汙泥高溫熱水解聯合真空閃蒸脫水處理法
2023-05-01 05:33:31 2
汙泥高溫熱水解聯合真空閃蒸脫水處理法
【專利摘要】本發明涉及一種汙泥高溫熱水解聯合真空閃蒸脫水處理法，包括以下實施步驟：1）在預熱罐內用表面式加熱器一對含水率為80%～99%預處理的汙泥進行預熱處理；2）在加熱罐內用表面式加熱器二對預熱處理後的汙泥進行加熱和高溫熱水解處理；3）在常壓閃蒸罐內對經過加熱和高溫熱水解處理後的汙泥進行一級常壓閃蒸脫水處理；4）用真空泵對真空閃蒸罐抽真空使真空閃蒸罐內產生真空負壓，將經過一級常壓閃蒸脫水處理後的汙泥輸入真空閃蒸罐，在真空閃蒸罐內對汙泥進行二級真空閃蒸脫水處理，得到含水率為50%～80%的汙泥。與現有的技術相比，本發明能在對汙泥進行高溫熱水解處理的同時顯著提高汙泥的脫水效果和節省汙泥處理成本。
【專利說明】汙泥高溫熱水解聯合真空閃蒸脫水處理法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種環保領域的汙泥處理處置技術，尤其是一種汙泥高溫熱水解聯合真空閃蒸脫水處理法。
【背景技術】
[0002]汙泥高溫熱水解處理技術和汙泥閃蒸脫水處理技術是環保領域的新興技術。汙泥經高溫熱水解處理後微生物細胞被破壞，汙泥中的有機質被水解，病原菌被殺滅，汙泥的脫水性和厭氧、好氧消化性得以提高。汙泥閃蒸脫水處理技術利用了物質的沸點隨壓力增大而升高，壓力越低，沸點就越低的原理，讓高壓高溫汙泥經過減壓，使其沸點降低，進入閃蒸罐，這時汙泥的溫度高於該壓力下的沸點，汙泥中的部分水分在閃蒸罐中迅速沸騰汽化，並進行兩相分離，從而實現汙泥脫水。
[0003]在對汙泥進行高溫熱水解處理的過程中能獲得高溫高壓且易於脫水的汙泥，因此將汙泥高溫熱水解處理技術與汙泥閃蒸脫水處理技術相結合不僅能顯著提高汙泥脫水的效果和效率，而且能顯著節省能源，是具有廣闊發展前景的節能環保新技術。
[0004]現有的汙泥處理技術中，汙泥高溫熱水解處理技術與汙泥閃蒸脫水處理技術相結合的汙泥處理技術已成為一個技術熱點，例如:發明人為靳志軍、謝非、周巍的中國專利201210044413.0公開了一種用於生物質固體廢棄物的熱水解處理工藝和設備技術；發明人為劉成林、崔靜的中國專利200920252082.3公開了一種汙泥水解提取微生物蛋白質系統技術；發明人為唐激揚、劉傳斌、荀銳、勾宏圖、陳立剛的中國專利201110447876.7公開了一種汙泥水熱幹化處理裝置及其均質反應器技術；發明人為張曉輝的中國專利201110279705.8公開了一種基於水熱改性技術的汙泥處理工藝技術；發明人為董濱、戴翎翎、段妮娜、戴曉虎的中國專利201110319442.9公開了一種高含固生物汙泥連續熱水解裝置與方法技術；發明人為朱仁發、詹聞韶、費傑的中國專利201010247557.7公開了一種汙泥管式熱水解處理方法及其裝置；發明人為王樹眾、錢黎黎、唐興穎、孫盼盼的中國專利申請201410133537.5公開了一種基於熱水解技術的汙泥脫水系統及工藝技術；更早地，發明人為R.B.臧、M.R.卡恩的中國專利93103530.9公開了一種汙水汙泥的處理技術。
[0005]所有上述列舉的現有的汙泥處理技術均包括了汙泥高溫熱水解處理技術與汙泥閃蒸脫水處理技術相結合的內容，但這些現有技術所涉及的汙泥閃蒸過程均是在常規閃蒸容器內或在常溫常壓的環境中發生，均未見涉及在真空負壓環境下完成汙泥閃蒸脫水處理的內容。
[0006]發明人認為，當汙泥閃蒸只是在常規閃蒸容器內或常溫常壓的環境中發生時，汙泥中水份的閃蒸蒸發量會受到正常大氣壓力下水的沸點的限制，即當汙泥的溫度下降到正常大氣壓力下水的沸點溫度時，汙泥中的水份就不再有閃蒸效應，這樣，溫度達到正常大氣壓下水的沸點溫度的汙泥的顯熱就不能得到充分利用，從而造成能源的浪費以及影響汙泥閃蒸處理的脫水率。如果要實現汙泥中水份的閃蒸蒸發量突破正常大氣壓下水的沸點溫度的限制，充分利用溫度低於正常大氣壓下水的沸點溫度的汙泥的顯熱，就必須在真空負壓環境下完成汙泥的閃蒸脫水處理。
[0007]在海水淡化領域的海水閃蒸技術中，為了最大限度提高海水閃蒸的淡水產出率和充分節省能源，往往利用海水流動性良好的特點在多級閃蒸器內對海水進行多級閃蒸，受汙泥的流動性差的限制，汙泥閃蒸脫水難以實現海水閃蒸技術那樣的多級閃蒸，因此為了最大限度地提高汙泥閃蒸脫水處理的脫水率和節省能源，應當在一至二次的汙泥閃蒸過程中儘量降低汙泥閃蒸環境的壓力和閃蒸後汙泥的溫度，即充分利用汙泥的顯熱。
[0008]發明人正是基於以上思路公開了一種汙泥高溫熱水解聯合真空閃蒸脫水處理法的汙泥處理處置創新技術。
【發明內容】
[0009]以下是本發明的公開的技術方案。
[0010]I.汙泥高溫熱水解聯合真空閃蒸脫水處理法，其特徵是包括以下實施步驟。
[0011]步驟一、進行汙泥預熱處理。
[0012]將含水率為80%?99%的預處理的汙泥輸入預熱罐，在預熱罐內用表面式加熱器一對預處理的汙泥進行預熱處理，得到經預熱處理的溫度為60?100°C的中溫汙泥。
[0013]步驟二、進行汙泥加熱和高溫熱水解處理。
[0014]將預熱罐中經過預熱處理的汙泥輸入加熱罐，在加熱罐內用表面式加熱器二對汙泥進行加熱和高溫熱水解處理，同時在加熱罐內用攪拌器二對加熱和高溫熱水解處理的汙泥進行攪拌，得到經加熱和高溫熱水解處理的溫度為120?400°C的高溫汙泥。
[0015]步驟三、進行汙泥一級常壓閃蒸脫水處理。
[0016]將加熱罐中經過加熱和高溫熱水解處理後的120?400°C的高溫汙泥輸入常壓閃蒸罐，使汙泥中的部分液體水完成閃蒸蒸發，液體水閃蒸蒸發時向汙泥吸收熱量使汙泥降溫，得到60?100°C的中溫汙泥，將液體水閃蒸蒸發產生的水蒸氣從常壓閃蒸罐的頂部或上部的蒸氣出口排出。
[0017]步驟四、進行汙泥二級真空閃蒸脫水處理。
[0018]安裝抽真空裝置，將抽真空裝置連接真空閃蒸罐，用抽真空裝置對真空閃蒸罐抽真空使真空閃蒸罐內產生真空負壓，將常壓閃蒸罐中經過一級常壓閃蒸脫水處理後的60?100°C的中溫汙泥汙泥輸入真空閃蒸罐，使汙泥中的部分液體水在真空負壓的環境下完成閃蒸蒸發，得到10?30°C的含水率為50%?80%的經脫水處理的低溫汙泥，利用抽真空裝置將液體水閃蒸蒸發產生的水蒸氣抽出真空閃蒸罐。
[0019]實施步驟一進行汙泥預熱處理時，所述的表面式加熱器一連接常壓閃蒸罐頂部或上部的蒸氣出口，從蒸氣出口排出的水蒸氣在表面式加熱器一內部分液化並通過表面式加熱器一向汙泥傳熱後從表面式加熱器一排出；或者，所述的表面式加熱器一連接至少一臺供熱設備，供熱設備向表面式加熱器一輸出導熱介質對預熱罐內的汙泥進行預熱處理。
[0020]實施步驟二進行汙泥加熱和高溫熱水解處理時，所述的表面加熱器二連接至少一臺供熱設備，供熱設備向表面式加熱器二輸出導熱介質對加熱罐內的汙泥進行加熱和高溫熱水解處理。
[0021]所述的供熱設備包括太陽能集熱系統或導熱油鍋爐或蒸汽鍋爐；所述的導熱介質為導熱油或水蒸氣。
[0022]根據技術方案I所述的汙泥高溫熱水解聯合真空閃蒸脫水處理法，一個優選的技術方案是:實施所述的步驟一且所述的表面式加熱器一連接至少一臺供熱設備時，表面加熱器一內的導熱介質通過表面式加熱器一向汙泥傳熱後從表面式加熱器一回流至供熱設備，供供熱設備循環使用。
[0023]根據技術方案I所述的汙泥高溫熱水解聯合真空閃蒸脫水處理法，一個優選的技術方案是:實施所述的步驟二時，表面加熱器二內的導熱介質通過表面式加熱器二向汙泥傳熱後從表面式加熱器二回流至供熱設備，供供熱設備循環利使用。
[0024]根據技術方案I所述的汙泥高溫熱水解聯合真空閃蒸脫水處理法，一個優選的技術方案是:所述的預熱罐內還設有攪拌器一，在對預處理的汙泥進行預熱處理的同時用攪拌器一對汙泥進行攪拌。
[0025]根據技術方案I所述的汙泥高溫熱水解聯合真空閃蒸脫水處理法，一個優選的技術方案是:所述的用抽真空裝置對真空閃蒸罐抽真空使真空閃蒸罐內產生真空負壓，真空閃蒸罐內真空負壓的負壓強度為一 80kpa?一 99kpa。
[0026]本發明公開的技術方案對汙泥進行預熱處理後完成對汙泥的加熱和高溫熱水解處理，然後利用常壓閃蒸罐對汙泥完成一級常壓閃蒸脫水處理，最後利用抽真空裝置在真空閃蒸罐內抽取真空，在真空閃蒸罐內形成真空負壓區，使汙泥在真空負壓的環境中完成二級真空閃蒸脫水處理。
[0027]根據現有的技術，熱水解處理後的高溫高壓的汙泥進入常壓環境的閃蒸罐時，汙泥中的部分液態水由於處於超溫超壓的狀態，會發生閃蒸蒸發，部分液態水氣化蒸發時向汙泥吸收氣化熱使其溫度降低，當汙泥的溫度降至常壓下的水的沸點溫度時閃蒸效應即結束。正常情況下100°C的液態水的飽和蒸汽壓力為101.32kpa，接近一個大氣壓力，即當閃蒸脫水的汙泥的溫度降至100 V左右時在常壓環境下的閃蒸罐內的汙泥中的液態水會結束閃蒸蒸發，汙泥的剩餘顯熱在閃蒸脫水的過程中就不能得到繼續利用，造成能源浪費現象。
[0028]根據本發明公開的技術方案，汙泥進行一級常壓閃蒸脫水處理和二級真空閃蒸脫水處理，汙泥進行二級真空閃蒸脫水處理時真空閃蒸罐內為一 80kpa?一 99kpa的真空負壓區，由於水的沸點溫度隨著環境壓力的下降而降低，當經過二級常壓閃蒸脫水後的溫度為60?100°C的汙泥輸入真空負壓罐時，在真空閃蒸罐的真空負壓環境下的水的沸點溫度低於汙泥溫度的情況下，汙泥中的液態水仍然會繼續發生閃蒸效應，直至汙泥溫度達到真空閃蒸罐的負壓環境下的水的沸點溫度。
[0029]本發明公開的技術方案不僅實現了汙泥熱水解處理和汙泥閃蒸脫水處理的工藝結合，而且大大增加了高溫高壓的汙泥在閃蒸脫水處理時汙泥溫度的下降區間，充分利用了汙泥的顯熱，能顯著提高汙泥閃蒸脫水的脫水率和節省能源。
[0030]根據本發明的一個優選的技術方案，實施所述的步驟一時，表面加熱器一內的導熱介質通過表面式加熱器一向汙泥傳熱後從表面式加熱器一回流至供熱設備，供供熱設備循環使用。，該優選的技術方案有效地將表面加熱器一內的導熱介質的剩餘熱量回收使用，能夠顯著節省能源。
[0031]根據本發明的另一個優選的技術方案，實施所述的步驟二時，表面加熱器二內的導熱介質通過表面式加熱器二向汙泥傳熱後從表面式加熱器二回流至供熱設備，供供熱設備循環利使用，該優選的技術方案有效地將表面加熱器二內的導熱介質的剩餘熱量回收使用，同樣能節省能源。
[0032]
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]圖I為汙泥高溫熱水解聯合真空閃蒸脫水處理法的示意圖。
[0034]圖I中，I為預熱罐，2為表面式加熱器一，3為加熱罐，4為表面式加熱器二，5為攪拌器二，6為抽真空裝置，7為常壓閃蒸罐，8為供熱設備，9為攪拌器一，11為真空閃蒸罐。
[0035]
【具體實施方式】
[0036]下面結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。
[0037]實施汙泥高溫熱水解聯合真空閃蒸脫水處理法，包括以下實施步驟。
[0038]步驟一、進行汙泥預熱處理。
[0039]將含水率為80%?99%的預處理的汙泥輸入預熱罐1，在預熱罐I內用表面式加熱器一 2對預處理的汙泥進行預熱處理，得到經預熱處理的溫度為80°C的中溫汙泥。
[0040]步驟二、進行汙泥加熱和高溫熱水解處理。
[0041]將預熱罐I中經過預熱處理的汙泥輸入加熱罐3，在加熱罐3內用表面式加熱器二 4對汙泥進行加熱和高溫熱水解處理，同時在加熱罐3內用攪拌器二 5對加熱和高溫熱水解處理的汙泥進行攪拌，得到經加熱和高溫熱水解處理的溫度為200°C的高溫汙泥。
[0042]步驟三、進行汙泥一級常壓閃蒸脫水處理。
[0043]將加熱罐3中經過加熱和高溫熱水解處理後的200°C的高溫汙泥輸入常壓閃蒸罐7，使汙泥中的部分液體水完成閃蒸蒸發，液體水閃蒸蒸發時向汙泥吸收熱量使汙泥降溫，得到80?100°C的中溫汙泥，將液體水閃蒸蒸發產生的水蒸氣從常壓閃蒸罐7的頂部或上部的蒸氣出口排出。
[0044]步驟四、進行汙泥二級真空閃蒸脫水處理。
[0045]安裝抽真空裝置6，將抽真空裝置6連接真空閃蒸罐11，用抽真空裝置6對真空閃蒸罐11抽真空使真空閃蒸罐11內產生真空負壓，將常壓閃蒸罐7中經過一級常壓閃蒸脫水處理後的80?100°C的中溫汙泥汙泥輸入真空閃蒸罐11，使汙泥中的部分液體水在真空負壓的環境下完成閃蒸蒸發，得到10?30°C的含水率為60%的經脫水處理的低溫汙泥，利用抽真空裝置6將液體水閃蒸蒸發產生的水蒸氣抽出真空閃蒸罐11。
[0046]實施步驟一進行汙泥預熱處理時，所述的表面式加熱器一 2連接常壓閃蒸罐7頂部或上部的蒸氣出口，從蒸氣出口排出的水蒸氣在表面式加熱器一 2內部分液化並通過表面式加熱器一 2向汙泥傳熱後從表面式加熱器一 2排出。
[0047]實施步驟二進行汙泥加熱和高溫熱水解處理時，所述的表面加熱器二 4連接一臺供熱設備8，供熱設備8向表面式加熱器二 4輸出導熱介質對加熱罐3內的汙泥進行加熱和高溫熱水解處理，導熱介質通過表面式加熱器二 4向汙泥傳熱後從表面式加熱器二 4回流至供熱設備8，供供熱設備8循環利用。
[0048]所述的供熱設備8為太陽能集熱系統；所述的導熱介質為導熱油。
[0049]根據本發明的一個優選的技術方案，實施所述的步驟二時，表面加熱器二 4內的導熱介質通過表面式加熱器二 4向汙泥傳熱後從表面式加熱器二 4回流至供熱設備8，供供熱設備8循環利使用。
[0050]根據本發明的一個優選的技術方案，預熱罐I內還設有攪拌器一 2，在對預處理的汙泥進行預熱處理的同時用攪拌器一 2對汙泥進行攪拌。
[0051]根據本發明的一個優選的技術方案，用抽真空裝置6對真空閃蒸罐11抽真空使真空閃蒸罐11內產生真空負壓時，真空閃蒸罐11內真空負壓的負壓強度為一 90kpa?一99kpa0
【權利要求】
1.汙泥高溫熱水解聯合真空閃蒸脫水處理法，其特徵是包括以下實施步驟: 步驟一、進行汙泥預熱處理: 將含水率為80%?99%的預處理的汙泥輸入預熱罐，在預熱罐內用表面式加熱器一對預處理的汙泥進行預熱處理，得到經預熱處理的溫度為60?100°C的中溫汙泥； 步驟二、進行汙泥加熱和高溫熱水解處理: 將預熱罐中經過預熱處理的汙泥輸入加熱罐，在加熱罐內用表面式加熱器二對汙泥進行加熱和高溫熱水解處理，同時在加熱罐內用攪拌器二對進行加熱和高溫熱水解處理的汙泥進行攪拌，得到經加熱和高溫熱水解處理的溫度為120?400°C的高溫汙泥； 步驟三、進行汙泥一級常壓閃蒸脫水處理: 將加熱罐中經過加熱和高溫熱水解處理後的120?400°C的高溫汙泥輸入常壓閃蒸罐，使汙泥中的部分液體水完成閃蒸蒸發，液體水閃蒸蒸發時向汙泥吸收熱量使汙泥降溫，得到60?100°C的中溫汙泥，將液體水閃蒸蒸發產生的水蒸氣從常壓閃蒸罐的頂部或上部的蒸氣出口排出； 步驟四、進行汙泥二級真空閃蒸脫水處理: 安裝抽真空裝置，將抽真空裝置連接真空閃蒸罐，用抽真空裝置對真空閃蒸罐抽真空使真空閃蒸罐內產生真空負壓，將常壓閃蒸罐中經過一級常壓閃蒸脫水處理後的60?100°C的中溫汙泥汙泥輸入真空閃蒸罐，使汙泥中的部分液體水在真空負壓的環境下完成閃蒸蒸發，得到10?30°C的含水率為50%?80%的經脫水處理的低溫汙泥，利用抽真空裝置將液體水閃蒸蒸發產生的水蒸氣抽出真空閃蒸罐； 實施步驟一進行汙泥預熱處理時，所述的表面式加熱器一連接常壓閃蒸罐頂部或上部的蒸氣出口，從蒸氣出口排出的水蒸氣在表面式加熱器一內部分液化並通過表面式加熱器一向汙泥傳熱後從表面式加熱器一排出；或者，所述的表面式加熱器一連接至少一臺供熱設備，供熱設備向表面式加熱器一輸出導熱介質對預熱罐內的汙泥進行預熱處理； 實施步驟二進行汙泥加熱和高溫熱水解處理時，所述的表面加熱器二連接至少一臺供熱設備，供熱設備向表面式加熱器二輸出導熱介質對加熱罐內的汙泥進行加熱和高溫熱水解處理； 所述的供熱設備包括太陽能集熱系統或導熱油鍋爐或蒸汽鍋爐；所述的導熱介質為導熱油或水蒸氣。
2.如權利要求1所述的汙泥高溫熱水解聯合真空閃蒸脫水處理法，其特徵是:實施所述的步驟一且所述的表面式加熱器一連接至少一臺供熱設備時，表面加熱器一內的導熱介質通過表面式加熱器一向汙泥傳熱後從表面式加熱器一回流至供熱設備，供供熱設備循環使用。
3.如權利要求1所述的汙泥高溫熱水解聯合真空閃蒸脫水處理法，其特徵是:實施所述的步驟二時，表面加熱器二內的導熱介質通過表面式加熱器二向汙泥傳熱後從表面式加熱器二回流至供熱設備，供供熱設備循環利使用。
4.如權利要求1所述的汙泥高溫熱水解聯合真空閃蒸脫水處理法，其特徵是:所述的預熱罐內還設有攪拌器一，在對預處理的汙泥進行預熱處理的同時用攪拌器一對汙泥進行攪拌。
5.如權利要求1所述的汙泥高溫熱水解聯合真空閃蒸脫水處理法，其特徵是:所述的用抽真空裝置對真空閃蒸罐抽真空使真空閃蒸罐內產生真空負壓，真空閃蒸罐內真空負壓的強度為一 40kpa?—99.9kpa。
【文檔編號】C02F11/12GK104230136SQ201410524004
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年10月9日 優先權日:2014年10月9日
【發明者】鄧立新, 湯連生, 蔣勇 申請人:鄧立新