[发明专利]一种高含固生物污泥连续热水解装置与方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种对高含固生物污泥连续热水解装置与方法。

背景技术

高含固生物污泥连续热水解方法与设备一般适用的生物污泥含固率均在15%以下，针对经过脱水处理后含固率为15%~25%的生物污泥而言，无法实现连续稳定的热水解预处理操作，本发明正是针对上述问题突破高含固率生物污泥的预处理技术与装置。

 根据反应器中物料的固体含量(TS)，厌氧发酵技术可分为低含固发酵(TS≤12%)和高含固发酵(TS≥20 %)两种。低含固发酵技术在市政污泥(TS为2%左右)消化产沼、禽畜粪便厌氧发酵产沼和有机垃圾厌氧产沼等方面已经得到应用，各方面的技术已经比较成熟。与低含固发酵工艺相比，高含固发酵工艺具有如下优点： (1)负荷大，容积产能高，设备体积大大减小；(2)需水量低或不需水，节约水资源；(3)产生沼液少，废渣含水量低，后续处理费用低；(4)运行过程稳定，无低含固发酵工艺中的浮渣、沉淀等问题；(5)臭气排放少等。

在污泥高含固厌氧消化过程中，由于污泥中含大量难降解物质及好氧处理过程中的微生物残体，细胞壁结构限制进一步生物转化，导致水解酸化菌不易繁殖，产甲烷阶段可利用的底物不足，产气速度慢，是污泥高含固厌氧消化工艺的重要难点之一。高压热水解技术能够有效破解污泥内部的细胞壁结构，使胞内有机物溶出并部分水解为小分子有机物，从而改善污泥的消化性能。但污泥的高压热水解工艺仍存在能耗高、设备复杂等问题，限制其推广利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高含固生物污泥连续热水解装置与方法。

本发明提出的高含固生物污泥连续热水解装置，由管式进料器2、高温高压反应釜7、蒸汽储罐12和锅炉9组成，其中：管式进料器2顶部分别设有进料槽1和蒸汽进口4，管式进料器2内设有螺带搅拌推进器5，螺带搅拌推进器5连接电机3；管式进料器2一侧下部通过管道和螺杆泵6连接高温高压反应釜7的进料口，高温高压反应釜7内设有蒸汽喷口8，蒸汽喷口8通入高温高压反应釜7底部，高温高压反应釜7内上部设有防喷溅罩10；锅炉9的蒸汽出口通过管道连接蒸汽喷口8，高温高压反应釜7的上部一侧的蒸汽出口通过管道和单向阀11连接蒸汽储罐12；蒸汽储罐12通过管道和单向阀连接换热器13，换热器13的出口分别通过管道连接蒸汽进口4和锅炉9；锅炉9的蒸汽出口通过单向阀11连接蒸汽储罐12。

本发明提出的高含固生物污泥连续热水解的方法，具体步骤如下：

(1)城市或工业生物污泥经脱水处理，使其含固率为15%~25%；

(2)将步骤(1)所得脱水污泥送入管式进料器的首端，脱水污泥在螺带搅拌推进器的搅拌作用下与由蒸汽进口进入的热蒸汽均匀混合，脱水污泥在管式进料器中停留时间为2~8小时，脱水污泥在加热与搅拌推进过程中其粘度逐渐下降，至管式进料器末端，脱水污泥已完全浆化，其粘度下降为低于进料时的1/10~1/5；

(3)步骤(2)物料通过螺杆泵输送入高温高压反应釜，蒸汽从物料底部送入高温高压反应釜内，控制高温高压反应釜内压力为0.6~1.5Mpa，温度为130℃~180℃，对物料蒸煮15~45min；蒸煮完成后，将高温高压反应釜与蒸汽储罐连通，使高温高压反应釜内蒸汽迅速泄入蒸汽储罐中，高温高压反应釜内压力降低至0.1~0.15Mpa，高温高压反应釜内物料剧烈沸腾；物料在闪蒸过程中，细胞中的胞内物质由于爆沸而将细胞壁涨破，从而使胞内物质释出，大大提高了物料的脱水性能和厌氧消化性能，并使物料粘度进一步降低，有利于后续处理。闪蒸过程释出大量蒸汽注入蒸汽储罐，蒸汽储罐经补充蒸汽加压后，向管式进料器供给热蒸汽，用以物料的加热，从而实现了利用闪蒸回收热预热物料的目的。