用于热水解污泥的方法和设备技术

本发明专利技术提供实施一组热水解反应器(71、72、73、74)来热水解污泥的方法和设施，其特征在于它包含循环系列，这些循环系列中的每一个专用于所述热水解反应器中的一个热水解反应器，每个循环包含：步骤a)用于将一批待处理的无预热污泥传送到热水解反应器(71、72、73、74)中，所述传送步骤包含所述批次的污泥的所述污泥连续通过，进入注入有回收蒸汽的动态混合器(3)中；步骤b)用于将新蒸汽注入到含有所述批次的污泥的所述热水解反应器(71、72、73、74)中，从而提高此反应器中的温度和主导压力；步骤c)在所述热水解反应器中热水解所述批次的污泥；步骤d)朝着回收容器(13)排空所述热水解反应器的所述批次的已水解污泥的含量并且伴随着所述反应器的减压，促使从所述回收容器(13)排放回收蒸汽；所述循环系列的循环起点在时间上错开，使得一系列循环的步骤a)与另一系列循环的步骤d)同时发生，在一系列循环的步骤d)期间排放的回收蒸汽组成在另一系列循环的步骤a)期间注入的回收蒸汽。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于热水解污泥的方法和设备
本专利技术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。
技术介绍
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。注入到污泥中以便将污泥带到所要温度来实施其热水解的蒸汽的数量与其干物质浓度有关。污泥实际上由干物质和水的混合物组成。因此，在污泥加热期间，必需提高干物质和水的温度。其结果就是，污泥浓度越低，即其干燥度越低，待处理污泥的量就越大，并且因此用于加热所需的新蒸汽的数量也越大。这导致新蒸汽消耗量增加，并且因此用于产生此新蒸汽的燃料(生物气体、燃料油、天然气等)的消耗量也增加。另外，在污泥处理系统的所有水平下，气味散发的风险一直较大，因为已水解污泥的量高。因此，为了限制蒸汽的消耗量并减少已水解污泥的产生并且从而减少气味散发，可能处理最高度浓缩的污泥、也就是具有高干燥度的污泥是适当的。但是，高度浓缩污泥中的蒸汽的转移又是一个问题。实际上，特别指出，在现有方法中，蒸汽到高度浓缩污泥中的转移不是最佳的。尤其在热水解开始时将闪蒸蒸汽注入到待处理污泥中时会遇到这个蒸汽转移问题。这可以由以下事实来解释：蒸汽到污泥中的转移与其浓度有关，当污泥的浓度高时，这种转移尤其低。因此，为了不妨碍蒸汽的转移，尤其是闪蒸蒸汽的转移，待处理污泥的浓度不应该过高。最终，就降低蒸汽消耗量来说，优化污泥热水解意味着考虑以下两个对立因素：-污泥的浓度越高，待处理的量就越低(并且气味风险越低)并且为了加热这些污泥而注入的蒸汽的数量越低，-但是，污泥的浓度越大，蒸汽转移越难以实施并且因此越难使用少量蒸汽：从而存在现有技术方法中所提到的污泥不能浓缩到超过某个值这一限制。如果不这样，那么就存在具有不良转移和极高蒸汽消耗量的风险。为了限制蒸汽的消耗量同时提高污泥、尤其是具有高干燥度的污泥的热水解效率，提出了FR2990429中所述的另一种热水解方法。这类方法是在至少两个平行工作的反应器中进行，在每个反应器中，污泥经历完整的热水解循环，一个反应器的所述循环在时间上与另一个反应器错开或偏离，从而使用由一个反应器产生的闪蒸蒸汽，以便将其注入到另一个反应器中。所述方法包含以下步骤：萃取热水解反应器中所含的污泥的一部分，然后将其再引入到此反应器中，也就是说，所述方法在于，将热水解反应器的内容物的一部分再循环到自身。这改良了蒸汽到污泥中的转移。然而，这种方法并不完全令人满意。实际上，它延长了循环的持续时间，因此增大了实施该方法的设备的大小。另外，它将闪蒸蒸汽引入到无预热污泥中，而这不利于蒸汽朝着污泥热转移。实际上，有必要保持每个热水解反应器中的热污泥的“数量”代表反应器体积的约10％并且限制这些反应器的填充。在加热下，反应器不能填充超过其体积容量的70％。最后，可以用这种方法处理的污泥的干燥度实际上保持限制在16％到18％的干物质。现有技术的其它方法实施了一种用于在热水解反应器的上游预热污泥的反应器。然而，这些方法具有在预热反应器下部的闪蒸蒸汽注射器、均质化构件(如再循环泵)以及用于将预热后的污泥传送到热水解反应器中的构件。预热后的污泥在此预热反应器中的停留时间要求一个大体积的预热反应器。
技术实现思路
本专利技术旨在克服上文所提到的现有技术的某本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实施一组热水解反应器来热水解污泥的方法，其特征在于所述方法包含循环系列，这些循环系列中的每一个专用于所述热水解反应器中的一个热水解反应器，每个循环包含：步骤a)将一批待处理的无预热污泥传送到热水解反应器中，所述传送步骤包含所述批次的污泥的所述污泥连续通过，进入注入有回收蒸汽的动态混合器中；步骤b)将新蒸汽注入到含有所述批次的污泥的所述热水解反应器中，从而提高此反应器中的温度和主导压力；步骤c)在所述热水解反应器中热水解所述批次的污泥；步骤d)朝着回收容器排空所述热水解反应器的所述批次的已水解污泥的含量并且伴随着所述反应器减压，促使从所述回收容器排放回收蒸汽；所述循环系列的循环起点在时间上错开，使得一系列循环的所述步骤a)与另一系列循环的所述步骤d)同时发生，在一系列循环的所述步骤d)期间排放的所述回收蒸汽组成在另一系列循环的所述步骤a)期间注入的所述回收蒸汽。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.31 FR 14605001.一种实施一组热水解反应器来热水解污泥的方法，其特征在于所述方法包含循环系列，这些循环系列中的每一个专用于所述热水解反应器中的一个热水解反应器，每个循环包含：步骤a)将一批待处理的无预热污泥传送到热水解反应器中，所述传送步骤包含所述批次的污泥的所述污泥连续通过，进入注入有回收蒸汽的动态混合器中；步骤b)将新蒸汽注入到含有所述批次的污泥的所述热水解反应器中，从而提高此反应器中的温度和主导压力；步骤c)在所述热水解反应器中热水解所述批次的污泥；步骤d)朝着回收容器排空所述热水解反应器的所述批次的已水解污泥的含量并且伴随着所述反应器减压，促使从所述回收容器排放回收蒸汽；所述循环系列的循环起点在时间上错开，使得一系列循环的所述步骤a)与另一系列循环的所述步骤d)同时发生，在一系列循环的所述步骤d)期间排放的所述回收蒸汽组成在另一系列循环的所述步骤a)期间注入的所述回收蒸汽。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述待处理污泥的干燥度按干物质的重量计为10％到40％。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述待处理污泥的干燥度按干物质的重量计为10％到35％。4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的方法，其特征在于所述方法包含在所述步骤a)和d)期间从所述热水解反应器中排出不凝性气体。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述步骤a)通过将所述水解反应器放置在低压下来实施。6.根据权利要求1到5中任一权利要求所述的方法，其特征在于所述步骤a)的持续时间是5到30分钟，所述步骤b)的持续时间是5到30分钟，所述步骤d)的持续时间是5到30分钟，并且所述步骤c)的持续时间是5到120分钟。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述步骤c)的持续时间是5到30分钟。8.根据权利要求1到7中任一权利要求所述的方法，其特征在于每个循环的持续时间是20分钟到210分钟。9.根据权利要求1到8中任一权利要求所述的方法，其特征在于，在所述步骤c)的热水解期间，所述批次的污泥的温度是120℃到200℃。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述步骤c)的热水解期间，所述批次的污泥的温度是140℃到180℃。11.根据权利要求1到10中任一权利要求所述的方法，其特征在于，在所述步骤c)的热水解期间，所述热水解反应器内部的压力是2到16巴(a)。12.根据权利要求1到11中任一权利要求所述的方法，其特征在于，在所述步骤c)的热水解期间，所述热水解反应器内部的压力是3.5到10巴(a)。13.根据权利要求1到12中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述回收容器内部的压力维持在1.1到3巴(a)。14.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱利安·肖齐，马利克·贾费尔，塞德里克·库姆布恩，
申请(专利权)人：威立雅水务技术支持公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR