[发明专利]一种水热法污泥脱水方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及污水处理领域，具体而言，涉及一种水热法污泥脱水方法及装置。

背景技术

市政污泥的安全处置是我国污水处理行业正面临的一大挑战。我国的市政污泥量很大，而安全处置率还非常低。预计2015年我国每年将产生3000万吨的湿泥饼（含水率约80%），不论是填埋、堆肥，还是焚烧处理都建立在较低的泥饼含水率基础上。而板框压滤、带式压滤、离心分离以及螺压等污泥脱水手段的机械化和自动化促进了污泥的脱水普及率。但这些机械脱水方法只能使脱水污泥含水率降低到80%左右，难以进一步降低污泥含水率。污泥难脱水和难消化的特征制约了污泥有效安全的处理与处置。就我国污泥处理的现实而言，首要解决的问题是如何有效减少泥饼含水率，以利于后续处理。因此，从技术上研发经济有效的改善污泥脱水性能的新技术已成为当务之急。

污泥水热处理（hydrothermal treatment）始于20世纪30年代，原理是在污泥在一定的温度和压力环境下，污泥发生脱水和脱羧反应，使污泥的微生物絮体解散，微生物细胞破裂，污泥中的有机物水解。有机物的水解降低了污泥的黏度，降低了黏性物质对水的束缚能力；同时在加热至一定温度并保持一段时间后，污泥中的细胞破裂，胞内的大分子有机物释放并水解，胞内以各类大分子相结合的水也被释放，导致水更容易与污泥颗粒分离，从而降低脱水污泥的含水率。因此污泥的水热处理可以有效改善污泥脱水及沉降性能。

目前使用的基于水热反应的污泥脱水技术的主要特征在于，采用了高压蒸汽作为热源，提高水热反应所需要的温度和压力环境，这种工艺的工艺链条长，设备运行的控制流程复杂，也可能存在大气污染的隐患。具体分析如下：

需要高压蒸汽，然而蒸汽锅炉燃烧时，产生的烟气需要特别的环保控制装置，如果这些装置及其运行不到位，就意味着产生蒸汽的同时，锅炉也在排放PM2.5和PM10等颗粒物，因此会加剧雾霾发生。

不方便建造可移动的污泥脱水设施，因此不利用水热处理的方法向小型污水处理厂推广。

通过蒸汽加热，反应釜内的污泥所获得的水热反应条件（温度和压力）可能不均匀，因此处理效果不稳定。

工艺单元多，流程管理较复杂，因此投资和运行费用高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水热法污泥脱水方法及装置，以解决上述的问题。

在本发明的实施例中提供了一种水热法污泥脱水方法，包括以下步骤：

储料和预热：储存湿污泥，并利用余热对其进行预热，使湿污泥中干物质含量为2-25%；

两级水热反应：对预热后的湿污泥进行两级水热反应，一级水热反应温度为220-280℃，反应时间5-15分钟，二级水热反应温度为160-200℃，反应时间为20-60分钟，两级水热反应的pH值均小于7；

快速降温和三相分离：对两级水热反应后的湿污泥进行降温，降至常温后，将固体、液体和气体分离。

进一步的，所述储料和预热后，湿污泥中干物质含量为5-20%。

进一步的，所述两级水热反应中，pH值为3-5之间。

进一步的，所述一级水热反应中，反应时间为10分钟，所述二级水热反应中，反应时间为40分钟。

进一步的，所述储料和预热过程中添加催化剂。

优选的，所述催化剂为有机酸、无机酸或水热反应液。

一种水热法污泥脱水装置，包括两个相互连接的带有螺杆的管道式耐压反应器，分别为第一级反应器和第二级反应器；

所述第一级反应器连接有封闭式储料罐，所述第二级反应器连接有热交换装置和用于收集三相分离产物的收集装置；

所述收集装置包括固态收集装置、液态收集装置和气态收集装置。

进一步的，所述第一级反应器和所述第二级反应器连接有温控装置和压力监控装置。

进一步的，第一级反应器连接有电加热装置。

进一步的，所述热交换装置与所述封闭式储料罐之间设有用于传输热量的管路。

本发明实施例提供的一种水热法污泥脱水方法及装置，包括以下优点：

1、脱水性能好：可以获得含水率在50%到60%之间的半干泥饼。传统的污泥机械脱水装置（板框压滤、带式压滤、离心分离以及螺压等）一般很难将污泥的含水率降到80%以下，为了进一步降低污泥的含水率，都需要采用热源进行干化处理。

2、无需外加蒸汽，工艺集成性高，可精准控制水热反应的顺序温度，便于运行管理：该方法技术工艺不需要外加蒸汽，螺杆管式反应器很好地集成了物料混合、传质、传热或物料分离的功能。