靠，不易堵塞。均質(zhì)漿化單元中污泥儲(chǔ)罐采用先切碎后絞龍輸運(yùn)的方式保證定量進(jìn)入污泥均質(zhì)的污泥都為小顆粒，提高均質(zhì)效率。均質(zhì)漿化單元中稀釋液采用污泥脫水后濾液，一方面可以減少脫水濾液的處理量，節(jié)約系統(tǒng)用水，另一方面可以回收脫水濾液的熱量。均質(zhì)漿化單元中稀釋液和閃蒸蒸汽是在引射器中混合的，由于引射作用，混合效率較高，且能解決閃蒸蒸汽壓力較低，不能直接進(jìn)入污泥均質(zhì)器的問(wèn)題。引射混合物再一起進(jìn)入污泥均質(zhì)器中和污泥進(jìn)行均質(zhì)漿化。均質(zhì)漿化過(guò)程中產(chǎn)生的廢蒸汽再通入稀釋液管道中進(jìn)行吸收，可以避免進(jìn)入大氣造成異味，同時(shí)能在一定程度上進(jìn)一步預(yù)熱稀釋液。
[0038]2、本發(fā)明的水熱單元有多種形式，可以間歇式運(yùn)行，也可以連續(xù)式運(yùn)行。對(duì)于間歇式水熱單元，水熱蒸汽加熱器下進(jìn)上出可以保證加熱時(shí)間，使得污泥有足夠時(shí)間達(dá)到最佳反應(yīng)參數(shù)。對(duì)于連續(xù)式水熱單元，可以采用輻流式水熱反應(yīng)器或者塔式水熱反應(yīng)器，這兩種反應(yīng)器都集加熱和反應(yīng)為一體，其中輻流式水熱反應(yīng)器隨著流動(dòng)半徑的增大，污泥流速降低，因此反應(yīng)時(shí)間可以有效保證；而塔式水熱反應(yīng)器具有大的高徑比，下進(jìn)上出，且上部采用僅有軸向力的攪拌器，這樣上部污泥僅能靠下部污泥的推力流向出口，因此反應(yīng)時(shí)間可以有效保證。
[0039]3、本發(fā)明的余熱回收單元采用鍋爐給水回收了閃蒸污泥的部分熱量，從而可以節(jié)約加熱爐的燃料量。余熱回收單元中，換熱器兩側(cè)流體的粘度都較低，因此換熱器不易堵塞。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0040]圖1為本發(fā)明的基于熱水解技術(shù)的污泥脫水工藝流程圖；
[0041]圖2為本發(fā)明的間歇式水熱單元示意圖；
[0042]圖3為本發(fā)明的輻流式水熱反應(yīng)器示意圖；
[0043]圖4為本發(fā)明的塔式水熱反應(yīng)器示意圖。
[0044]圖中:1、污泥儲(chǔ)罐，2、污泥均質(zhì)器，3、水熱單元，4、閃蒸反應(yīng)器，5、換熱器，6、脫水機(jī)，7、冷卻塔，8、加熱爐，9、引射器，101、第一單螺桿泵，102、第二單螺桿泵，111、第一低壓變頻泵，112、第二低壓變頻泵，12、水熱蒸汽加熱器，13、間歇式水熱單元，131、第一間歇式水熱反應(yīng)器，132、第二間歇式水熱反應(yīng)器，14、輻流式水熱反應(yīng)器，141、輻流式水熱反應(yīng)器內(nèi)筒，142、輻流式水熱反應(yīng)器導(dǎo)流筒，143、輻流式水熱反應(yīng)器外筒，144、內(nèi)筒攪拌器；145、輻流式水熱反應(yīng)器筒壁；15、塔式水熱反應(yīng)器，151、塔式水熱反應(yīng)器下部有軸向力強(qiáng)力攪拌器，152、塔式水熱反應(yīng)器上部無(wú)軸向力攪拌器。
[0045] 圖1中的圖例和儀表代碼含義見表1[0046]表1
【權(quán)利要求】
1.一種基于熱水解技術(shù)的污泥脫水系統(tǒng)，其特征在于，包括均質(zhì)漿化單元、水熱單元、閃蒸反應(yīng)器、余熱回收單元和脫水機(jī)； 均質(zhì)漿化單元包括污泥儲(chǔ)罐(I )、污泥均質(zhì)器(2)和第一單螺桿泵(101);污泥儲(chǔ)罐(I)下部連接污泥均質(zhì)器(2)下部的污泥入口端；污泥均質(zhì)器(2)上部的污泥出口端通過(guò)第一單螺桿泵(101)連接水熱單元(3)的入口端； 水熱單元(3)的出口端連接閃蒸反應(yīng)器(4)上部的入口端，閃蒸反應(yīng)器(4)下部的閃蒸污泥出口端連接余熱回收單元的入口 ； 余熱回收單元的出口連接脫水機(jī)(6);脫水機(jī)(6)的脫水濾液輸出管道連接第一低壓變頻泵(111)的入口端，第一低壓變頻泵(111)的出口端連接引射器(9)的引射流體入口端；閃蒸反應(yīng)器(4)的閃蒸蒸汽出口連接引射器(9)的被引射流體入口端，引射器(9)的出口連接污泥均質(zhì)器(2)下部的引射混合物入口端，污泥均質(zhì)器(2)上部的廢蒸汽出口端連接脫水機(jī)(6)的污泥稀釋液輸出管道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于熱水解技術(shù)的污泥脫水系統(tǒng)，其特征在于，閃蒸反應(yīng)器(4)閃蒸污泥出口端連接第二單螺桿泵(102)的入口端，第二單螺桿泵(102)的出口端連接換熱器(5)的殼側(cè)入口端；鍋爐給水管道和冷卻塔(7)的冷卻水出口連接第二低壓變頻泵(112)的入口端，第二低壓變頻泵(112)的出口端連接換熱器(5)的管側(cè)入口端；換熱器(5)管側(cè)出口端一分為二，分別連接加熱爐(8)的入口端和冷卻塔(7)的入口端；換熱器(5 )殼側(cè)出口端連接脫水機(jī)(6 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于熱水解技術(shù)的污泥脫水系統(tǒng)，其特征在于，污泥儲(chǔ)罐(I)設(shè)置在污泥均質(zhì)器(2)的上方；污泥均質(zhì)器(2)設(shè)置在第一單螺桿泵(101)的上方。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于熱水解技術(shù)的污泥脫水系統(tǒng)，其特征在于，水熱單元(3)為間歇式水熱單元(13)或連續(xù)式水熱單元； 所述間歇式水熱單元(13)包括水熱蒸汽加熱器(12)、第一間歇式水熱反應(yīng)器(131)和第二間歇式水熱反應(yīng)器(132);第一單螺桿泵(101)的出口連接水熱蒸汽加熱器(12)下部污泥入口端，加熱爐(8 )的水熱蒸汽出口端連接水熱蒸汽加熱器(12 )下部的水熱蒸汽入口端，水熱蒸汽加熱器(12)上部出口端連接并聯(lián)的第一間歇式水熱反應(yīng)器(131)和第二間歇式水熱反應(yīng)器(132)，其中第一間歇式水熱反應(yīng)器(131)和第二間歇式水熱反應(yīng)器(132)并聯(lián)；第一間歇式水熱反應(yīng)器(131)和第二間歇式水熱反應(yīng)器(132)的入口端和出口端均設(shè)有電動(dòng)截止閥；第一間歇式水熱反應(yīng)器(131)和第二間歇式水熱反應(yīng)器(132)的出口端均連接閃蒸反應(yīng)器(4)上部的入口端； 所述連續(xù)式水熱單元包括連續(xù)式水熱反應(yīng)器，連續(xù)式水熱反應(yīng)器為輻流式水熱反應(yīng)器(14)或塔式水熱反應(yīng)器(15)； 輻流式水熱反應(yīng)器(14)是一個(gè)高徑比小于I的容器；包括內(nèi)筒(141)、導(dǎo)流筒(142)、外筒(143)、內(nèi)筒攪拌器(144)和筒壁(145)，內(nèi)筒攪拌器(144)設(shè)置于內(nèi)筒(141)內(nèi)部，導(dǎo)流筒(142)設(shè)置于內(nèi)筒(141)外部，外筒(143)設(shè)置于筒壁(145)的內(nèi)周；第一單螺桿泵(101)的出口和加熱爐(8)的水熱蒸汽出口連接內(nèi)筒(141)下部入口管，外筒(143)和筒壁(145)之間環(huán)形空間下部的出口連接閃蒸反應(yīng)器(4)上部的入口端； 塔式水熱反應(yīng)器(15)是一個(gè)下進(jìn)上出高徑比大于2的容器；塔式水熱反應(yīng)器(15)下部采用有軸向力的攪拌器(151)，上部采用無(wú)軸向力的攪拌器(152);第一單螺桿泵(101)的出口和加熱爐(8 )的水熱蒸汽出口連接塔式水熱反應(yīng)器(15 )下部入口 ；塔式水熱反應(yīng)器(15)上部出口連接閃蒸反應(yīng)器(4)上部的入口端。
5.一種基于熱水解技術(shù)的污泥脫水工藝，其特征在于，包括以下步驟:1)機(jī)械脫水污泥在污泥儲(chǔ)罐(I)中儲(chǔ)存的同時(shí)，污泥儲(chǔ)罐(I)中的強(qiáng)剪切力攪拌器對(duì)污泥進(jìn)行切碎，切碎后的小顆粒污泥通過(guò)污泥儲(chǔ)罐(I)下部的絞龍定量輸入到污泥均質(zhì)器(2)下部的污泥入口端，經(jīng)過(guò)污泥均質(zhì)器(2)處理的污泥通過(guò)污泥均質(zhì)器(2)上部的污泥出口端輸入第一單螺桿泵(101)，經(jīng)過(guò)第一單螺桿泵(101)處理的污泥進(jìn)入水熱單元(3);脫水機(jī)(6)出來(lái)的部分脫水濾液作為稀釋液通過(guò)第一低壓變頻泵(111)進(jìn)入引射器(9)中引射閃蒸蒸汽，引射后混合流體進(jìn)入污泥均質(zhì)器(2)中和污泥儲(chǔ)罐(I)輸入的污泥進(jìn)行均質(zhì)漿化，污泥均質(zhì)器(2)中設(shè)有攪拌器；污泥均質(zhì)器(2)產(chǎn)生的廢蒸汽通入脫水機(jī)(6)出來(lái)的污泥稀釋液管道中進(jìn)行吸收； 2)余熱回收單元中的水熱蒸汽進(jìn)入水熱單元(3)對(duì)污泥進(jìn)行加熱，在加熱過(guò)程中，污泥中的微生物絮體解散，微生物細(xì)胞破裂，污泥中的有機(jī)物水解進(jìn)而降低了污泥的黏度，降低了黏性物質(zhì)對(duì)水的束縛能力； 3)水熱單元(3)出來(lái)的水熱污泥從閃蒸反應(yīng)器(4)的上部進(jìn)入，通過(guò)閃蒸反應(yīng)器(4)內(nèi)部的擴(kuò)容和入口管出的節(jié)流降壓，水熱污泥發(fā)生閃蒸，閃蒸后吸熱，水熱污泥溫度降低，最后產(chǎn)生閃蒸蒸汽和閃蒸污泥，其中閃蒸蒸汽進(jìn)入引射器(9)中，閃蒸污泥進(jìn)入余熱回收單元中； 4)余熱回收單元 包括加熱爐(8)、冷卻塔(7)、第二低壓變頻泵(112)、第二單螺桿泵(102)和換熱器(5);鍋爐給水和冷卻塔(7)出來(lái)的循環(huán)冷卻水首先進(jìn)入第二低壓變頻泵(112)升壓，然后和經(jīng)第二單螺桿泵(102)升壓的閃蒸污泥在換熱器(5)中換熱；換熱器(5)出口流體分為兩股，一股作為循環(huán)冷卻水，另一股作為鍋爐進(jìn)水；換熱器(5)出口作為循環(huán)冷卻水的那股流體進(jìn)入冷卻塔(7)中冷卻，換熱后的冷卻污泥進(jìn)入脫水機(jī)(6)進(jìn)行脫水，換熱器(5)出口作為鍋爐進(jìn)水的那股流體進(jìn)入加熱爐(8)中加熱產(chǎn)生水熱蒸汽為水熱單元提供熱量； 5)脫水后的脫水泥餅外運(yùn)，脫水濾液一部分用來(lái)進(jìn)入均質(zhì)漿化單元的引射器(9)中，剩余脫水濾液返回污水處理廠處理。
6.根據(jù)權(quán)力要求5所述的工藝，其特征在于，步驟I)中機(jī)械脫水污泥的含水率為80%，粘度為50，OOOmPa.s到150，OOOmPa.s ;第一單螺桿泵(101)出來(lái)的污泥含水率為84%~85%，溫度為90。。~100°C，粘度小于8000mPa.s ； 水熱單元(3)出來(lái)的污泥含水率為86%~88%，溫度為170°C~180°C，粘度小于IOOmPa.S。
7.根據(jù)權(quán)力要求5所述的工藝，其特征在于，稀釋液在低壓變頻泵的作用下進(jìn)入所述引射器噴嘴，引射周圍的閃蒸蒸汽，兩股流體在引射的過(guò)程中進(jìn)行充分混合。
8.根據(jù)權(quán)力要求5所述的工藝，其特征在于，所述水熱單元(3)為間歇式水熱單元；所述間歇式水熱單元包括污泥水熱蒸汽加熱器、第一間歇式水熱反應(yīng)器和第二間歇式水熱反應(yīng)器；第一單螺桿泵(101)出來(lái)的污泥從下部進(jìn)入水熱蒸汽加熱器進(jìn)行快速攪拌和加熱，加熱到熱水解后從上部出來(lái)進(jìn)入第一間歇式水熱反應(yīng)器使污泥在第一間歇式水熱反應(yīng)器中反應(yīng)，同時(shí)，將第二間歇式水熱反應(yīng)器中的污泥通過(guò)壓差向閃蒸反應(yīng)器中排出，待第一間歇式水熱反應(yīng)器達(dá)到反應(yīng)時(shí)間后，第一間歇式水熱反應(yīng)器開始排泥，而第二間歇式水熱反應(yīng)器開始進(jìn)泥和反應(yīng)，如此循環(huán)。
9.根據(jù)權(quán)力要求5所述的工藝，其特征在于，所述水熱單元(3)為輻流式水熱反應(yīng)器或塔式水熱反應(yīng)器； 輻流式水熱反應(yīng)器包括內(nèi)筒、導(dǎo)流筒、外筒、內(nèi)筒攪拌器和筒壁，均質(zhì)漿化污泥和加熱爐出來(lái)的水熱蒸汽在內(nèi)筒下部入口管進(jìn)入，然后在內(nèi)筒攪拌器的作用下達(dá)到反應(yīng)參數(shù)，粘度降低，溢流進(jìn)入導(dǎo)流筒，從導(dǎo)流筒下部的出口進(jìn)入外筒大空間內(nèi)，輻射式的向外流動(dòng)，最后水熱反應(yīng)后的污泥進(jìn)入外筒和筒壁之間的環(huán)形空間匯集后經(jīng)下部的出口流出； 所述塔式水熱反應(yīng)器下進(jìn)上出，塔式水熱反應(yīng)器下部采用有軸向力的強(qiáng)力攪拌器，塔式水熱反應(yīng)器上部采用無(wú)軸向力的攪拌器；均質(zhì)漿化污泥和加熱爐出來(lái)的水熱蒸汽從塔式水熱反應(yīng)器下部進(jìn)入，在有軸向力的強(qiáng)力攪拌器的作用下循環(huán)攪拌達(dá)到反應(yīng)參數(shù)后，隨著不斷進(jìn)入塔式水熱反應(yīng)器下部空間的均質(zhì)漿化污泥的推動(dòng)作用，達(dá)到反應(yīng)參數(shù)的污泥進(jìn)入塔式水熱反應(yīng)器上部，最終污泥在塔式水熱反應(yīng)器上部出口流出。
10.根據(jù)權(quán)力要求5所述的工藝，其特征在于，所述換熱器為套管式換熱器、板式換熱器、螺旋板式換熱器或熱管式換熱器；所述脫水機(jī)為板框壓濾機(jī)、帶式壓濾機(jī)、離心機(jī)、箱式壓濾機(jī)或者隔 膜壓濾機(jī)。
【文檔編號(hào)】C02F11/10GK103936251SQ201410133537
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月3日
【發(fā)明者】王樹眾, 錢黎黎, 唐興穎, 孫盼盼 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué), 西安市萬(wàn)豐能源環(huán)?？萍加邢薰?br>