污泥多级热水解处理装置、处理方法及全资源化利用方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种污泥多级热水解处理装置、处理方法及全资源化利用方法，其中，污泥多级热水解处理装置，包括调制罐、至少一个多级反应单元、缓冲罐、固液分离器、浓缩单元和蒸汽源；每个多级反应单元均包括依次连通的一级反应器、二级反应器、三级反应器和四级反应器；同一个多级反应单元内，前一级反应器的污泥出口连通后一级反应器的污泥入口；四级反应器的污泥出口依次连通缓冲罐、固液分离器和浓缩单元；浓缩单元蒸汽入口连通蒸汽源的出口。本发明专利技术所述的污泥多级热水解处理装置，通过设置多级反应器，可以实现后续预热的梯级回用，同时方便在多个反应器分别反应，控制物料的反应程度。

【技术实现步骤摘要】
污泥多级热水解处理装置、处理方法及全资源化利用方法
本专利技术属于有机固废处理领域，尤其是涉及一种污泥多级热水解处理装置、处理方法及全资源化利用方法。
技术介绍
污泥本身是一种可以利用的资源，污泥处理处置就是要借助先进可行的技术手段，将污泥作为一种资源加以利用，在解决对环境影响问题的基础上并能产生一定的经济效益。随着国家对环保要求越来越严格，污泥的处理处置将会更加严峻。污泥的处理和处置是有所区别的。污泥处理：为满足污泥最终处置方式的要求，对污泥进行的以“减量化、稳定化、无害化”为目的的全过程。污泥处置：处理后的污泥，弃置于自然环境中(地面、地下、水中)或再利用，能够达到长期稳定并对生态环境无不良影响的最终消纳方式。污泥的处理与处置是相互影响的。不论采用什么样的污泥处置方法，都需要有适当的污泥处理措施，因此必须根据污泥的性质，综合考虑污泥处理与处置方法，从而确定污泥处理方案，以满足污泥处置的要求。尽管世界各地对污泥的处理处置和管理措施不尽相同，但最终的目的都是使污泥经过减量、稳定和无害化处理后作为资源加以综合利用。结合全球普遍倡导的可持续发展理念，可以预见：污泥的资源化将是未来对污泥处理处置的目标，根据污泥处理技术发展的趋势和我国相关政策的导向，资源化技术将成为我国未来污泥处理技术的主流。我国污泥处置起步相对较晚，主要以填埋为主，大部分污泥经简单稳定化后堆弃，全国各地均尝试过污泥厌氧消化、好氧堆肥等工艺，但污泥减量化不彻底，运行稳定性不佳。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种污泥多级热水解处理装置，以克服现有技术的缺陷，通过设置多级反应器，可以实现后续余热的梯级回用，同时方便在多个反应器分别反应或控制每个反应器的反应条件，控制物料的反应程度。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：污泥多级热水解处理装置，包括调制罐、至少一个多级反应单元、缓冲罐、固液分离器、浓缩单元和蒸汽源；每个多级反应单元均包括依次连通的一级反应器、二级反应器、三级反应器和四级反应器；每个一级反应器上均设有调制污泥入口，该调制污泥入口均与调制罐的污泥出口连通；同一个多级反应单元内，前一级反应器的污泥出口连通后一级反应器的污泥入口；三级反应器的蒸汽/冷凝水出口和/或四级反应器的蒸汽/冷凝水出口均连通调制罐的蒸汽/冷凝水入口和/或一级反应器的蒸汽/冷凝水入口；一级反应器上加热部位的蒸汽入口和二级反应器上加热部位的蒸汽入口均连通蒸汽源的出口；四级反应器的污泥出口依次连通缓冲罐、固液分离器和浓缩单元；浓缩单元蒸汽入口连通蒸汽源的出口。进一步的，缓冲罐的数量、固液分离器的数量均与多级反应单元的数量相当，浓缩单元的数量为一个；每一个多级反应单元中的四级反应器的污泥出口分别依次连通一个独立设置的缓冲罐和固液分离器。进一步的，多级反应单元的数量为2-4个。进一步的，蒸汽源为蒸汽锅炉，或者采用电厂余热蒸汽、垃圾焚烧厂余热蒸汽或其他余热蒸汽。进一步的，一级反应器、二级反应器均采用带有加热和搅拌功能的化工反应釜。三级反应器和四级反应器均采用闪蒸罐或带有冷却功能的化工反应釜。进一步的，所述的污泥多级热水解处理装置，还包括药剂仓和污泥储存仓；所述药剂仓的出口与调制罐的药剂入口连通；所述污泥储存仓的出口与调制罐的污泥入口连通。进一步的，所述固液分离器为板框压滤机或离心机；所述浓缩单元为膜过滤浓缩设备或/和蒸发器，当同时使用膜过滤浓缩设备和蒸发器时，可以将两者串联。进一步的，浓缩单元的冷凝水出口连通调制罐及每个多级反应单元中的一级反应器。进一步的，所有涉及从低位向高位传输物料的管线上均安装有泵或气压输送设备，比如空气压缩机。进一步的，当需要将冷凝水从三级反应器蒸汽/冷凝水出口和/或四级蒸发器的蒸汽/冷凝水出口进管线输送至一级反应器的蒸汽/冷凝水出口和/或调制罐的蒸汽/冷凝水出口时，该管线上安装有冷凝器和提升泵；所述冷凝器靠近三级反应器或四级反应器设置，提升泵位于冷凝器和一级反应器或调制罐之间。本专利技术的另一目的在于提出一种采用如上所述的污泥多级热水解处理装置进行污泥碱性热水解处理的方法，以对污泥进行多级碱性热水解处理。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种污泥碱性热水解处理的方法，该方法包括对依次进入每个多级反应单元的一级反应器、二级反应器、三级反应器和四级反应器中的污泥控制不同的反应温度和停留时间进行处理的步骤。优选的，一级反应器内反应温度为50-70℃，停留时间为0.5-1h；二级反应器内反应温度100-140℃，反应时间1-3h；三级反应器内反应温度为90-110℃，停留时间10-30min；四级反应器内反应温度50-70℃，反应时间10-30min。优选的，一级反应器内反应温度的控制依靠蒸汽源的一次蒸汽间接加热和/或三级反应器和/或四级反应器释放的二次蒸汽直接加热实现。优选的，二级反应器内反应温度的维持需要依靠蒸汽源的一次蒸汽间接加热实现。优选的，来自三级反应器的冷凝水和/或四级反应器的蒸汽/冷凝水可参与一级反应器内物料混合。优选的，所述的污泥碱性热水解处理方法，还包括将四级反应器内完成反应的物料进入缓冲罐，再输送至固液分离器，分离得到氨基酸钙液体和固体蛋白基料，并将分离得到的氨基酸钙蛋白液体经浓缩单元浓缩后得到蛋白浓缩液的步骤。优选的，所述的污泥热水解处理方法，还包括在污泥进入一级反应器之前，先在调制罐中对来自污泥储存仓的污泥投加来自药剂仓的水解药剂进行调制的步骤。优选的，进入调制罐的污泥和水解药剂的重量比为100:(3-10)。优选的，水解药剂为氧化钙或氢氧化钙，进入调制罐的污泥的含水率为76-83％，污泥调制处理后含水率为82-86％。优选的，污泥调制过程中用的水为三级反应器和/或四级反应器释放的蒸汽或者冷凝水，和/或为浓缩单元排出的冷凝水。需要说明的是，污泥是污水处理过程中产生的废弃物，主要由微生物、微生物氧化残余物以及吸附在污泥表面的其他的不易分解的有机物和无机物组成。其中微生物包括细菌，真菌，原生动物和后生动物等。微生物的细胞壁比细胞膜的强度大很多，所以细胞破碎的阻力主要来自于细胞壁。本专利技术所述的污泥热水解处理的方法是以提取回收污泥中微生物细胞内的蛋白质为目的。但蛋白质在碱性浓度过高或者温度较高时易发生美拉德反应且同时氨基酸之间有可能发生脱水缩合反应。温度和碱的综合作用可以有效避免以上问题。在不同的温度下，细胞被破坏的部位不同，在45-65℃时，细胞膜被破坏RNA被破坏。65-90℃时，细胞壁被破坏。但同时蛋白质会发生变性。由于污泥中大部分菌体为革兰氏阴性菌，其细胞壁中脂肪的含量较大，蛋白质的水解反应是吸热反应，高温有利于反应的进行，但当温度过高时，易发生美拉德反应。美拉德反应的褐变速度受温度影响较大，温度越高，褐变速度越快，温度每提高10℃，反应速度大约增加3-5倍。本专利技术还涉及一种污泥全资源化利用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.污泥多级热水解处理装置，其特征在于：包括调制罐、至少一个多级反应单元、缓冲罐、固液分离器、浓缩单元和蒸汽源；/n每个多级反应单元均包括依次连通的一级反应器、二级反应器、三级反应器和四级反应器；每个一级反应器上均设有调制污泥入口，该调制污泥入口均与调制罐的污泥出口连通；同一个多级反应单元内，前一级反应器的污泥出口连通后一级反应器的污泥入口；三级反应器的蒸汽/冷凝水出口和/或四级反应器的蒸汽/冷凝水出口连通调制罐的蒸汽/冷凝水入口和/或一级反应器的蒸汽/冷凝水入口；一级反应器上加热部位的蒸汽入口和二级反应器上加热部位的蒸汽入口均连通蒸汽源的出口；四级反应器的污泥出口依次连通缓冲罐、固液分离器和浓缩单元；浓缩单元蒸汽入口连通蒸汽源的出口。/n

【技术特征摘要】
1.污泥多级热水解处理装置，其特征在于：包括调制罐、至少一个多级反应单元、缓冲罐、固液分离器、浓缩单元和蒸汽源；
每个多级反应单元均包括依次连通的一级反应器、二级反应器、三级反应器和四级反应器；每个一级反应器上均设有调制污泥入口，该调制污泥入口均与调制罐的污泥出口连通；同一个多级反应单元内，前一级反应器的污泥出口连通后一级反应器的污泥入口；三级反应器的蒸汽/冷凝水出口和/或四级反应器的蒸汽/冷凝水出口连通调制罐的蒸汽/冷凝水入口和/或一级反应器的蒸汽/冷凝水入口；一级反应器上加热部位的蒸汽入口和二级反应器上加热部位的蒸汽入口均连通蒸汽源的出口；四级反应器的污泥出口依次连通缓冲罐、固液分离器和浓缩单元；浓缩单元蒸汽入口连通蒸汽源的出口。


2.根据权利要求1所述的污泥多级热水解处理装置，其特征在于：缓冲罐的数量、固液分离器的数量均与多级反应单元的数量相当，浓缩单元的数量为一个；每一个多级反应单元中的四级反应器的污泥出口分别依次连通一个独立设置的缓冲罐和固液分离器。


3.根据权利要求1或2所述的污泥多级热水解处理装置，其特征在于：多级反应单元的数量为2-4个；
和/或，蒸汽源为蒸汽锅炉、电厂余热蒸汽、垃圾焚烧厂余热蒸汽中的一种。


4.根据权利要求1或2所述的污泥多级热水解处理装置，其特征在于：一级反应器、二级反应器均采用带有加热和搅拌功能的化工反应釜；三级反应器和四级反应器均采用闪蒸罐或带有冷却功能的化工反应釜。


5.根据权利要求1或2所述的污泥多级热水解处理装置，其特征在于：还包括药剂仓和污泥储存仓；所述药剂仓的出口与调制罐的药剂入口连通；所述污泥储存仓的出口与调制罐的污泥入口连通。


6.根据权利要求5所述的污泥多级热水解处理装置，其特征在于：所述固液分离器为板框压滤机或离心机；所述浓缩单元为膜过滤浓缩设备或/和蒸发器；
和/或，浓缩单元的冷凝水出口连通调制罐及每个多级反应单元中的一级反应器。


7.根据权利要求1所述的污泥多级热水解处理装置，其特征在于：所有涉及从低位向高位传输物料的管线上均安装有泵或气压输送设备；
和/或，当需要将冷凝水从三级反应器蒸汽/冷凝水出口和/或四级蒸发器的蒸汽/冷凝水出口进管线输送至一级反应器的蒸汽/冷凝水出口和/或调制罐的蒸汽/冷凝水出口时，该管线上安装有冷凝器...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：天津裕川锦鸿环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12