具有高干燥度的污泥的连续热水解方法技术

本发明专利技术涉及连续热水解包含有机物质的待处理污泥的方法以及实施该方法的设备，所述方法包括至少：a.使所述待处理污泥结构破坏以产生经结构破坏污泥的步骤；b.在热水解反应器内热水解所述经结构破坏污泥以产生经水解污泥的步骤；c.冷却所述经水解污泥的步骤；根据本发明专利技术，所述结构破坏步骤在于：‑将所述待处理污泥引入动态混合器中；并且‑加热来自所述动态混合器的所述污泥，这种加热通过在热交换器中引入以下物质来实现：一方面是来自所述动态混合器的所述污泥，并且另一方面是所述经水解污泥，这导致了所述冷却。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
1.专利
本专利技术的领域是处理包含有机物质的污泥如来自净化站的污泥的领域。更特别地，本专利技术涉及连续热水解包含有机物质的污泥的方法，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(例如，来自于消化或未消化的净化站的污泥，来自于预处理的油脂......)，或者来源于工业废水的处理(例如，来自于农产食品加工工业的废水、屠宰场排放物、废糖蜜......)，或者由油脂槽的排放物质构成。术语“污泥”将在下文中用于表示这些污泥和/或废料。
技术介绍
2.现有技术来自于废水(无论是生活或工业来源)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，以将污泥稳定化，减小其最终体积并且通过产生生物气回收能量。但是，某些有机化合物难以通过生物途径降解。为了消除污泥降解的限制，可求助于热水解方法。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，最初难以生物降解的有机物质的一部分被转化为更易于进行生物降解的化合物。传统地，这种随后生物降解通过在被称作消化器的封闭厌氧反应器中的消化来进行。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。这种运行模式还需要管理新鲜蒸汽和闪蒸蒸汽的循环，但它尤其具有低的可回收能量潜力。在通过热水解连续或半连续处理污泥的技术当中，可提及在专利文献EP1198424中描述的技术以及在专利文献WO2009/121873中描述的技术。这些技术利用了水解的浓缩污泥-水的交换，以在经水解污泥被注入到消化器中之前对其进行冷却。在实际中，交换器的管理被证明是困难的并且给用户带来限制，因为其要求用于维护和清洁的停机周期。此外，这种配置在待处理污泥的浓度方面是受限的，因为其无法处理干燥度(siccité)大于10％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％的干燥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。术语污泥的“干燥度”被理解为是指其所包含的干燥物质的重量百分比。实际上，污泥是由有机物质、矿物质和水的混合物组成的流体。污泥的干燥度通过确定干燥物质的重量与污泥总重量之间的质量比来计算。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。这是因为，如果被引入到反应器中的待水解污泥的干燥度太高，则可被证明的是，蒸汽难以注入到这种污泥中。当超过某些干燥度时，该热水解可能不完全，这会限制位于热水解下游的厌氧消化的性能。对具有高干燥度的污泥的热水解方法因而碰到了有效确保将蒸汽注入到污泥中以及其与注入的蒸汽的混合的困难。连续运行的热水解方法目前无法优化它们的能量消耗，这是因为传统热交换器未被设置用于处理诸如污泥的糊状流体。因而在实际中，不可能想到使用这种交换器来回收经水解污泥的热量。但已知所谓“具有刮削表面(surface raclée)”的热交换器，其配备有能够将污泥推送到交换器中的刮削轴或者使用额外机械装置。然而，如果这些交换器可在理论上使用干燥度大于10％的污泥来运行，那么在实际中它们会被限制到8至10％的干燥度上。这可通过相同性质的污泥来解释：污泥由有机物质、矿物质和水组成。污泥的粘性、糊状和非均质的性质干扰了其流动。具有刮削表面的热交换器的另一个不可忽视的缺点是它们需要通常为水的中间流体，以用于加热进入的污泥并且冷却离开的污泥。更确切地，由离开该热水解方法的经水解污泥所加热的水将把一部分的热量传送给该水解方法入口处的待处理污泥。当超过10％的最大干燥度极限值时，取决于待处理污泥的干燥度的大约数巴的所观察到的压降以及交换器的运行困难使得该方法在经济上是无益的。另一个缺点在于：这些交换器还在容量方面受限：因此需要串联设置多个交换器，以处理足够的体积。因此，使交换器运行的发动机的能量消耗增加，这在能量方面是不利的。具有刮削轴或者使用额外机械装置的这些交换器的另一缺点与它们的维护有关。与糊状污泥循环有关的结垢要求进行定期维护并且难以实施。这种定期维护意味着要完全停止该方法，或者增加交换器的数目以能够使一些交换器进行维护，而另一些继续运行。
技术实现思路
3.本专利技术的目标本专利技术的目标尤其在于克服现有技术的这些缺点。更确切地，本专利技术的目标在于在至少一种实施方式中提供能够处理干燥度大于10％的污泥的污泥热水解方法。本专利技术的另一目标在于在至少一种实施方式中实施这种方法，该方法相对于传统方法能够实现能量节省。本专利技术的目标还在于提供污泥处理方法，其能够在至少一种实施方式中实现污泥预热，同时限制压降。本专利技术的目标还在于提供这种方法，其能够在至少一种实施方式中有利于所使用设备的维护。4.本专利技术的描述这些目标以及其它随后将揭示的目标通过用于连续热水解包含有机物质的待处理污泥的方法来实现，所述方法包括至少：a.使所述待处理污泥结构破坏(déstructuration)以产生经结构破坏污泥的步骤；b.在热水解反应器内热水解所述经结构破坏污泥以产生经水解污泥的步骤；c.冷却所述经水解污泥的步骤；所述结构破坏步骤在于：-将所述待处理污泥引入动态混合器中；并且-加热来自所述动态混合器的所述污泥，这种加热通过在热交换器中引入以下物质来实现：一方面是来自所述动态混合器的所述污泥，并且另一方面是所述经水解污泥，这导致了所述冷却。因而，本专利技术能够通过如下方式提高热水解方法上游的待处理污泥的流动性：使这些污泥在动态混合器中经历大速度梯度，并且另一方面通过回收通过热水解处理的污泥的热量来加热这些待处理污泥，而不使用中间流体。本专利技术人实际上观察到，通过使污泥经历高剪切应力可以破坏污泥的结构，降低它们的粘度并且因此使其流体化。机械结构破坏与通过热的对污泥粘度的正面作用的组合使得能够进一步流体化待处理污泥。一旦污泥通过在动态混合器中应用大速度梯度而被流体化，则它们通过在热交换器中经过进行加热。根据本专利技术，这种热交换器不象现有技术中所述的那样利用中间流体来运行：这种热交换器能够通过直接回收经水解污泥的热量来加热待处理的经结构破坏污泥。换言之，例如由本专利技术提出的那样的污泥/污泥热交换器是一种下述本文档来自技高网...

【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，所述方法包括至少：a.使所述待处理污泥结构破坏以产生经结构破坏污泥的步骤；b.在热水解反应器内热水解所述经结构破坏污泥以产生经水解污泥的步骤；c.冷却所述经水解污泥的步骤；所述结构破坏步骤在于：‑将所述待处理污泥引入动态混合器中；‑加热来自所述动态混合器的所述污泥，这种加热通过在热交换器中引入以下物质来实现：一方面是来自所述动态混合器的所述污泥，并且另一方面是所述经水解污泥，这导致了所述冷却.

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.26 FR 13636071.连续热水解包含有机物质的待处理污泥的方法，所述方法包括至少：a.使所述待处理污泥结构破坏以产生经结构破坏污泥的步骤；b.在热水解反应器内热水解所述经结构破坏污泥以产生经水解污泥的步骤；c.冷却所述经水解污泥的步骤；所述结构破坏步骤在于：-将所述待处理污泥引入动态混合器中；-加热来自所述动态混合器的所述污泥，这种加热通过在热交换器中引入以下物质来实现：一方面是来自所述动态混合器的所述污泥，并且另一方面是所述经水解污泥，这导致了所述冷却.2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述结构破坏步骤另外包括将蒸汽注入到所述动态混合器中的步骤.3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述待处理污泥在所述动态混合器内经历1500rpm至4000rpm、优选1500rpm至2000rpm的速度梯度.4.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，被注入到所述动态混合器中的所述蒸汽具有120℃-190℃的温度和/或2巴-13巴的压力。5.根据权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括利用动态注入器-混合器同时进行加压蒸汽向来自所述热交换器的所述污泥中的注入以及所述污泥与所述蒸汽的混合的步骤，以获得被加热到所希望的热水解温度的经结构破坏污泥的均匀混合物，所述混合物被输送到所述热水解反应器中.6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，被注入到所述动态注入器-混合器中的所述蒸汽具有1巴-23巴的压力和/或100℃-220℃的温度。7.相据权利要求1至6任意一项所述的方法，其特征在于，所述动...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·克朗蓬，J·肖齐，M·贾费尔，
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