[发明专利]一种有机质连续热水解处理装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机质热水解技术，特别是涉及一种有机质连续热水解处理装置和方法。

背景技术

随着我国国民经济的发展，污泥与餐厨垃圾等有机固体废弃物产生量都急剧增长。目前剩余污泥等有机质主要采用“预热-厌氧消化-脱水干化”的处理工艺，然而这种传统的处理方法存在消化速率低、产气量小、消化周期长(停留时间长达20-30天)等缺点。

热水解消化处理工艺是一种对污泥进行减量化、资源化、稳定化和安全化的处理技术。热水解反应器是污泥热水解-厌氧消化系统的核心和关键设备，其不仅决定着产出的沼气效果，而且决定着整个污泥处理装置的耗能量。已有的热水解反应装置及工艺总体上可归纳为两种：一种是采用具有主动动力能耗的序批方式，例如具有搅拌方式的高压反应釜，该方式可以保证单位时间较大的处理量，但该方式动力能耗大，序批的方式对处理量的变化适应性不够强、控制系统繁琐；另一种是管式连续热水解反应器。这种连续管式处理方式由于预热、混合加热、保温保压和闪蒸冷却在同一管内进行，虽能实现连续，但缺点一是处理量增大时反应管尺寸增大，换热效果受到影响；二是无闪蒸过程，所以能量利用不合理，三是对初始原料浓度要求较高。

综上，现有污泥等有机质热水解发酵处理技术存在单位时间或单位耗能换热效率较低、热水解周期较长、能耗比较大等问题。

发明内容

本发明专利针对以上问题，目的在于提供一种被动式连续热水解系统，其特征在于除输运设备(如：泵)以外，无额外动力能耗。

此外，本发明的目的在于提供一种用于连续热水解的系统，其特征在于处理有机质(例如污泥)原料的干物质浓度可以是污水处理厂的产出污泥干度范围内的任意浓度，例如10％，15％，20％等。

此外，本发明的目的在于提供一种用于连续热水解的系统，其特征在于处理有机质(例如污泥)原料的处理量可以灵活调节。

在本发明上下文中，“管式混合换热与热水解反应两阶段”应理解为这样的工艺装置：即将反应物的热水解过程分为反应物与高温高压水蒸汽的混合接触换热和达到预定压力和温度后的保温保压反应两个子过程，并且该两个过程由管式混合换热器和保温保压反应罐相结合并分别完成。

在本发明上下文中，“被动式连续热水解”应理解为，在整个热水解系统中除对工作介质进行输运的泵外，没有对物料进行混合搅拌等以强化换热为目的的耗功。

为达到上述目的，本发明提出的一种用于有机质连续热水解的装置为：

一种有机质连续热水解处理装置包括采用来自连续闪蒸降温单元的闪蒸蒸汽对有机质原料进行预热的预热单元，采用连续加热和热水解反应的连续热水解反应单元，热水解反应后高温高压有机质依次进行的梯级闪蒸和降温单元；连续热水解反应单元包括一个或一个以上采用管道方式使外部输入蒸汽与所述有机质原料热交换的管式混合器，一个或一个以上并联的保温保压热水解反应罐，一个或一个以上串联的用于对经过热水解得到的有机质进行闪蒸的闪蒸罐。其中，

每个热水解反应单元包括一个或多个管式混合器与连续热水解反应罐的组合，管式混合器具有一个或多个物料入口，一个或多个高温高压蒸汽入口，每个管式混合器具有一个或多个蒸汽喷嘴与防止反应物倒灌的机械结构连接的蒸汽进口，每个管式混合器可以水平或竖直或倾斜安装。其中，

管式混合器的蒸汽喷嘴也可以是管径明显小于混合管道的直管道；防止反应物倒灌的机械结构可以采用止回阀门代替，每个蒸汽进口管道可以垂直于管式混合器轴线也可以具有管式混合器轴线分量的倾斜安装。

每个热水解反应罐具有一个或多个进料口，顶部具有一个或多个蒸汽出口，具有一个或多个排料出口。所述的保温保压的热水解反应罐，进料口与出料口的距离与进料速率之间遵循以下规律：物料在其中的滞留时间等于预设的热水解反应时间，在20-60分钟之间，例如30分钟、40分钟、60分钟；所述的保温保压的热水解反应罐，可以竖直、水平或同时具有水平和竖直分量的倾斜安装。

为了达到上述目的，本发明提出的第二技术方案为：

一种实现有机质连续热水解处理的方法，包括如下步骤：

步骤1：将所述有机质反应物连续供给预热单元中的预热罐，在系统二级闪蒸蒸汽的加热下，加热至低于100度非沸腾状态；

步骤2：经过预热后的反应物连续供给增压罐，在系统一级闪蒸蒸汽的加热下，增温增压至常压到热水解反应压力之间的中间压力；