利用回收蒸汽再循环的连续热水解的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种连续热水解包含有机物质的待处理污泥的方法，所述方法包括以下步骤，所述步骤在于：借助于初级动态注入器-混合器同时进行回收蒸汽向所述污泥的注入以及所述污泥与所述回收蒸汽的混合，以获得经预热污泥的初级均匀混合物；借助于次级动态注入器-混合器同时进行新鲜蒸汽向所述初级均匀混合物的注入以及所述初级均匀混合物与所述新鲜蒸汽的混合，以获得次级均匀混合物；在压力下向管式反应器传送所述次级均匀混合物并且引起这种次级均匀混合物在所述反应器中以足够的停留时间和在足够的温度下的基本上活塞型的流动，所述停留时间和温度足以使得在这种次级均匀混合物中存在的有机物质热水解；在回收蒸汽产生装置内由在所述管式反应器的出口处获得的所述次级均匀混合物产生所述回收蒸汽；将离开所述回收蒸汽产生装置的所述次级均匀混合物冷却到使得能够进行其所含的经水解有机物质的随后消化的温度。本发明专利技术还涉及一种装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
1.专利
本专利技术涉及用于连续热水解包含有机物质的污泥的方法和装置，所述污泥与或者不与其它包含有机物质的废料混合。这些污泥或废料可例如来源于生活废水的处理(消化或未消化的净化污泥，来自于预处理的油脂)，或者来源于以下物质的处理：工业废水(例如农产食品加工工业、屠宰场、废糖蜜)，或者包含有机物质的家庭垃圾类型的废料，或者来自于排放物质、油脂槽。在此文件中将在下文中使用术语“污泥”。
技术介绍
2.现有技术来自于废水(无论是生活或工业来源或者来源于农业)的处理的污泥可通过生物途径进行处理，尤其是通过厌氧消化。生物处理的目的在于降解这些污泥中所含的有机物质。这种降解可旨在将污泥稳定化，使得能够产生能量(通过产生生物气)和/或还减小污泥的体积。但是，某些有机化合物比其它化合物更难以通过生物途径降解，并且已知通过热水解的预处理能够加速生物降解的过程。这种热处理通常在压力下在高于100℃的温度(所述温度在实际中可一直到220℃)下进行预定的时间周期，在实际中通常为半小时。通过这种热水解处理，难以生物降解的有机物质则被转化为随后可更易于进行生物降解的化合物。传统地，这种随后生物降解可通过在封闭反应器中的消化来进行，所述封闭反应器厌氧操作，被称作消化器。这种厌氧消化器仅可在以下条件下合适地运行：其在合适且恒定的温度下操作，通常要求加热系统，并且其进行合适的搅拌。这种搅拌会由于消化器中所含的污泥是流体的(即具有低粘度)而更为容易。在现有技术中已知不同类型的热水解方法，其中的一些方法通过逐个地即不连续地处理给定量的待水解污泥来实施(即“分批”运行)，而其它方法则被设计为使得能够连续处理或者至少半连续处理待水解污泥。在与这些热水解装置和方法有关的现有技术中，可尤其提及专利文献WO96/09882和WO2006/027062，这两个文献均涉及分批法。这种分批法具有以下缺点：需要管理不同批次的要处理污泥的处理循环，并且需要重复运行某些设备，例如打开-关闭例如阀，这会导致过早的磨损。在污泥的连续或半连续热水解处理技术当中，可以提及专利文献EP1198424中描述的技术以及专利文献WO2009/121873中描述的技术。在EP1198424所述的技术中，污泥被传送到反应器中，污泥在该反应器中在130℃-180℃的温度下经过5-60分钟的周期。通过这种处理水解的污泥然后通过热交换器冷却，以确保其温度足够低以便可与下游消化器的运行相容并且防止此消化器的生物质被破坏。如此回收的能量能够使污泥在进入热水解反应器中之前被预热。但这项技术针对干度大于10％的非水解浓污泥使用交换器，这在实际中被证明是难以管理的，给用户带来限制，因为其要求用于维护和清洁的停机周期。此外，这种配置使用泵，在这种情况下是文献EP1198424的图1中的泵11，其针对非常热(130-180℃)的污泥运行，并且通过实验显示出，这个因素导致这种泵具有短的使用寿命。最后，这种配置在待处理污泥的浓度方面是受限的，因为其不可能处理干度(siccité)大于20％的污泥。它在能量消耗方面也不是优化的，因为如果污泥更浓的话(即具有大于20％的干度并且因而具有小于80％的水含量)，考虑到要利用蒸汽加热的(污泥中所含)水体积会降低，则在蒸汽方面的需求会进一步降低。在专利文献WO2009/121873所述的技术中，污泥在呈现管式的热水解反应器中被连续处理，在所述反应器中水蒸汽被直接注入。这种方法具有是真正连续方法的优点。但是，尽管通过热水解的污泥处理相对于市场上现有的其它方法已经得到了极大的改善，但其仍有一些限制。首先，如果被引入到反应器中的待水解污泥的粘度太高，则可被证明的是，蒸汽难以注入到这种污泥中。在实际中，这种方法可处理具有高干度比率的污泥。当超过某些干度时，该热水解可被证明不是最佳的，这会限制位于热水解下游的厌氧消化的性能。其次，本申请人进行的实验已经显示出，在文献WO2009/121873所述方法范围中使用的热水解反应器内所观察到的热和机械限制可能需要特殊的构造设置。已经观察到，所注入的全部蒸汽并不完全被冷凝到超过某些干度的污泥中。在实际中，注入到反应器中的蒸汽可采用优选的路径。这个问题也在专利WO2009/121873中被确认，尤其是在这个文献的第5页第1段中，其中具体说明当反应器具有水平部时，蒸汽和污泥会倾向于分离成两层，即包含蒸汽的上层和包含污泥的下层。而对于所有的热水解方法来说，并且尤其是对于连续运行的热水解方法来说，该方法的关键阶段对应于蒸汽在污泥中的传送和冷凝。这是因为，如果这个步骤未合适进行的话，则热水解方法的性能可被认为在化学反应方面和经济方面是受到显著损害的，因为必须要被使用的蒸汽的量则会变得更大。针对脱水污泥进行的热水解方法因而要遇到使蒸汽有效注入到污泥中的困难，并且必然要遇到确保它们混合的困难(一旦这些污泥过分粘稠时)。由于污泥的粘稠性质，因此其干度越大，蒸汽将越难以注入到污泥中、与污泥混合并且通过冷凝释放出其能量以促进难以生物降解的化合物的热水解。在分批法中，推荐在处理槽中进行搅拌，以利于蒸汽与待处理污泥的紧密混合。通过在处理槽中进行的这种搅拌混合，污泥和蒸汽的混合物变得紧密并且蒸汽可通过在污泥中冷凝而快速地释放出其能量。但是，在连续运行以及分批运行的现有技术的方法的范围中，一旦污泥的干度大于20％的话，污泥在实际中均无法有效地进行水解，至少是在上述专利申请所述和所要求保护的技术的工业转化中，这就要求污泥应当被限制到20％重量的干物质。专利文献WO2009/121873推荐在反应器中使用静态或动态混合器，以提高这种蒸汽与污泥的混合。这在WO2009/121873的第5页的最后一段中进行了解释。当蒸汽被注入到反应器的水平部时尤其推荐这种混合器，因为正如以上所指出的，这种水平部被认为是其中蒸汽具有以下特定倾向的区域：采取优选排放路径并且不会与污泥完全混合，因而不会将其能量合适地释放到污泥中，这种倾向因而降低了热水解反应器的性能。但要指出的是，就本申请人所知，目前还没有任何使用这种动态或静态混合器用于污泥处理的工业实践被应用到商业设备上。
技术实现思路
3.本专利技术的目标本专利技术的目标在于提出一种方法以及一种与这种方法的实施有关的装置，其使得能够在至少一种实施方案中改善在本文档来自技高网...

【技术保护点】
连续热水解包含有机物质的待处理污泥的方法，所述方法包括以下步骤，所述步骤在于：使所述待处理污泥脱水和均匀化以获得具有20‑35％重量干物质的干度的污泥；借助于具有腔室和带有叶片的转子的初级动态注入器‑混合器同时进行回收蒸汽向所述污泥的注入以及所述污泥与所述回收蒸汽的混合，以获得经预热污泥的初级均匀混合物；将所述初级均匀混合物向具有腔室和带有叶片的转子的次级动态注入器‑混合器传送，并且同时进行新鲜蒸汽向所述初级均匀混合物的注入以及所述初级均匀混合物与所述新鲜蒸汽的混合，以获得被加热到所希望的热水解温度的污泥的次级均匀混合物；在压力下向管式反应器传送所述次级均匀混合物并且引起这种次级均匀混合物在所述反应器中以足够的停留时间和在足够的温度下的基本上活塞型的流动，所述停留时间和温度足以使得在这种次级均匀混合物中存在的有机物质热水解；在回收蒸汽产生装置内由在所述管式反应器的出口处获得的所述次级均匀混合物产生所述回收蒸汽；将离开所述回收蒸汽产生装置的所述次级均匀混合物冷却到使得能够进行其所含的经水解有机物质的随后消化的温度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.06 FR 13585911.连续热水解包含有机物质的待处理污泥的方法，所述方法包括以
下步骤，所述步骤在于：
使所述待处理污泥脱水和均匀化以获得具有20-35％重量干物质的干
度的污泥；
借助于具有腔室和带有叶片的转子的初级动态注入器-混合器同时进
行回收蒸汽向所述污泥的注入以及所述污泥与所述回收蒸汽的混合，以获
得经预热污泥的初级均匀混合物；
将所述初级均匀混合物向具有腔室和带有叶片的转子的次级动态注
入器-混合器传送，并且同时进行新鲜蒸汽向所述初级均匀混合物的注入
以及所述初级均匀混合物与所述新鲜蒸汽的混合，以获得被加热到所希望
的热水解温度的污泥的次级均匀混合物；
在压力下向管式反应器传送所述次级均匀混合物并且引起这种次级
均匀混合物在所述反应器中以足够的停留时间和在足够的温度下的基本
上活塞型的流动，所述停留时间和温度足以使得在这种次级均匀混合物中
存在的有机物质热水解；
在回收蒸汽产生装置内由在所述管式反应器的出口处获得的所述次
级均匀混合物产生所述回收蒸汽；
将离开所述回收蒸汽产生装置的所述次级均匀混合物冷却到使得能
够进行其所含的经水解有机物质的随后消化的温度。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述用于产生回收蒸汽的
步骤包括：
用于将离开所述管式反应器的所述次级均匀混合物传送到热交换器
的入口的步骤；
用于将水传送到所述热交换器的另一入口的步骤；
所述次级均匀混合物将其热至少部分地传送给所述水，以间接产生所
述回收蒸汽。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述用于产生回收蒸汽的
步骤包括用于将离开所述管式反应器的所述次级均匀混合物传送到闪蒸
反应器的步骤，在该闪蒸反应器内所述次级均匀混合物的温度和压力被快
速降低以直接产生闪蒸蒸汽，所述闪蒸蒸汽构成所述回收蒸汽。
4.根据权利要求1-3中任一项的方法，其特征在于，所述回收蒸汽
的压力为1-10巴a。
5.根据权利要求1-4中任一项的方法，其特征在于，所述回收蒸汽
的温度为100℃-180℃。
6.根据权利要求1-5中任一项的方法，其特征在于，被传送到所述
初级注入器-混合器的入口的所述污泥的温度低于60℃。
7.根据权利要求1-6中任一项的方法，其特征在于，离开所述初级
注入器-混合器的所述初级均匀混合物的温度低于100℃。
8.根据权利要求1-7中任一项的方法，其特征在于，所述次级均匀
混合物在离开所述次级注入器-混合器时具有100℃-200℃的温度和1巴
a-22巴a的压力。
9.根据权利要求1-8中任一项的方法，其特征在于，所述次级均匀
混合物在离开所述次级注入器-混合器时具有150℃-170℃的温度和5巴
a-15巴a的压力。
10.根据权利要求8或9中任一项的方法，其特征在于，被用来获得
所述次级均匀混合物的水蒸汽具有100℃-220℃、优选180℃-200℃的温
度和1巴a-23巴a、优选10巴a-16巴a的压力。
11.根据上述权利要求任一项的方法，其特征在于，所述次级均匀混
合物在所述反应器中的所述停留时间为10分钟至2小时，优选20-40分
钟。
12.根据权利要求11的方法，其特征在于，所述次级均匀混合物在

【专利技术属性】
技术研发人员：J·肖齐，C·克朗朋，T·奥佩蒂，A·B·吉尔伯特，
申请(专利权)人：威立雅水务解决方案与技术支持公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR