基于中壓熱蒸汽的連續(xù)流污泥厭氧消化預(yù)處理裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于污泥及餐廚垃圾處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于中壓熱蒸汽的連續(xù)流厭氧消化預(yù)處理裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]厭氧消化技術(shù)能夠有效實(shí)現(xiàn)污泥或餐廚垃圾的穩(wěn)定化、減量化、無害化與資源化，我國(guó)規(guī)定，10萬噸/天以上規(guī)模的污水處理廠應(yīng)建立污泥處理設(shè)施。厭氧消化由于可回收能源，在當(dāng)今許多國(guó)家得到了廣泛的應(yīng)用，厭氧消化過程分為4個(gè)階段:水解階段、發(fā)酵階段、產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段。其中水解階段是復(fù)雜非溶解性聚合物轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單溶解性單體和二聚體的過程，對(duì)于含固量高的固體廢物的厭氧消化，生物水解是整個(gè)過程的限速階段，所以厭氧消化一般需要較長(zhǎng)的停留時(shí)間和較大的消化池，以污泥為例，污泥主要是由微生物構(gòu)成，進(jìn)行厭氧消化所需的基質(zhì)包含在細(xì)胞膜內(nèi)，因此只有打破細(xì)胞壁(膜)將這些有機(jī)質(zhì)釋放出來，厭氧消化才能利用這部分有機(jī)質(zhì)，而破壁的過程是在水解階段完成，破壁的快慢直接制約著厭氧消化的效率和效果。
[0003]目前的處理技術(shù)主要有堿解處理、熱處理、超聲波處理和微波處理等方法，熱處理法作為一種較為理想的處理技術(shù)，現(xiàn)有技術(shù)也有關(guān)于熱處理水解技術(shù)的報(bào)道，如CN104271517A公開了一種用于污泥的熱水解的方法和設(shè)備，該設(shè)備通過兩個(gè)反應(yīng)罐并控制相關(guān)工藝參數(shù)對(duì)污泥進(jìn)行熱水解，然而污泥粘度過高，將其直接送入反應(yīng)罐無疑會(huì)增加污泥混合的難度和處理的能耗，且不易實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行，對(duì)設(shè)備及管道閥門的要求高，易堵塞管道；如CN103100551A公開了一種廚余垃圾熱水解方法及其裝置，其在該裝置罐體的頂部設(shè)有進(jìn)料口，在罐體的側(cè)壁的下部設(shè)有排料口，在罐體的側(cè)壁的上部設(shè)有至少三個(gè)蒸汽進(jìn)口 ；然而蒸汽入口在上部不利于蒸汽在污泥中的擴(kuò)散及與污泥混合均勻，而蒸汽管道從反應(yīng)罐內(nèi)延伸會(huì)易造成堵塞，且檢修困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種基于中壓熱蒸汽的連續(xù)流厭氧消化預(yù)處理裝置及其方法，該裝置可實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)出料，并且無需安裝攪拌設(shè)備即可將污泥充分混合，熱蒸汽可連續(xù)的輸送至中壓蒸汽反應(yīng)罐中，提高了熱交換率并使得熱量循環(huán)回收利用。
[0005]本發(fā)明的任務(wù)之一是提供一種基于中壓熱蒸汽的連續(xù)流厭氧消化預(yù)處理裝置。
[0006]一種基于中壓熱蒸汽的連續(xù)流厭氧消化預(yù)處理裝置，其包括中壓蒸汽反應(yīng)罐組和泄壓破解罐，還包括預(yù)熱調(diào)理罐，所述預(yù)熱調(diào)理罐用于盛放待處理的物料，所述預(yù)熱調(diào)理罐的側(cè)上方設(shè)置有蒸汽入口，所述中壓蒸汽反應(yīng)罐組內(nèi)的蒸汽通過所述蒸汽入口進(jìn)入預(yù)熱調(diào)理罐內(nèi)，所述預(yù)熱調(diào)理罐的出料口與所述中壓蒸汽反應(yīng)罐的進(jìn)料口連通，所述中壓蒸汽反應(yīng)罐組的出料口與所述泄壓破解罐的進(jìn)料口連通；所述蒸汽反應(yīng)罐組包括至少三個(gè)并列排列的蒸汽反應(yīng)罐，其中，每個(gè)蒸汽反應(yīng)罐的進(jìn)料口均通過對(duì)應(yīng)的管道與上述預(yù)熱調(diào)理罐的出料口連接，每個(gè)蒸汽反應(yīng)罐的出料口均通過對(duì)應(yīng)的管道與上述泄壓破解罐的進(jìn)料口連接。
[0007]通過預(yù)熱調(diào)理罐對(duì)待處理物料加熱，并且在進(jìn)料泵的作用下可將物料充分混合均勻，通過預(yù)熱調(diào)理罐處理后的物料其粘度可降低10-30%，利于后序處理工作的進(jìn)行，上述三個(gè)并列排列的蒸汽反應(yīng)罐按照間歇方式運(yùn)行，其整體與預(yù)熱調(diào)理罐和泄壓破解罐之間配合，可實(shí)現(xiàn)該裝置的連續(xù)運(yùn)行，提高處理效率。
[0008]作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案，每個(gè)蒸汽反應(yīng)罐的進(jìn)料口與預(yù)熱調(diào)理罐出料口連接的管道上、與泄壓破解罐進(jìn)料口連接的管道上均設(shè)置有閥門。
[0009]作為本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選方案，上述蒸汽反應(yīng)罐組從底部向其中注入蒸汽，上述蒸汽反應(yīng)罐組頂部的蒸汽出口經(jīng)過各自的出口支路連接在主管路上，上述主管路的一端與預(yù)熱調(diào)理罐的蒸汽入口連接，另一端與泄壓破解罐頂部的蒸汽入口連接。
[0010]優(yōu)選的，上述預(yù)熱調(diào)理罐進(jìn)料口處連接的管道上設(shè)置有進(jìn)料泵，通過上述進(jìn)料泵將物料混合均勻。
[0011]本發(fā)明的任務(wù)之二是提供上述基于中壓熱蒸汽的連續(xù)流厭氧消化預(yù)處理裝置的處理方法，其包括以下步驟:
[0012]a、首先向每個(gè)蒸汽反應(yīng)罐內(nèi)通入蒸汽，控制使蒸汽經(jīng)過主管路進(jìn)入預(yù)熱調(diào)理罐內(nèi)，將待處理的物料經(jīng)過進(jìn)料泵送入預(yù)熱調(diào)理罐內(nèi)，通過所述蒸汽對(duì)其中的物料進(jìn)行加熱，物料在預(yù)熱調(diào)理罐內(nèi)的停留時(shí)間為15-30min，溫度控制為94-98°C ；
[0013]b、將步驟a處理后的物料注入中壓蒸汽反應(yīng)罐組中，其通過控制閥門依次向每個(gè)中壓蒸汽反應(yīng)罐中注入所述物料，其中，中壓蒸汽反應(yīng)罐保持間歇運(yùn)行模式，中壓蒸汽反應(yīng)罐內(nèi)溫度為130-190°C，處理時(shí)間為15-30min ；
[0014]c、將步驟b處理后的物料注入泄壓破解罐內(nèi)，處理時(shí)間為15-60min，控制溫度100C _103°C，壓力 0.1-0.15MPa。
[0015]經(jīng)過步驟a處理后的物料其粘度降低10-30 %，經(jīng)過步驟b處理后的物料其粘度降低50-80% ;經(jīng)過步驟c處理后的污泥粒徑降低30% -80%。
[0016]上述步驟a中，待處理物料的含水率為80-90%。
[0017]本發(fā)明所帶來的有益技術(shù)效果:
[0018]本發(fā)明提出了一種基于中壓熱蒸汽的連續(xù)流厭氧消化預(yù)處理裝置及其方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0019](I)通過預(yù)熱調(diào)理罐與蒸汽反應(yīng)罐組之間的配合，本發(fā)明裝置可實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)出料，不但提高了裝置的處理能力，還大大降低設(shè)備故障率；(2)預(yù)熱調(diào)理罐對(duì)待處理物料如對(duì)污泥或餐廚垃圾進(jìn)行預(yù)熱調(diào)理，通過預(yù)熱調(diào)理罐處理后可降低污泥或餐廚垃圾粘度，利于污泥或餐廚垃圾的輸送和混合；(3)本發(fā)明預(yù)熱調(diào)理罐、中壓蒸汽反應(yīng)罐組和泄壓破解罐均無需安裝攪拌設(shè)備，預(yù)熱調(diào)理罐通過進(jìn)料泵實(shí)現(xiàn)污泥的充分混合，每個(gè)中壓蒸汽反應(yīng)罐通過其底部通入的蒸汽實(shí)現(xiàn)污泥混勻，不但降低了處理線故障率，還節(jié)省能耗，從而降低了運(yùn)行費(fèi)用；(4)熱蒸汽可連續(xù)的輸送至中壓蒸汽反應(yīng)罐中，熱量利用率可提高5% -10% ;
(5)每個(gè)中壓蒸汽反應(yīng)罐和泄壓破解罐產(chǎn)生的廢蒸汽回用至預(yù)熱調(diào)理，整個(gè)工藝流程密閉，即可節(jié)省能耗，還避免廢氣對(duì)環(huán)境的污染，降低二沉污染的風(fēng)險(xiǎn)；(6)預(yù)處理過程的進(jìn)料、出料、溫度、壓力、液位等通過中控控制，自動(dòng)化程度高，運(yùn)行操作簡(jiǎn)單。
[0020]本發(fā)明預(yù)處理裝置的處理方法，其將大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì)，改變了污泥或有機(jī)垃圾的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)，其經(jīng)處理后的污泥或餐廚垃圾的粘度可降低50% -90%，增加可溶性有機(jī)物的含量，可提高100% -1000%，改善了污泥和餐廚垃圾的可生物降解性能，對(duì)處理后的污泥或餐廚垃圾再進(jìn)行厭氧消化時(shí)，有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化率提高了近50%以上，從而獲得了更多的沼氣，實(shí)現(xiàn)資源化處理，廢熱蒸汽的循環(huán)利用，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能，運(yùn)行成本大大降低。
[0021]本發(fā)明與CN 104271517A相比，不但可實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行，還增設(shè)預(yù)熱調(diào)理罐，中壓蒸汽反應(yīng)罐和泄壓破解罐的廢熱蒸汽回用到預(yù)熱調(diào)理罐，可提高整個(gè)系統(tǒng)的能源的利用，能源利用可提高10-30%。預(yù)熱調(diào)理罐與多個(gè)中壓蒸汽反應(yīng)罐組合，還能大大提高了系統(tǒng)的處理能力，減少中壓蒸汽反應(yīng)罐的池容，從而降低壓力容器的造價(jià)，同時(shí)因增加預(yù)熱調(diào)理罐對(duì)污泥等有機(jī)垃圾的調(diào)理，污泥等有機(jī)垃圾的粘滯性降低30%左右，流動(dòng)性改善，從而在中壓蒸汽反應(yīng)罐內(nèi)與蒸汽更好的混合，反應(yīng)更加充分，可降解的可溶性有機(jī)物含量可提高近20%，從而在后續(xù)的厭氧消化處理中產(chǎn)生更過的沼氣，從而還避免了污泥等有機(jī)垃圾在中壓蒸汽反應(yīng)罐內(nèi)的沉積，通過本發(fā)明裝置和方法處理后的污泥，對(duì)比經(jīng)熱水解處理的污泥及未經(jīng)熱水解處理的污泥，厭氧消化投配率可提高50% -100%，產(chǎn)氣量提高30% -120%,厭氧消化脫水后含固率可達(dá)30% _40%，大大提高了污泥處理的效率和效果。
【附圖說明】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步清楚、完整的說明:
[0023]圖1為本發(fā)明預(yù)處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明工藝流程圖；
[0025]圖中，1、待處理物料進(jìn)料管道，2、廢熱蒸汽主管路，3、蒸汽注入管路，R1、預(yù)熱調(diào)理罐，R2-1、R2-2、R2-3 為蒸汽反應(yīng)罐，R3 為泄壓破解罐，F(xiàn)l、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8、F9、F10、F11、F12均為閥門。
【具體實(shí)施方式】
[0026]本發(fā)明公開了一種基于中壓熱蒸汽的連續(xù)流厭氧消化預(yù)處理裝置及其方法，為了使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)、技術(shù)方案更加清楚、明確，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步清楚、完整的說明。
[0027]如圖1、圖2所示，本發(fā)明，基于中壓熱蒸汽的連續(xù)流厭氧消化預(yù)處理裝置，包括預(yù)熱調(diào)理罐R1、中壓蒸汽反應(yīng)罐組和泄壓破解罐R3，其中，中壓蒸汽反應(yīng)罐組包括至少三個(gè)中壓蒸汽反應(yīng)罐，如本實(shí)施例主要示出了并列連接的三個(gè)中壓蒸汽反應(yīng)罐分別為R2-1、R2-2、R2-3，預(yù)熱調(diào)理罐Rl的中上部設(shè)置有進(jìn)料管道入口，該入口與待處理物料進(jìn)料管道I相連接，待處理物料如污泥或餐廚垃圾從入口處進(jìn)入預(yù)熱調(diào)理罐Rl中，預(yù)熱調(diào)理罐與進(jìn)料管道入口相對(duì)的一側(cè)設(shè)置有蒸汽入口，蒸汽入口與廢熱蒸汽主管路2相連接，廢熱蒸汽主管路2中的廢熱蒸汽主要來自于R2-l、R2-2、R2-3和R3中，在預(yù)熱調(diào)理罐的中下部設(shè)置有出料口，該出料口通過各自對(duì)應(yīng)的管道與R2-1、R2-2、R2-3的進(jìn)料口連接，預(yù)熱調(diào)理罐內(nèi)的處理后的物料可順著對(duì)應(yīng)的管道進(jìn)入R2-l、R2-2、R2-3中；
[0028]R2-1、R2-2、R2_3呈并列設(shè)置，每個(gè)蒸汽反應(yīng)罐的體積均相同，每個(gè)蒸汽反應(yīng)罐均在底部開設(shè)有蒸汽注入口，通過蒸汽注入管路3向蒸汽反應(yīng)罐內(nèi)注入蒸汽。
[0029]蒸汽從R2-1、R2-2、R2_3的底部進(jìn)入，從頂部出去，