[发明专利]一种固液混合相快速闪蒸的生物质溶胞处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及固体废物处理技术领域，尤其涉及一种生物质废物的高效溶胞调质处理方法。

背景技术

随着社会经济的发展和城市化进程的加快，我国城市固体废物的产生量迅速增加，废物的种类、组分和性质与以前相比也发生了巨大变化。二十世纪80年代初，生活垃圾中渣土平均含量超过80％，有机物含量不到20％。而目前城市生活垃圾中厨余类有机物含量已经上升到50％左右，而市政污水厂产生大量的污泥，也进入垃圾处理系统。这类有机垃圾有着与其他垃圾明显不同的性质，其主要特征表现为：产生量大，发生源相对集中，可降解有机物含量高，易腐败，含水率高，非均质或呈半固体状态，处理不当或不及时，会产生恶臭和高浓度污水、滋生蚊蝇、传播病原菌。

二十世纪90年代后，我国开始重视城市固体废物的污染防治与管理。经多年努力，已在全国形成了一个以卫生填埋为主，焚烧、堆肥为辅的生活垃圾处理处置技术体系。目前，在全国661个设市城市中建有各类填埋场479座，堆肥厂46座，焚烧厂66座。填埋、焚烧和堆肥按处理能力的比例分别为85％、10％和5％。

然而，由于生活垃圾中生物质垃圾比例的不断增长及其特殊的物料性质，上述三种处理方式都表现出不同程度的不适应。主要原因是：

1)生物质垃圾有机物含量和含水率高，填埋压实困难，并产生大量高浓度、难降解渗滤液，加重了填埋设施的负担，导致严重的二次污染问题，填埋过程中还会产生大量温室气体；

2)高含水率导致混合垃圾热值低，焚烧处理需要辅助燃料，显著增加焚烧成本，还会带来二恶英类污染物产生的风险；

3)垃圾的高含水率使堆肥过程需要添加大量调节剂，高有机物含量是产生恶臭气体和高浓度渗滤液的根源。

正是由于生物质垃圾的这些特殊理化特征和工程处理特性，给传统的填埋、焚烧和堆肥处理处置带来诸多困难。

在上述传统方式应用困难的情况下，厌氧消化技术及调质干化技术具有较好的应用前景。厌氧消化是一种利用微生物作用的能量转化技术，尤其适合于高含水率、易降解有机物的处理。以厌氧消化技术为核心形成的生物质垃圾高效生物处理与高值产品利用技术，可将餐厨果蔬污泥类生物质垃圾转化为清洁可再生能源，同时，还可生产有机肥料，具有良好的经济效益和环境效益，近年来，受到世界各国的普遍重视。干化焚烧在生物质废物，特别是污泥的处理中，占据了重要位置，利用热能将生物质废物水分蒸发，得到高热值的干废物，再进行焚烧处置。无论是厌氧消化或者干化焚烧，都需要对生物质废物进行调质预处理，这是因为生物质废物大多是微生物细胞，胞内水难以溶出，生物降解速率低。高效的溶胞技术，是通过一定的处理手段，将生物质废物进行改性，打破细胞结构，将胞内水溶出，大大提升厌氧消化效率及脱水性能。本发明的快速闪蒸溶胞技术，是将生物质废物温度和压力提升到一定程度，并迅速的通过固液混合相的直接闪蒸，打破细胞结构，获得高效的溶胞效果。

发明内容

本发明针对含水率高、有机物含量高的生物质废物，提供了一种固液混合相直接快速闪蒸的破胞工艺及系统，通过快速闪蒸的方式打破生物质细胞、絮体结构，提升其厌氧消化及脱水性能。与其他高温高压处理的溶胞技术不同的是，该工艺采用固液混合相直接闪蒸的方式，而不是对高温高压反应器气相进行降压闪蒸。该工艺的闪蒸过程直接作用在固相上，能更高效的破坏细胞结构，促进胞内物质溶出。

本发明提供了一种生物质废物快速闪蒸溶胞工艺，其原理是：将生物质废物加热至一定温度和压力，然后通过固液混合相直接闪蒸，打破细胞、絮体结构。

本发明的技术方案如下：

一种固液混合相快速闪蒸的生物质溶胞处理工艺，包括如下步骤：

1)将含水率70％～90％的生物质废物通过泵输送至浆化反应器；

2)物料在浆化反应器内与二次蒸汽混合进行初步升温预热；

3)将上述预热物料引入水热反应器，加热至反应温度，在水热反应器中连续反应；

4)水热反应器下部出料口与固液混合相闪蒸系统连接，高温高压的物料进入闪蒸系统直接闪蒸，物料剧烈膨胀和气化，压力迅速降低，然后进入闪蒸反应器；

5)降压后的物料在闪蒸反应器内与蒸汽分离，进入冷却系统进行冷却；

6)生物质废物经过高温高压下反应及固液混合相直接闪蒸过程，细胞壁破碎，释放出细胞内的内部水及有机物，厌氧消化性能与脱水性能均大大提升，冷却后可直接脱水或进入厌氧消化系统。

优选地，步骤3)中在所述水热反应温度和压力下，固液混合相物料直接通过固液混合相快速闪蒸系统气化膨胀，降压，进入闪蒸反应器；