一種多級高效閃蒸汙泥脫水處理系統及方法與流程

2023-07-24 01:24:21 2

本發明屬於汙泥處理技術領域，具體涉及一種多級高效閃蒸汙泥脫水處理系統及方法。

背景技術：

20世紀80年代以前，汙泥脫水主要採用自然幹化。隨著城市化的發展，汙泥產量劇增，開始重視汙泥的脫水處理，機械脫水逐漸代替自然幹化成為主要的汙泥脫水方式。近年來，我國的汙水處理廠設置了較為完善的汙泥脫水設施，擺脫了初期的幹化場和幹化塘，但機械脫水仍然佔據主導地位，汙泥的成分、結構複雜，直接進行機械脫水往往達不到預期的處理效果。雖然電滲脫水、超聲波脫水和絮凝脫水等新技術已經得到論證，但是由於造價和實施不便等原因沒能廣泛推廣運用，並且我國汙泥處置起步較晚。

在國內，汙泥脫水主要存在以下問題：1、重水輕泥。我國汙水工程發展過程中長期存在「重水輕泥」的情況。大部分汙水處理廠缺乏快速有效的汙泥脫水設備，僅僅將汙泥進行簡單濃縮處理後便外運，並未達到減量化、穩定化要求。2、脫水效率低，深度脫水工藝過於複雜。工程實踐已經表明，傳統的機械脫水已經遠遠無法滿足脫水要求，新型脫水技術(熱水解、超聲波、磁場、電場等)的引進又需要汙水處理廠支付高昂的費用，且操作複雜。然而，企業化經營模式導致追求最大的經濟效益成為汙水處理廠的根本目的。汙泥脫水現狀與汙泥脫水要求之間存在很大差距，所以利用低成本、廣泛運用的技術實現高效脫水汙泥將是未來城市汙泥脫水的有效出路。3、汙水處理分布化與汙泥處理集約化矛盾加深，實現汙泥的快速有效脫水迫在眉睫。

公司項目研發人員通過對現有的汙泥幹化焚燒處置前置處理工藝分析表明，汙泥幹化（含水10%）焚燒工藝，不能維持焚燒熱能平衡，需要外供輔助燃料，而且單獨設置的焚燒鍋爐使投資和運行費用增加很大，二次蒸汽熱能無法回收，汙泥處置成本高。同時，高含水率汙泥幹化處理時使用熱能很大，乾燥產生的二次蒸汽不能回收利用使熱能浪費巨大，達不到汙泥資源化利用的目的。而幹化汙泥焚燒工藝需提供輔助化石燃料的弊端，更是增加了汙泥處置投資和運行成本，達不到經濟處置汙泥的目的。在汙泥處理的過程中，會伴隨有臭味，因此，急需一種新的汙泥脫水處理裝置，直接針對現有城市汙水處理廠產生的80%左右含水率汙泥進行脫水幹化處理，在不改變汙水處理廠現有工藝的條件下，實現汙泥的脫水幹化處理，以全面解決汙泥幹化工藝的高能耗、高投資技術難題。

技術實現要素：

本發明提供了一種多級高效閃蒸汙泥水處理系統，解決了汙泥熱解多級閃蒸二次蒸汽的利用問題，通過熱能回收裝置，實現二次閃蒸的熱能回收利用，並且蒸煮器確保汙泥處理時間，再於配套的計算機自動控制系統，使汙泥水熱幹化處理可實現自動運行。

本發明為實現上述目的，主要通過以下技術方案實現：

一種多級高效閃蒸汙泥脫水處理系統，包括預處理單元、蒸煮單元、多級閃蒸單元和脫水返混單元，所述預處理單元包括通過轉子泵對汙泥進行拌和的汙泥拌和機，所述蒸煮單元包括與汙泥拌和機連接的加熱器、與加熱器連接的蒸煮器，所述多級閃蒸單元包括閃蒸器、與閃蒸器連接並將閃蒸器中的蒸汽輸送至加熱器的熱能回收裝置，所述閃蒸器包括與蒸煮器連接的一級閃蒸器、與一級閃蒸器連接的二級閃蒸器，所述脫水返混單元包括通過回用水泵將脫出水輸送至汙泥拌和機的螺旋脫水機，所述螺旋脫水機與二級閃蒸器連接。

進一步地，所述預處理單元包括與汙泥拌和機連接的汙泥粉碎機、與汙泥粉碎機連接的拌和汙泥鬥，所述拌和汙泥鬥通過轉子泵與加熱器連接。

所述熱能回收裝置包括與一級閃蒸器連接並將一級閃蒸器中的蒸汽輸送至加熱器的蒸汽式熱能回收裝置、與二級閃蒸器連接並通過熱泵將二級閃蒸器中的蒸汽輸送至加熱器的機械式熱能回收裝置。

進一步地，包括鍋爐，所述鍋爐與加熱器連接。

進一步地，包括用於對螺旋脫水機脫水後的汙泥和汙水進行處理的汙泥脫水後處理單元。

進一步地，所述汙泥脫水後處理單元包括與螺旋脫水機連接的排汙水設備、對脫水汙泥進行存儲的汙泥存儲池。

進一步地，所述汙泥存儲池為強制通風型汙泥料倉。

進一步地，包括與整個裝置配套使用的計算機自動控制系統。

一種多級高效閃蒸汙水處理方法，包括如下步驟：

a、汙泥拌和：新鮮汙泥經過螺旋輸送機進入汙泥拌和機，新鮮汙泥在汙泥拌和機中與高溫脫出水攪拌混合，成為熱汙泥漿，熱汙泥漿經過汙泥粉碎機進行進一步拌和後進入拌和汙泥鬥；

b、加熱處理：拌和汙泥鬥中的汙泥通過轉子泵加壓進入加熱器，鍋爐將蒸汽提供給加熱器，加熱器將汙泥加熱至設定的汙泥熱解處理溫度，達到處理溫度的汙泥進入蒸煮器中；

c、蒸煮熱解：蒸煮器在設定的溫度下對汙泥進行熱解即第一次脫水處理，處理時間設定為60-90分鐘；

d、連續閃蒸：熱解後的汙泥進入一級閃蒸器進行第二次脫水處理，再進入二級閃蒸器進行第三次脫水處理，同時，熱能回收裝置在熱泵的作用下將閃蒸過程中產生的二次蒸汽回收至加熱器中，回收的蒸汽與鍋爐提供的蒸汽一併為加熱器提供熱能；

e、脫水分離：汙泥經過兩級閃蒸器閃蒸和熱能回收裝置進行蒸汽回收後，被送至脫水機進行第四次脫水處理，脫水機將汙泥固液分離，分離液取60-62.5%經水泵回用於汙泥拌和，剩餘液送至汙水處理廠進行處理，將脫幹汙泥輸送至汙泥存儲池進行通風存放。

本發明與現有技術相比，具有以下優點和有益效果：

與現有技術相比，本發明設計新穎巧妙，利用脫水返混單元，摒棄了昂貴的汙泥換熱器，節約投資並且提高了汙泥處理設備的可靠性和運行的經濟性；利用一級閃蒸器和二級閃蒸器對汙泥進行多級閃蒸，提高汙泥的熱幹化效果；利用熱能回收裝置，將脫水過程中產生的二次蒸汽回收利用，解決了汙泥熱解及閃蒸二次蒸汽的高效利用問題，提高了熱能的利用率，達到汙泥資源化利用的目的，同時減少汙泥處置投資和運行成本；採用蒸煮器，設定處理時間來保證汙泥熱處理時間達到工藝要求；開發使用本工藝配套的計算機自動控制系統，使整個汙泥脫水處理可以實現自動連續進行，以滿足大規模工業化需求。

附圖說明

圖1是本發明的系統結構示意圖。

其中：1、汙泥，2、轉子泵，3、汙泥拌和機，4、加熱器，5、蒸煮器，6、一級閃蒸器，7、二級閃蒸器，8、蒸汽式熱能回收裝置，9、機械式熱能回收裝置，10、熱泵，11、螺旋脫水機，12、水泵，13、鍋爐，14、汙泥存儲池，15、排汙水設備，16、汙泥粉碎機，17、拌和汙泥鬥。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

如圖1所示，一種多級高效閃蒸汙泥脫水處理裝置，包括預處理單元、蒸煮單元、多級閃蒸單元和脫水返混單元，脫水返混單元包括螺旋脫水機、水泵，從螺旋脫水機脫出的回用水通過水泵輸送至預處理單元。預處理單元包括通過回用水泵與螺旋脫水機連接的錐形拌和機、與汙泥拌和機連接的汙泥粉碎機、與汙泥粉碎機連接的拌和汙泥鬥，新鮮的汙泥通過轉子泵送至汙泥拌和機，汙泥拌和機可選用錐形拌和機，新鮮的汙泥和回用水經混合後最終由拌和汙泥鬥通過轉子泵將混合的汙泥漿加壓送至蒸煮單元中的多效蒸煮加熱器。蒸煮單元包括與汙泥拌和機連接的多效蒸煮加熱器、與多效蒸煮加熱器連接的蒸煮器。多級閃蒸單元包括閃蒸器、與閃蒸器連接並將閃蒸器中的蒸汽輸送至多效蒸煮加熱器的熱能回收裝置，其中閃蒸器包括與蒸煮器連接的一級閃蒸器、與一級閃蒸器連接的二級閃蒸器，熱能回收裝置包括與一級閃蒸器連接並將一級閃蒸器中的蒸汽輸送至多效蒸煮加熱器的蒸汽式熱能回收裝置、與二級閃蒸器連接並通過熱泵將二級閃蒸器中的蒸汽輸送至多效蒸煮加熱器的機械式熱能回收裝置。

將新鮮汙泥與汙泥高溫脫出水經一定比例的返混，可有效減少汙泥熱解的能耗，高溫脫出水處理過程中,能快速形成穩定的微生物消化系統，提高揮發固體的去除效果，促進可溶性cod的有效消除以及較好的吸附氮磷元素都有積極的影響。這對高溫脫出水採用厭氧處理，生產沼氣十分有利。

在汙泥固液分離後，螺旋脫水機脫出的部分水作為回用水，其餘的汙水以及汙泥通過汙泥脫水後處理單元進行處理，汙泥脫水後處理單元包括與螺旋脫水機連接的排汙水設備、汙泥存儲池，汙泥存儲池可選用強制通風型汙泥料倉。

汙泥脫水處理過程中，為實現全過程自動化連續進行，與整個裝置配套使用有計算機自動控制系統。汙泥處理工藝設備全密封，工程設備、管線優化選型、布置，解決了汙泥處理過程中的臭味控制問題。

來自新汙泥儲倉的含水80%汙泥，經螺旋輸送機輸送自錐形拌和機，在錐形拌和機中與高溫汙泥脫出水（水溫100℃）攪拌混合均勻成為含水率90%的熱汙泥漿，熱汙泥漿經過汙泥粉碎機並進一步拌合後到達拌合汙泥鬥，由轉子泵將熱汙泥漿加壓送至蒸煮單元中的多效蒸煮加熱器。蒸煮單元在熱泵的作用下，將回收的汙泥熱水解閃蒸二次蒸汽和新蒸汽，按品質和需量分配給汙泥熱水解分效加熱至設定汙泥水熱處理溫度。在蒸煮器中，汙泥在設定溫度處理60-90min，再經兩級閃蒸器對汙泥進行進一步熱幹化處理，熱能回收裝置通過熱泵回收熱能後，汙泥被送至螺旋脫水機進行固液分離。經螺旋脫水機脫水的分離液取60-62.5%經回用水泵回用於汙泥拌合，剩餘的分離液送汙水處理廠處理，將含水率40-50%的脫幹汙泥輸送至強制通風型汙泥料倉，在通風存放48小時後汙泥含水率降至30%，可用於汙泥能源利用和土地利用。

實際汙泥脫水效果表明，成套裝置處理含水率80%的汙泥，直接機械脫水後含水率降至47%左右，小於60%含水率（國標要求），汙泥減量明顯；其中，成套裝置處理1t含水率80%的汙泥至含水率47%，耗蒸汽200公斤，耗電20度左右，節能效果顯著。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。