[发明专利]用于热水解污泥的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及流出物处理领域，所述流出物由以下组成或者大量掺杂以下：可发酵的有机物质并且尤其是源自城市或工业废水去污工艺的污泥。这些流出物在下文中一般用术语“污泥”表示。

背景技术

目前，由净化站产生的污泥的一部分在农业领域再循环并且另一部分焚烧或按其它方式处理。但是，这些污泥越来越需要在专门的系统中进行处理。

因为这些污泥的产量变得越来越大，所以它们不能给环境和人体健康带来危险真的很有必要。实际上，这些污泥含有微生物，其中一些是致病的(大肠型细菌、沙门氏菌、蠕虫卵等)。另外，它们高度可发酵并且由此产生刺鼻性气体(胺、硫化氢、硫醇等)。这些考虑因素解释了以下需求：在上文所指出的处理系统中实施至少一个使这些污泥稳定的步骤，以便获得在生物方面以及在物理/化学方面都不会再发展或至少不那么迅速地发展的污泥。

主要问题涉及减小这些污泥的量和/或以生物气体形式再循环污泥的愿望。

在现有技术中提出的用于处理这些污泥的方法中，热水解被视为特别有前景的。

污泥的热水解在于在高温下并且在对其进行消毒(也就是说大大降低其中的微生物、尤其是病原性微生物的含量)的压力下处理这些污泥，溶解大部分颗粒物质并且将其所含的有机物质转化成易溶的生物可降解物质(例如挥发性脂肪酸)。

这类污泥热水解技术计划在厌氧消化步骤的上游或下游。当热水解计划在下游时，它常被称作“水热碳化”，这是本领域的普通技术人员所用的术语。

已经提出了一种用于水解污泥的特别有效的技术，这项技术描述于FR2820735中。这项技术实施至少两个平行工作的反应器，在每个反应器中，各批污泥经历完整的热水解循环。

在反应器中实施的热水解循环各自包含以下步骤：向反应器中供给待处理污泥，将所回收的蒸汽(闪蒸蒸汽)注入其中以从污泥回收热量，将新蒸汽注入到污泥中以使其处于能够实现水解的压力P和温度T，将其在此压力P和此温度T下维持一定时间，使污泥处于正在释放闪蒸蒸汽的接近大气压的压力下，再循环闪蒸蒸汽以预热来自平行反应器的待处理污泥并且排空反应器中由此水解的污泥。

根据这项技术，计划一个反应器与另一个反应器的循环应该在时间上错开，从而使用由一个反应器产生的闪蒸蒸汽，将其注入另一个反应器中。此实施方案使得有可能使用在所述反应器中的一个中产生的闪蒸蒸汽向另一个反应器供给蒸汽。

这项技术实现了待处理污泥的供给和污泥的排空，这些步骤可能是连续的，并且实现了使用若干热水解反应器对各批污泥进行热水解。

这类方法可以在单个设备中实施，填充、水解、减压以及排空步骤都在同一个反应器中进行。因此，这类方法使得这些设备的堵塞速度降到最低，使气味降到最低，污泥不用从一个反应器通到另一个反应器中，并且降低了新蒸汽需求。

但是，根据这项技术，通过蒸汽注射器注入闪蒸蒸汽以将蒸汽注入到反应器的污泥床中。这种配置导致大量负载损失。这些损失一方面是因为蒸汽注射器的配置，并且另一方面是因为反应器中的污泥的高度超过注射器。这些负载损失必须通过使用在更大压力下的闪蒸蒸汽进行补偿，从而使得能量有效转移到污泥中。

最后，这类方法导致需要实施大体积反应器。

文献EP1198424也提出了一种用于连续处理污泥的方法，其中泵入已经预热过的污泥，然后再在预热反应器中预热，接着再朝着热水解反应器泵入，然后转移到减压槽中，产生闪蒸蒸汽。

在这种方法中，在将闪蒸蒸汽从减压槽注入到污泥中并且在预热反应器中处理污泥之前，借助热交换器将已水解污泥的热量用来预热这些污泥。

这类技术的缺点是，除了实施热交换器之外，还要实施三个反应器，即预热反应器、热水解反应器和减压反应器。因此，对应的设备复杂又庞大。此外，污泥的处理时间相对较长，因为污泥必须依次穿过三个反应器，在每个反应器中的停留时间可能较长。

还将注意到，这类技术需要使用泵将已水解污泥从减压反应器再循环到热交换器，然后用中间泵将污泥从预热反应器传送到热水解反应器。

无论使用何种热水解方法，主要成本/支出项目都是与注入到污泥中的蒸汽的数量有关的。就分级来说，它影响为此目的实施的产蒸汽设施(锅炉、蒸汽发生器、蒸汽回收单元、管道等)的大小。就操作来说，它影响产生蒸汽所需的燃料的消耗量。因此，最大可能地减少为了处理污泥而实施的蒸汽很重要。