專利名稱：一種城市污泥除砂消毒預(yù)處理的裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢物處理的裝置和方法，尤其涉及一種針對(duì)高含固城市污泥進(jìn)行除砂與消毒的預(yù)處理的裝置與方法，用于提高處理后有機(jī)質(zhì)物料的流動(dòng)性、降低污泥含砂量及實(shí)現(xiàn)污泥無(wú)害化。
背景技術(shù)：
隨著城市化的加速發(fā)展，對(duì)于城市污泥，包括生活有機(jī)質(zhì)廢棄物的處理量急劇增カロ?；谏鷳B(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的理念，如何有效地對(duì)城市污泥進(jìn)行有效的整合和處理成了城市發(fā)展中迫切需要解決的問(wèn)題。針對(duì)城市污泥的處理，目前已有許多不同的技術(shù)手段。例如，在專利文獻(xiàn)200610003898. 3中記載了將有機(jī)質(zhì)垃圾廢棄物無(wú)害化、資源化、減量化治理的方法，，其中涉及以熱解的方法，使有機(jī)質(zhì)在高溫條件下發(fā)生裂解反應(yīng)，分解成可燃性氣體，從而制備生物燃?xì)?。專利文獻(xiàn)201110319357. 2披露了ー種污泥厭氧消化設(shè)施的除砂裝置，由進(jìn)泥、攪拌、出泥、污泥除砂裝置和回流裝置組成。濕式厭氧消化反應(yīng)器內(nèi)底部通過(guò)管道和污泥泵連接螺旋除砂裝置，利用厭氧消化促使有機(jī)質(zhì)與砂分離，并在攪拌作用下除去污泥中含有的砂，減少對(duì)機(jī)器的損耗。另外，專利文獻(xiàn)200910082152. X提供了ー種利用微波堿熱水解改善污泥厭氧消化性能的方法，該方法針對(duì)含固率為7% 10%的城市污泥，經(jīng)過(guò)加堿處理后，將堿化污泥置于高壓容器中，在頻率為2450MHz的微波場(chǎng)中加熱，從而加快污泥中有機(jī)質(zhì)的溶出，提高污泥后續(xù)的厭氧消化性能。還有，專利文獻(xiàn)201010247557. 7披露了一種污泥管式熱水解處理方法及其裝置，該發(fā)明提供了一種污泥管式熱水解處理方法及其裝置，其中，污泥在封閉管道中通過(guò)加入中壓蒸汽，加熱至210-250°C，反應(yīng)時(shí)間10-20min。熱水解處理后使污泥達(dá)到減量化的預(yù)處
理目標(biāo)。中國(guó)城市污泥含砂量普遍較高，導(dǎo)致厭氧消化等后續(xù)處理設(shè)施磨損失效的問(wèn)題，有待開(kāi)發(fā)出針對(duì)高含固城市污泥進(jìn)行有效處理、能夠提高處理后污泥的流動(dòng)性和厭氧消化性能、降低污泥含砂量并實(shí)現(xiàn)污泥無(wú)害化的裝置和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種可實(shí)現(xiàn)高含固城市污泥(含固率為8% 30%)除砂消毒預(yù)處理的裝置與方法，g在促使污泥中包裹的微砂與污泥有機(jī)質(zhì)有效分離，實(shí)現(xiàn)污泥消毒，明顯改善物料的流動(dòng)性、脫水性能與厭氧消化性能，可作為深度脫水+干化工藝或厭氧消化工藝的預(yù)處理系統(tǒng)。在一方面，本發(fā)明提供了用于城市污泥除砂消毒預(yù)處理的裝置。所述裝置包括預(yù)熱催化水解反應(yīng)器、水熱除砂消毒反應(yīng)釜、蒸汽回收利用系統(tǒng)和熟料熱交換系統(tǒng)，其中所述預(yù)熱催化水解反應(yīng)器用來(lái)對(duì)所述物料進(jìn)行預(yù)熱及催化水解預(yù)處理，所述水熱除砂消毒反應(yīng)釜用來(lái)對(duì)經(jīng)過(guò)預(yù)處理的物料進(jìn)行高溫高壓條件下的反應(yīng)以達(dá)到所述物料中砂與污泥有機(jī)質(zhì)的分離并實(shí)現(xiàn)污泥的消毒處理，所述蒸汽回收利用系統(tǒng)用來(lái)對(duì)所述水熱除砂消毒反應(yīng)釜中的蒸汽熱能進(jìn)行回收以用于所述預(yù)熱催化水解反應(yīng)器，而所述熟料熱交換系統(tǒng)用來(lái)從所述水熱除砂消毒反應(yīng)釜中排出的高溫熟料中回收余熱。預(yù)熱催化水解反應(yīng)器具有包括三方面的主要功能(I)實(shí)現(xiàn)高含固含砂城市污泥的預(yù)熱；(2)促使大分子有機(jī)質(zhì)水解為小分子有機(jī)質(zhì)，使有機(jī)物與砂的結(jié)合力明顯降低；
(3)顯著降低物料粘度，提高流動(dòng)性，使后續(xù)水熱除砂消毒反應(yīng)釜內(nèi)物料易于采用蒸汽攪拌，并促進(jìn)泥砂分離。 另ー方面，本發(fā)明提供了城市污泥除砂消毒預(yù)處理的方法。所述方法包括以下步驟采用本發(fā)明裝置的除砂消毒預(yù)處理的方法包括如下步驟對(duì)城市污泥的物料進(jìn)行預(yù)熱及催化水解預(yù)處理；使經(jīng)過(guò)預(yù)熱和催化水解預(yù)處理的物料在水熱除砂消毒反應(yīng)釜中在高溫高壓條件下進(jìn)行反應(yīng)，完成砂與污泥有機(jī)質(zhì)的分離，同時(shí)對(duì)污泥實(shí)現(xiàn)消毒處理；然后對(duì)在水熱除砂消毒反應(yīng)釜中經(jīng)過(guò)反應(yīng)的物料(稱為熟料)進(jìn)行泄壓并出料處理。預(yù)熱催化水解反應(yīng)器所需的熱能來(lái)自于后續(xù)水熱除砂消毒反應(yīng)過(guò)程所釋施的蒸汽及排放的高溫熟料中所回收的余熱，能量的回收利用由熟料熱交換系統(tǒng)與蒸汽回收利用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。水熱除砂消毒反應(yīng)過(guò)程，利用較高的溫度和壓カ條件下，使有機(jī)物實(shí)現(xiàn)較完全的水解，水解的同時(shí)使污泥中的微砂與有機(jī)質(zhì)有效分離，并顯著提高物料的厭氧消化性能和脫水性能，使處理后的物料易于厭氧消化產(chǎn)能或深度脫水干化處理。本發(fā)明的裝置和處理方法具有包括下述的特點(diǎn)I.采用預(yù)熱催化水解反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)物料的預(yù)處理，顯著降低物料的粘度，使有機(jī)質(zhì)與微砂粘合度明顯下降，同時(shí)使物料中脂類等大分子物質(zhì)水解成較小的有機(jī)物分子；2.本發(fā)明特別設(shè)計(jì)了系統(tǒng)能量最優(yōu)化的布置方式，預(yù)熱催化水解反應(yīng)器所需的熱源均由后續(xù)水熱除砂消毒反應(yīng)釜的能量回收而得，使得系統(tǒng)能源利用效率顯著提高；3.本發(fā)明方法不再需要常規(guī)熱水解技術(shù)所需的閃蒸エ序，即可使有機(jī)質(zhì)實(shí)現(xiàn)高效的水解轉(zhuǎn)化，并使有機(jī)物與砂有效分離。本發(fā)明方法可作為脫水干化或厭氧消化工藝的預(yù)處理系統(tǒng)，改善了污泥脫砂、流動(dòng)性能和后續(xù)厭氧消化性能；4.本方法可實(shí)現(xiàn)高含固含砂污泥的連續(xù)處理，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)料與出料操作，便于自動(dòng)化操作，設(shè)備占地少，易于實(shí)現(xiàn)裝備化和自動(dòng)化操作，操作安全性可靠性高，適合于不同規(guī)模的城市污泥處理工程應(yīng)用。


圖I是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式進(jìn)行城市污泥除砂消毒預(yù)處理的裝置及流程示意2是根據(jù)本發(fā)明的ー種具體實(shí)施方式
進(jìn)行城市污泥除砂消毒預(yù)處理的裝置及方法示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步的說(shuō)明和描述。
在本發(fā)明的實(shí)施方式中，如圖I所示，本發(fā)明用于城市污泥除砂消毒預(yù)處理的裝置包括預(yù)熱催化水解反應(yīng)器100、水熱除砂消毒反應(yīng)釜200、蒸汽回收利用系統(tǒng)300和熟料熱交換系統(tǒng)400，其中所述預(yù)熱催化水解反應(yīng)器100用來(lái)對(duì)所述物料進(jìn)行預(yù)熱及催化水解預(yù)處理，所述水熱除砂消毒反應(yīng)釜200用來(lái)對(duì)經(jīng)過(guò)預(yù)處理的物料進(jìn)行高溫高壓條件下的反應(yīng)以達(dá)到所述物料中砂與污泥有機(jī)質(zhì)的分離并實(shí)現(xiàn)污泥的消毒處理，所述蒸汽回收利用系統(tǒng)300用來(lái)對(duì)所述水熱除砂消毒反應(yīng)釜200中的蒸汽熱能進(jìn)行回收并以用于所述預(yù)熱催化水解反應(yīng)器100，而所述熟料熱交換系統(tǒng)400用來(lái)從所述水熱除砂消毒反應(yīng)釜200排出的高溫熟料中回收余熱。在本發(fā)明的ー種具體實(shí)施方式
中，如圖2所示，本發(fā)明的裝置包括預(yù)熱催化水解反應(yīng)器100，其帶有進(jìn)料槽110、設(shè)置在預(yù)熱催化水解反應(yīng)器100內(nèi)對(duì)物料進(jìn)行攪拌的攪拌器120、熱(堿)水進(jìn)ロ 130、過(guò)熱蒸汽進(jìn)ロ 140以及設(shè)置于所述預(yù)熱催化水解反應(yīng)器100內(nèi)為反應(yīng)物料提供保溫作用的水熱保溫夾套150 ;水熱除砂消毒反應(yīng)釜200，其帶有水熱反應(yīng)釜進(jìn)料閥210、熟料出料ロ 220、蒸汽進(jìn)ロ 230以及蒸汽截留閥240，其中水熱反應(yīng)釜進(jìn)料閥210與預(yù)熱催化水解反應(yīng)器100連接，而蒸汽截留閥240通過(guò)單向閥250與預(yù)熱催化水解反應(yīng)器100的過(guò)熱蒸汽進(jìn)ロ 140連接；熱(堿)水箱310，其中熱(堿)水箱310的入口通過(guò)單向閥260與水熱除砂消毒反應(yīng)釜200的飽和蒸汽截留閥240連接，而熱(堿)水箱310的出·ロ與預(yù)熱催化水解反應(yīng)器100的熱(堿)水進(jìn)ロ 130連接；以及用于熟料熱交換的熱交換器410，其配置于水熱除砂消毒反應(yīng)釜200的熟料出料ロ 220，其中熱交換器410的出口和入口分別與預(yù)熱催化水解反應(yīng)器100的水熱保溫夾套150流體連通，使得對(duì)水熱除砂消毒反應(yīng)釜200的出料進(jìn)行冷卻而被加熱的循環(huán)水用于預(yù)熱催化水解反應(yīng)器100的進(jìn)行水熱保溫。在一種優(yōu)選的具體實(shí)施方式
中，水熱除砂消毒反應(yīng)釜200具有將通過(guò)蒸汽進(jìn)ロ230引入的蒸汽進(jìn)ー步導(dǎo)入水熱除砂消毒反應(yīng)釜200中反應(yīng)物料的蒸汽噴ロ 270。其中根據(jù)需要可設(shè)置經(jīng)過(guò)導(dǎo)管連通的多個(gè)的蒸汽噴ロ 270。根據(jù)另外的優(yōu)選實(shí)施方式，水熱除砂消毒反應(yīng)釜200內(nèi)在物料層的上方還可設(shè)置防噴濺罩280。與防噴濺罩280配合，還可設(shè)置相應(yīng)的防濺板。根據(jù)另外的優(yōu)選實(shí)施方式，設(shè)置在預(yù)熱催化水解反應(yīng)器100中的攪拌器120為螺旋攪拌器，比如單螺旋、雙螺旋或漿葉式機(jī)械攪拌漿，而螺旋攪拌器又與驅(qū)動(dòng)電機(jī)160連接。在ー種具體實(shí)施方式
中，所述蒸汽回收利用系統(tǒng)300包括設(shè)置于所述水熱除砂消毒反應(yīng)釜200的蒸汽進(jìn)ロ 230和將蒸汽進(jìn)ー步導(dǎo)入所述水熱除砂消毒反應(yīng)釜200中反應(yīng)物料的蒸汽噴ロ 270，以及連接于所述水熱除砂消毒反應(yīng)釜200并與所述預(yù)熱催化水解反應(yīng)器100的所述過(guò)熱蒸汽進(jìn)ロ 140流體連通的蒸汽截留閥240，還包括在經(jīng)由所述蒸汽截留閥240使所述水熱除砂消毒反應(yīng)釜200分別地流通連接于所述預(yù)熱催化水解反應(yīng)器100和所述熱(堿)水箱310，其進(jìn)ー步流體連通于所述預(yù)熱催化水解反應(yīng)器100，使得從所述水熱除砂消毒反應(yīng)釜200流出的飽和蒸汽通過(guò)所述蒸汽截留閥240轉(zhuǎn)化為低壓過(guò)熱蒸汽后，一方面經(jīng)過(guò)所述過(guò)熱蒸汽進(jìn)ロ 140送入所述預(yù)熱催化水解反應(yīng)器100，另ー方面通入所述熱(堿)水箱310對(duì)其中有待噴入所述預(yù)熱催化水解反應(yīng)器100的熱(堿)水進(jìn)行加熱。上述將蒸汽導(dǎo)入所述水熱除砂消毒反應(yīng)釜200中反應(yīng)物料的蒸汽噴ロ 270，根據(jù)需要，可設(shè)置為經(jīng)過(guò)導(dǎo)管連通的多個(gè)蒸汽噴ロ 270。在蒸汽熱能無(wú)法短時(shí)間內(nèi)被所述物料充分吸收的情況下，可將所述水熱除砂消毒反應(yīng)釜200頂部蒸汽抽取加壓后通過(guò)所述蒸汽噴ロ 270噴入所述物料中，以充分將熱量釋放至所述物料。另外，城市污泥在進(jìn)入本發(fā)明的裝置進(jìn)行處理之前，也可進(jìn)行初歩脫水預(yù)處理(圖中未示出)，使得污泥物料的含固率達(dá)到8% 30%0采用本發(fā)明裝置的除砂消毒預(yù)處理的方法包括如下步驟對(duì)城市污泥的物料在預(yù)熱催化水解反應(yīng)器100內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱及催化水解預(yù)處理；使經(jīng)過(guò)預(yù)熱和催化水解預(yù)處理的物料在水熱除砂消毒反應(yīng)釜200中高溫高壓條件下進(jìn)行反應(yīng)；然后對(duì)在在水熱除砂消毒反應(yīng)釜200中經(jīng)過(guò)反應(yīng)的物料，可稱為熟料，進(jìn)行泄壓并出料。根據(jù)ー個(gè)具體的實(shí)施方式，在對(duì)城市污泥的物料進(jìn)行的預(yù)熱及催化水解預(yù)處理過(guò)程中，進(jìn)ー步包括首先將城市污泥的物料送入預(yù)熱催化水解反應(yīng)器100并在攪拌作用下與熱(堿)水混合被稀釋和預(yù)熱以及進(jìn)行初歩的催化水解反應(yīng)，然后加入過(guò)熱蒸汽使經(jīng)過(guò)初步預(yù)熱和催化水解的物料進(jìn)ー步被加熱、催化水解并完全漿化。根據(jù)ー個(gè)具體的實(shí)施方式，在水熱除砂消毒反應(yīng)釜200中對(duì)物料在高溫高壓條件下進(jìn)行的反應(yīng)時(shí)間為大約15 30分鐘。根據(jù)ー個(gè)具體的實(shí)施方式，在對(duì)熟料進(jìn)行泄壓及出料處理中，為防止泄壓過(guò)程中物料沸騰造成噴濺，在水熱除砂消毒反應(yīng)釜200內(nèi)物料層上部設(shè)置防噴濺罩。泄壓后的熟料溫度可高達(dá)100°C，其余熱可通過(guò)熱交換器410進(jìn)行回收。優(yōu)選地，水熱除砂消毒反應(yīng)釜200的泄壓可以較為緩慢的速度進(jìn)行，例如飽和蒸汽通過(guò)蒸汽截留閥轉(zhuǎn)化為低壓過(guò)熱蒸汽。例如，經(jīng)過(guò)對(duì)城市污泥進(jìn)行初歩脫水預(yù)處理后，其含固率達(dá)到8% 30%。采用泵、螺桿或鏟車等方式將物料經(jīng)進(jìn)料槽110送入預(yù)熱催化水解反應(yīng)器100。預(yù)熱催化水解反應(yīng)器100內(nèi)設(shè)置的攪拌器120為比如由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的螺旋攪拌推進(jìn)器，進(jìn)入預(yù)熱催化水解反應(yīng)器100中的物料在螺旋攪拌推進(jìn)器的攪拌作用下先與由熱(堿)水進(jìn)ロ 130中進(jìn)入的熱水混合，此處主要利用熱水對(duì)含固率較高的物料進(jìn)行一定的稀釋，其中加入的熱水量根據(jù)物料的含固率高低而定，同時(shí)對(duì)物料進(jìn)行充分預(yù)熱。對(duì)于含脂類、多糖、纖維素物質(zhì)較高的有機(jī) 質(zhì)物料，需要熱堿水，其中加入適量諸如NaOH的堿，以達(dá)到預(yù)熱與催化水解作用從而使得污泥中包裹的微砂與污泥有機(jī)質(zhì)的結(jié)合力明顯降低。隨著物料在攪拌作用下溫度逐漸升高以及熱(堿)水稀釋和催化水解反應(yīng)，物料的粘性可大為降低，砂與泥的分離更加容易，同時(shí)大分子有機(jī)物開(kāi)始裂解為小分子的有機(jī)物，污泥中含包裹的微砂開(kāi)始與有機(jī)質(zhì)分離。當(dāng)物料推進(jìn)至預(yù)熱催化水解反應(yīng)器100中部后，將由過(guò)熱蒸汽進(jìn)ロ 140通過(guò)低壓的(例如大約為O. 2^0. 4MPa)過(guò)熱蒸汽(溫度為大約150°C 170°C )，物料將被進(jìn)一歩加熱并完全漿化，其粘度可降低至初始值的20%以下，污泥中的微砂與有機(jī)質(zhì)的結(jié)合力進(jìn)ー步降低。需要說(shuō)明的是，為保證預(yù)熱催化水解反應(yīng)器100具有更好的預(yù)處理效果，并充分利用后續(xù)高溫水熱處理的余熱，預(yù)熱催化水解反應(yīng)器100外部可設(shè)置水熱保溫夾套150，其熱水來(lái)源取自對(duì)水熱除砂消毒反應(yīng)釜200的出料進(jìn)行冷卻后被加熱的冷卻循環(huán)水。
經(jīng)過(guò)預(yù)熱及催化水解預(yù)處理后，物料已被完全漿化并非常容易地使用蒸汽進(jìn)行攪拌了。此時(shí)物料通過(guò)水熱反應(yīng)釜進(jìn)料閥210進(jìn)入水熱除砂消毒反應(yīng)釜200，由鍋爐為反應(yīng)釜提供所需的飽和蒸汽，并通過(guò)鍋爐蒸汽進(jìn)ロ 230進(jìn)入水熱除砂消毒反應(yīng)釜200。為保證蒸汽熱能充分被有機(jī)質(zhì)物料所吸收并同時(shí)利用蒸汽噴入提供充分的物料攪拌，在水熱除砂消毒反應(yīng)釜200內(nèi)設(shè)置蒸汽噴ロ 270，噴入蒸汽后使釜內(nèi)物料在保持高溫高壓(130°C 170°C，O.5^1. OMPa)條件下反應(yīng)約15 30分鐘后，完成了砂與污泥有機(jī)質(zhì)的分離(后續(xù)接離心或沉淀即可將砂除棹)，同時(shí)對(duì)污泥實(shí)現(xiàn)了消毒處理，之后即進(jìn)入泄壓與出料程序。在某些情況下，蒸汽熱量無(wú)法迅速被物料所吸收，反應(yīng)釜頂部分積蓄蒸汽，應(yīng)采用空壓機(jī)將釜頂部蒸汽加壓后再次送回蒸汽噴ロ，以促進(jìn)物料與蒸汽的充分接觸，提高傳熱效率。為防止泄壓過(guò)程中物料沸騰造成噴濺，在反應(yīng)釜物料層上部設(shè)置防噴濺罩280，而泄壓后的熟料溫度高達(dá)100。。。為充分回收利用熟料 余熱，熟料從出料ロ 220通過(guò)熱交換器410后進(jìn)入后續(xù)處理エ序，如脫水或厭氧消化等。熱水在熱交換器410與預(yù)熱催化水解反應(yīng)器100的水熱保溫夾套150間流動(dòng)換熱，將熟料余熱不斷回收到初始物料的預(yù)熱エ序中，保證了能量的最大化回收利用。值得說(shuō)明的是，由于本發(fā)明采用了預(yù)熱催化水熱預(yù)處理，使得高溫高壓水熱反應(yīng)釜在完成蒸煮后無(wú)須再進(jìn)行瞬間泄間的閃蒸處理(閃蒸處理往往使得設(shè)備壽命縮短并帶來(lái)安全隱患)。水熱除砂消毒反應(yīng)釜200的泄壓可以較為緩慢的速度進(jìn)行，飽和蒸汽通過(guò)蒸汽截留閥240轉(zhuǎn)化為低壓過(guò)熱蒸汽(本例為O. 2^0. 4MPa，150°C ^170°C )，同時(shí)保持蒸汽熱焓不變。所得的低壓過(guò)熱蒸汽通過(guò)單向閥260通入熱(堿)水箱310中，將所需噴入預(yù)熱催化水解反應(yīng)器100中的熱(堿)水加熱至近100°C。多余的蒸汽即通過(guò)另ー單向閥250切換直接噴入到預(yù)熱催化水解反應(yīng)器100，以滿足預(yù)熱催化水解反應(yīng)器100的反應(yīng)要求。以上的具體實(shí)施方式
是用來(lái)對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)ー步描述和說(shuō)明，并非用來(lái)對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限制。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)用本發(fā)明的說(shuō)明書及權(quán)利要求所做的等效結(jié)構(gòu)或步驟的變化，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于城市污泥除砂消毒預(yù)處理的裝置，其特征在于，包括預(yù)熱催化水解反應(yīng)器、水熱除砂消毒反應(yīng)釜、熟料熱交換系統(tǒng)和蒸汽回收利用系統(tǒng)，其中所述預(yù)熱催化水解反應(yīng)器用來(lái)對(duì)物料進(jìn)行預(yù)熱及催化水解預(yù)處理，所述水熱除砂消毒反應(yīng)釜用來(lái)對(duì)已經(jīng)過(guò)所述預(yù)處理的所述物料進(jìn)行高溫高壓條件下的反應(yīng)以達(dá)到所述物料中砂與污泥有機(jī)質(zhì)的分離并實(shí)現(xiàn)污泥的消毒處理，所述蒸汽回收利用系統(tǒng)用來(lái)對(duì)所述水熱除砂消毒反應(yīng)釜中的蒸汽熱能進(jìn)行回收以用于所述預(yù)熱催化水解反應(yīng)器，以及所述熟料熱交換系統(tǒng)用來(lái)從所述水熱除砂消毒反應(yīng)釜中排出的高溫熟料中回收余熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述預(yù)熱催化水解反應(yīng)器配置有進(jìn)料槽、設(shè)置在所述預(yù)熱催化水解反應(yīng)器內(nèi)對(duì)物料進(jìn)行攪拌的攪拌器、熱(堿)水進(jìn)ロ、過(guò)熱蒸汽進(jìn)ロ，以及設(shè)置于所述預(yù)熱催化水解反應(yīng)器內(nèi)為反應(yīng)物料提供保溫作用的水熱保溫夾套。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述攪拌器為單螺旋、雙螺旋或漿葉式機(jī)械式攪拌槳。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的裝置，其中所述水熱除砂消毒反應(yīng)釜包括水熱反應(yīng)釜進(jìn)料閥、熟料出料ロ、蒸汽進(jìn)ロ以及蒸汽截留閥，其中所述水熱反應(yīng)釜進(jìn)料閥與所述預(yù)熱催化水解反應(yīng)器連接，而所述蒸汽截留閥通過(guò)單向閥與所述預(yù)熱催化水解反應(yīng)器的所述過(guò)熱蒸汽進(jìn)ロ連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的裝置，其中所述熟料熱交換系統(tǒng)包括熱交換器，所述熱交換器被設(shè)置于所述水熱除砂消毒反應(yīng)釜的所述熟料出料ロ處，其中所述熱交換器的出口和入口分別與所述預(yù)熱催化水解反應(yīng)器的所述水熱保溫夾套流體連通，使得對(duì)所述水熱除砂消毒反應(yīng)釜的出料進(jìn)行冷卻后而被加熱的循環(huán)水能夠用于對(duì)所述預(yù)熱催化水解反應(yīng)器的保溫。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的裝置，其中所述蒸汽回收利用系統(tǒng)包括設(shè)置于所述水熱除砂消毒反應(yīng)釜的蒸汽進(jìn)口和將蒸汽進(jìn)ー步導(dǎo)入所述水熱除砂消毒反應(yīng)釜中反應(yīng)物料的蒸汽噴ロ，以及連接于所述水熱除砂消毒反應(yīng)釜并與所述預(yù)熱催化水解反應(yīng)器的所述過(guò)熱蒸汽進(jìn)ロ流體連通的所述蒸汽截留閥，還包括在經(jīng)由所述蒸汽截留閥使所述水熱除砂消毒反應(yīng)釜分別地流通連接于所述預(yù)熱催化水解反應(yīng)器和所述熱(堿)水箱，其進(jìn)ー步流體連通于所述預(yù)熱催化水解反應(yīng)器，使得從所述水熱除砂消毒反應(yīng)釜流出的飽和蒸汽通過(guò)所述蒸汽截留閥轉(zhuǎn)化為低壓過(guò)熱蒸汽后，一方面經(jīng)過(guò)所述過(guò)熱蒸汽進(jìn)ロ被送入所述預(yù)熱催化水解反應(yīng)器對(duì)所述物料進(jìn)行預(yù)熱，另ー方面通入所述熱(堿)水箱對(duì)其中有待噴入所述預(yù)熱催化水解反應(yīng)器的熱(堿)水進(jìn)行加熱。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中包括多個(gè)的所述蒸汽噴ロ，其設(shè)置為，在蒸汽熱能無(wú)法短時(shí)間內(nèi)被所述物料充分吸收的情況下，可將所述水熱除砂消毒反應(yīng)釜頂部蒸汽抽取加壓后通過(guò)所述蒸汽噴ロ噴入所述物料中，以充分將熱量釋放至所述物料。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的裝置，其中所述水熱除砂消毒反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有用來(lái)防止物料沸騰造成噴濺的防噴濺罩。
9.一種用于城市污泥除砂消毒預(yù)處理的方法，其特征在于，包括如下步驟對(duì)城市污泥的物料進(jìn)行預(yù)熱及催化水解預(yù)處理；使經(jīng)過(guò)所述預(yù)熱和催化水解預(yù)處理的物料在水熱除砂消毒反應(yīng)釜中在高溫高壓條件下進(jìn)行反應(yīng)；然后對(duì)在所述水熱除砂消毒反應(yīng)釜中經(jīng)過(guò)反應(yīng)的熟料進(jìn)行泄壓以及出料處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述預(yù)熱及催化水解預(yù)處理進(jìn)ー步包括將所述物料送入預(yù)熱催化水解反應(yīng)器并在攪拌作用下與熱(堿)水混合而被稀釋和預(yù)熱以及進(jìn)行初歩的催化水解反應(yīng)，然后將所述物料加到所述水熱除砂消毒反應(yīng)釜中，通過(guò)加入過(guò)熱蒸汽使經(jīng)過(guò)初步預(yù)熱和催化水解的所述物料進(jìn)ー步被加熱、催化水解并完全漿化，從而使得所述物料的粘度顯著降低并使得所述物料中的大分子有機(jī)分子水解成較小的有機(jī)物分子。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中在所述水熱除砂消毒反應(yīng)釜中的反應(yīng)進(jìn)一歩包括將飽和蒸汽送入所述水熱除砂消毒反應(yīng)釜，使其中的所述物料保持在高溫高壓條件下。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中在所述水熱除砂消毒反應(yīng)釜中的所述物料所保持的高溫高壓條件包括壓カ為大約O. 6^1. 5Mpa。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中在所述水熱除砂消毒反應(yīng)釜中的所述物料所保持的高溫高壓條件包括溫度為大約130°C 180°C。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中在所述水熱除砂消毒反應(yīng)釜中的所述物料所保持的高溫高壓條件包括保持反應(yīng)時(shí)間在大約15 45分鐘。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述泄壓和所述出料進(jìn)ー步包括在所述水熱除砂消毒反應(yīng)釜中的所述物料之上采取防噴濺措施以防止所述泄壓過(guò)程中物料沸騰造成噴濺，并且使所述出料過(guò)程控制在緩慢的速度進(jìn)行以保證蒸汽熱能的充分回收利用。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中進(jìn)ー步包括利用從所述水熱除砂消毒反應(yīng)釜回收的熱能對(duì)所述預(yù)熱催化水解反應(yīng)器進(jìn)行保溫，以及利用來(lái)自所述水熱除砂消毒反應(yīng)釜的飽和蒸汽在轉(zhuǎn)化為低壓過(guò)熱蒸汽后送入所述預(yù)熱催化水解反應(yīng)器預(yù)熱所述物料以滿足所述物料的反應(yīng)要求，并且送入所述熱(堿)水箱對(duì)其中需要送入所述預(yù)熱催化水解反應(yīng)器的熱(堿)水進(jìn)行加熱。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述城市污泥的含固率為大約8% 30%。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種針對(duì)含砂量較高(含固率為8%~30%)的城市污泥進(jìn)行除砂消毒預(yù)處理的裝置和方法。所述裝置包括預(yù)熱催化水解反應(yīng)器、水熱除砂消毒反應(yīng)釜、熟料熱交換系統(tǒng)和蒸汽回收利用系統(tǒng)。利用所述預(yù)熱催化水解反應(yīng)器能夠?qū)崿F(xiàn)物料的預(yù)處理，顯著降低物料的粘度，促使物料中有機(jī)質(zhì)水解，同時(shí)使污泥與微砂容易分離。為提高系統(tǒng)能源利用效率，所述預(yù)熱催化水解反應(yīng)器所需的熱源均由后續(xù)水熱除砂消毒反應(yīng)釜的能量回收而得。本發(fā)明方法不再需要常規(guī)熱水解工藝所需的閃蒸工序，即可使有機(jī)質(zhì)實(shí)現(xiàn)高效的水解轉(zhuǎn)化。本發(fā)明方法能夠用來(lái)改善物料的流動(dòng)性、脫水、脫砂性能和后續(xù)厭氧消化性能，從而可作于脫水干化或厭氧消化工藝的預(yù)處理系統(tǒng)。
文檔編號(hào)C02F11/10GK102718377SQ201210234319
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月21日
發(fā)明者吳志根, 戴曉虎, 李平, 羅伯特·迪希特, 董濱, 顧國(guó)維 申請(qǐng)人:上海同濟(jì)普蘭德生物質(zhì)能股份有限公司