一种难脱水有机固废处理工艺系统技术方案

本发明专利技术公开了一种难脱水有机固废处理工艺系统。本发明专利技术可应用于污泥、菌渣、药渣、沼渣、固碳生物生物质等高含水、难脱水有机固废。充分利用了当前热泵技术最大可以加热到130℃的技术现状，利用热泵加热低热蒸汽实现间壁低温循环热水解，克服了传统高温热水解易结垢能耗高、低温热水解热源能耗高的问题。低温热水解热源能耗高的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种难脱水有机固废处理工艺系统


[0001]本专利技术涉及高含水、难脱水的有机固废处理领域，尤其是难脱水有机固废处理工艺系统。

技术介绍

[0002]目前，国家双碳政策下，如何节能，降碳成为热点话题。在环保领域，污染物处理技术为了环境安全通常都是不惜高耗能的，如此，作为一名环保工作者，如何平衡污染治理和节能降碳固碳是一个深刻问题。在环保处理中，水处理会产生大量的污泥，这样的污泥是整个污水工业的污染物的浓缩，也是整个人类社会生活产生的碳集合，如何处理既是环保污染控制的重点、也是社会能耗的重大去处、更是人类固碳的一大舞台，如果能实现污泥的固碳，根据人类的碳排放主要分生活和生产两大领域，生活这一板块的碳排放就会被大大缩小，反而成为源源不断的碳汇，实现固碳。而诸如菌渣、药渣等高含水难脱水污染物和污泥具有相同的性质。开发一种处理高含水难脱水有机固废的技术在污染治理领域势在必行。
[0003]同时，在固碳领域，诸如微藻、水污染水生修复植物、固碳生物的一大瓶颈就是固碳生物质的脱水，这样的生物质同样具有前述高含水难脱水的性质，所以在固碳领域开发一种处理高含水难脱水有机固废的技术在固碳领域同样势在必行。
[0004]而难脱水有机固废通常加热破壁后脱水性能能得到大幅提升，降低脱水能耗和难度，所以热水解技术一直是较好的污泥脱水技术，热水解技术主要分为高温加压处理法（直接出入法、反应罐除外间接加热法、水载体间接加热法）、低温加压处理法，高温加压处理法温度较高虽然处理效果较高，但是对蒸汽温度压力、设备等要求较高、容易结垢，而低温加压处理法虽然效果不如高压处理法，但是对加热温度要求低，污水BOD含量低即减少了污水中的易降解碳源。
[0005]热解技术是在污染治理和固碳领域都大有可为的技术，可是已知存在能耗高的问题，特别是随着热解温度的升高，能量损耗越大，投资成本越大，能量利用效率越低。而笔者从业中了解到节能技术中热泵技术是一项重点的节能技术，随着社会发展，热泵也越来越被应用到各方面，如何将热泵、热解、热水解有机的结合在一起，是污水、固废环保领域实现双碳目标的关键。
[0006]经调查尚未发现目前将三者有机结合在一起的技术专利，笔者结合长期相关工作经验总结发现，类似但其实不同于本专利技术的有：污泥热水解（直接或添加药剂）
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脱水干化（螺旋、板框、自身余热蒸发、好氧发酵生物干化、废水换热等）
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碳化或好氧堆肥或焚烧工艺，精细化利用热泵等各种热回收利用的热解工艺系统并没有，本专利具有独到的创新性。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的问题是，针对上述现有技术中的缺点，提出创新方案，尤其是提供一种难脱水有机固废处理工艺系统，可适用于污泥、菌渣、药渣、沼渣、固碳生物生物质等高含水、难脱水有机固废的脱水稳定处理和固碳，并将易生物降解碳转化为稳定的难生物
降解碳，同时系统尽可能节能。
[0008]为解决上述问题，本专利技术采用的方案如下：一种难脱水有机固废处理工艺系统，其特征在于，包括低温热水解部分和热处理热泵耦合部分；所述低温热水解部分包括余热浆化利用预处理单元、间壁低温循环热水解单元、压滤脱热污水单元、低温干化脱水单元；所述热处理热泵耦合部分包括热解碳化单元、热解固定碳热泵余热回收单元、污水源余热热泵加热系统单元；所述余热浆化利用预处理单元利用压滤脱热污水单元产生的高温污水对有机固废浆化处理，利用污水源余热热泵加热系统单元收集的热量对浆化液进行加热；所述间壁低温循环热水解单元用于对浆化处理后的有机固废进行热水解，使浆化有机固废细胞裂解、变性、杀菌消毒；利用污水源余热热泵加热系统单元向间壁低温循环热水解单元提供热量；所述压滤脱热污水单元对经过热水解的滚烫的有机固废进行压滤脱水，得到含水率在35%
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50%的半干污泥、高温污水，高温污水一部分直接回流至余热浆化利用预处理单元，其余通过管道通入污水源余热热泵加热系统单元；所述低温干化脱水单元对压滤脱水后的半干污泥进一步干化脱水，获得干热污泥；所述热解碳化单元利用天然气或沼气混合单元自产的高温油气焚烧加热对干热污泥进行热解，获得热解固定碳和烟气，多余高温油气和产生的烟气供污水源余热热泵加热系统单元对其收集的污水进行加热；所述热解固定碳热泵余热回收单元利用冷却换热器将热的热解固定碳冷却到常温，利用冷却传热热泵将冷却换热器中形成的热水中的热量泵至污水源余热热泵加热系统单元，对其收集的污水进行加热；所述污水源余热热泵加热系统单元收集各工艺段产生的各种废热流体，并保温，利用热解碳化单元和热解固定碳热泵余热回收单元的余热对收集的污水进行加热；利用污水源热泵将热供给到余热浆化利用预处理单元、间壁低温循环热水解单元，最后热量被泵走的多余污水进入水处理设备处理。
[0009]进一步，所述难脱水有机固废处理工艺系统，其特征在于，所述余热浆化利用预处理单元包括浆化设备、浆化液加热设备；浆化设备热水来源于压滤的部分高温污水，浆化液加热设备热量来源于污水源余热热泵加热系统单元。
[0010]进一步，所述难脱水有机固废处理工艺系统，其特征在于，所述间壁低温循环热水解单元包括间壁低温加热热水解反应器、蒸汽再加热器；加热后的浆化液进入间壁低温加热热水解反应器，蒸汽再加热器为间壁低温加热热水解反应器提供120℃
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130℃饱和蒸汽，并对其利用过的低热蒸汽再加热循环利用，间壁低温加热热水解反应器的热量来源于120℃
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130℃饱和蒸汽蒸汽间接加热；而120℃
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130℃饱和蒸汽蒸汽又来自：污水源余热热泵加热系统加热蒸汽再加热器，使被间壁低温加热热水解反应器利用过的低品质的低热蒸汽升温、升压、饱和成为较高品质的120℃
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130℃饱和蒸汽蒸汽，如此实现循环加热。
[0011]进一步，所述难脱水有机固废处理工艺系统，其特征在于，压滤脱热污水单元包括压滤设备，经过热水解的滚烫的有机固废通入压滤设备，压滤设备压滤下，脱水得到含水率在35%
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50%含水率的有机固废、高温污水；高温污水一部分直接回流至余热浆化利用预处理
单元，剩余部分用管道连通至污水源余热热泵加热系统单元的污水混合容器。
[0012]进一步，所述难脱水有机固废处理工艺系统，其特征在于，低温干化脱水单元包括干化设备、蒸汽热泵，利用蒸汽热泵进行干燥，产生的中温冷凝污水管道连通至污水源余热热泵加热系统单元的污水混合容器。
[0013]进一步，所述难脱水有机固废处理工艺系统，其特征在于，热解碳化单元包括热解碳化设备、污水热水燃气锅炉、“烟气污水、烟气空气换热器”、烟气净化设备；热解碳化设备采用天然气或沼气混合热解碳化单元自产的高温油气焚烧加热，多余的高温油气连通至污水热水燃气锅炉，加热污水源余热热泵加热系统单元的污水混合容器里的污水，烟气通入“烟气污水、烟气空气换热器”，加热污水源余热热泵加热系统单元的污水混合容器里的污水和燃烧所需的进气，烟气净化设备处理最后的尾气。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种难脱水有机固废处理工艺系统，其特征在于，包括低温热水解部分和热处理热泵耦合部分；所述低温热水解部分包括余热浆化利用预处理单元、间壁低温循环热水解单元、压滤脱热污水单元、低温干化脱水单元；所述热处理热泵耦合部分包括热解碳化单元、热解固定碳热泵余热回收单元、污水源余热热泵加热系统单元；所述余热浆化利用预处理单元利用压滤脱热污水单元产生的高温污水对有机固废浆化处理，利用污水源余热热泵加热系统单元收集的热量对浆化液进行加热；所述间壁低温循环热水解单元用于对浆化处理后的有机固废进行热水解，使浆化有机固废细胞裂解、变性、杀菌消毒；利用污水源余热热泵加热系统单元向间壁低温循环热水解单元提供热量；所述压滤脱热污水单元对经过热水解的滚烫的有机固废进行压滤脱水，得到含水率在35%
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50%的半干污泥、高温污水，高温污水一部分直接回流至余热浆化利用预处理单元，其余通过管道通入污水源余热热泵加热系统单元；所述低温干化脱水单元对压滤脱水后的半干污泥进一步干化脱水，获得干热污泥；所述热解碳化单元利用天然气或沼气混合单元自产的高温油气焚烧加热对干热污泥进行热解，获得热解固定碳和烟气，多余高温油气和产生的烟气供污水源余热热泵加热系统单元对其收集的污水进行加热；所述热解固定碳热泵余热回收单元利用冷却换热器将热的热解固定碳冷却到常温，利用冷却传热热泵将冷却换热器中形成的热水中的热量泵至污水源余热热泵加热系统单元，对其收集的污水进行加热；所述污水源余热热泵加热系统单元收集各工艺段产生的各种废热流体，并保温，利用热解碳化单元和热解固定碳热泵余热回收单元的余热对收集的污水进行加热；利用污水源热泵将热供给到余热浆化利用预处理单元、间壁低温循环热水解单元，最后热量被泵走的多余污水进入水处理设备处理。2.根据权利要求1所述难脱水有机固废处理工艺系统，其特征在于，所述余热浆化利用预处理单元包括浆化设备、浆化液加热设备；浆化设备热水来源于压滤的部分高温污水，浆化液加热设备热量来源于污水源余热热泵加热系统单元。3.根据权利要求1所述难脱水有机固废处理工艺系统，其特征在于，所述间壁低温循环热水解单元包括间壁低温加热热水解反应器、蒸汽再加热器；加热后的浆化液进入间壁低温加热热水解反应器，蒸汽...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪有成，戴昕，刘军，郭燕，宫建瑞，赵慧慧，李钦钦，冉根柱，潘天骐，
申请(专利权)人：南京万德斯环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：