基于低压催化热水解的污泥处理及综合利用方法及其应用技术

本发明专利技术属于污泥处理技术领域，并公开了一种基于低压催化热水解的污泥处理及综合利用方法及其应用，该方法包括：将催化剂和含水率为75～90％的污泥注入反应釜中，随后向反应釜内注入1.0-1.59MPa的饱和蒸汽，当所述污泥的温度达到60～180℃时，停止注入饱和蒸汽并保持0~25分钟，反应结束后得到泥浆；泥浆经厌氧消化反应制得沼气。本发明专利技术中，加入催化剂可使热水解处理时间大幅缩短、处理效率提高，从而降低能耗，降低运行成本、设备投资成本和维护成本。本发明专利技术制成的沼气可作为系统内蒸汽锅炉的燃料或对外销售，作为系统内蒸汽锅炉的燃料时减少污泥处理所需外购能源，从而降低处理成本，实现污泥的彻底无害化和资源化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于污泥处理
，并涉及一种污泥的处理方法。更具体地，本专利技术涉及一种基于低压催化热水解的污泥处理及综合利用方法及其应用。
技术介绍
脱水污泥是污水处理过程中产生的主要副产物，其不仅含丰富的水分、有机物和微生物，而且含有重金属等多种可导致环境污染的有害物质，因此污泥的不当处理很有可能造成二次环境污染。为避免上述问题的发生，目前已陆续研发出一些污泥处理方法和装置，以期望对污泥进行妥善处理，实现减量化、无害化，甚至资源化。其中，包含热水解处理、脱水处理和脱除液回用的污泥处理技术是一种有效的污泥处理方法。但现有的污泥处理方法主要存在以下不足:(I)通常在高于190°c的高温条件下进行长时间的水解反应，蒸汽消耗量大、能耗成本高；(2)均采用高压饱和蒸汽加热污泥，由于处理过程中反应器内长时间为高压环境，该处理方法要求使用成本较高的高压设备，导致设备成本增加；(3)处理时间长，生产效率低，导致设备投资增加。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术中的污泥处理方法的能耗大、耗时长、处理效率低且设备成本高的缺陷，提供一种能耗小、耗时短、处理效率高且设备成本低的基于低压催化热水解的污泥综合处理方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案得以实现:提供一种基于低压催化热水解的污泥综合处理方法，所述方法包括以下步骤:S1、催化热水解步骤:将催化剂和含水率为75 90%的污泥注入反应釜中，随后向反应釜内注入1.0-1.59 MPa的饱和蒸汽，将混合有催化剂的污泥加热，反应结束后得到泥浆；S2、厌氧消化制沼气步骤:所述泥浆经厌氧消化反应制得沼气。在上述基于低压催化热水解的污泥综合处理方法中，所述方法还包括以下步骤:53、机械脱水步骤:对所述步骤S2中经厌氧消化反应产生的沼渣进行机械脱水，得到含水率为30 50%的脱水泥饼。机械脱水后的脱水泥饼可作为有机肥料原料、土壤改良，或作为覆盖土，真正实现对污泥的减量化、无害化和资源化。在上述基于低压催化热水解的污泥综合处理方法中，所述方法还包括以下步骤:54、沼气回用步骤:将所述步骤S2中制得的沼气作为燃料返回给蒸汽锅制备饱和蒸汽。沼气作为锅炉的燃料返回使用时，可以省去大部分甚至全部外购能源成本，实现“以污治污”。除此之外，该步骤中制得的沼气也可对外销售。在上述基于低压催化热水解的污泥综合处理方法中，在所述步骤SI中向反应釜内注入污泥的含水率为80 85%。在上述基于低压催化热水解的污泥综合处理方法中，在所述步骤SI中，向反应釜内注入1.2 1.4Mpa的饱和蒸汽。在上述基于低压催化热水解的污泥综合处理方法中，在所述步骤SI中，当所述污泥的温度达到60 180°C时，停止注入饱和蒸汽并保持(Γ25分钟。在上述基于低压催化热水解的污泥综合处理方法中，在所述步骤SI中，当所述污泥的温度达到100 140°C时，停止注入饱和蒸汽并保持10 15分钟。在上述基于低压催化热水解的污泥综合处理方法中，在所述步骤SI中，所述污泥的温度为所述反应釜内低温区的温度。在上述基于低压催化热水解的污泥综合处理方法中，所述催化剂包括但不限于以下化合物中的至少一种:氢氧化钠、氧化钙、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钙和氢氧化镁。在上述基于低压催化热水解的污泥综合处理方法中，在所述步骤SI中，所述催化剂与污泥的质量比为1: 10 1: 100。在上述基于低压催化热水解的污泥综合处理方法中，所述反应釜内部装有搅拌装置，所述步骤Si还包括在注入所述饱和蒸汽前启动所述搅拌装置搅拌污泥。优选地，所述方法还包括在注入饱和蒸汽前预先搅拌0-5分钟，使污泥与催化剂混合均匀。搅拌操作可促进污泥与饱和蒸汽的充分接触，使得处理过程中热传质更快、污泥的热水解反应更完全。另外说明的是，虽然此处以及后续实施例中均在注入饱和蒸汽前启动搅拌装置，但搅拌装置的使用控制并不受限于此方式。换言之，还可在注入污泥的过程中、注入催化剂的过程中或在开始注入饱和蒸汽后启动搅拌装置。在上述基于低压催化热水解的污泥综合处理方法中，所述步骤S I和S2之间还包括以下步骤: Sll:排汽泄压并排出所述泥浆；以及S12:使排出的所述泥浆冷却。根据本专利技术的一个方面，提供上述基于低压催化热水解的污泥综合处理方法在处理有机固体废弃物中的应用。这一类型的有机固体废弃物包括但不限于餐厨垃圾、动物粪便和/或食品加工厂废渣等。在本专利技术中，在热力和压力的作用下，污泥中的有机高分子结构、胶状絮体等固相物质的持水结构被破坏，使污泥由初始的粘稠固态转化为流动性很好的液态泥浆。加入催化剂后，污泥的臭气浓度大幅下降，尾气处理负荷大幅降低；脱除液的可生化性大幅提高，总氮含量大幅下降，可作为污水厂的碳源使用；同时，热水解效率提高，温度下降，时间缩短，陈本大幅下降。另外，高温热水解处理可彻底杀灭污泥中的细菌和病原体，实现污泥的无害化。经热水解处理后，污泥所含的微生物解体，微生物细胞的有机质充分释放出来并进一步水解，污泥中固体有机物的溶解和水解，使污泥的厌氧消化性能大为改善，为后续的厌氧消化处理创造有利条件；同时，污泥的持水结构被破坏，污泥中的结合水被释放出来，脱水性能大为改善，为后续脱水处理创造有利条件。在本专利技术中，相比采用脱除液制沼气的方式，以热水解处理后得到的液态泥浆为底物时可得到更多沼气，并可将产生的沼气用作蒸汽锅炉的燃料。机械脱水所得到的脱水泥饼其含水率为30-50%，可作为有机肥料原料、土壤改良剂或覆盖土。以上处理步骤有助于实现污泥的资源化利用。实施本专利技术可获得以下有益效果:(I)本专利技术的热水解处理方法适用于多种含水率的脱水污泥，且无需在热水解反应前对污泥进行任何预处理，流程简单；(2)加入催化剂可使污泥热水解更快、更完全，臭气浓度下降、泥浆中总氮含量降低，有利于后续处理的开展；(3)加入催化剂后，本专利技术仅需采用1.6MPa以下的饱和蒸汽对污泥进行加热，饱和蒸汽的压力大幅度下降，因此降低了对所采用的反应器及配套设施的压力级别的要求，可采用低压构造的热水解反应装置作为反应器，有效降低了设备成本，同时也降低了操作人员的资质要求、进而控制了人员成本；(4)加入催化剂后，加热时间和保持时间缩短，显著提高了处理效率，大幅降低设备投资成本和总运行成本；(5)本专利技术的综合处理方法可广泛应用于其他有机固体废弃物，应用范围广泛。附图说明图1是根据本专利技术的基于低压催化热水解的污泥综合处理方法的流程图；图2是根据本专利技术实施例1的基于低压催化热水解的污泥综合处理方法的流程图；图3是根据本专利技术实施例2的基于低压催化热水解的污泥综合处理方法的流程图。具体实施例方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，本专利技术提供了一种基于低压催化热水解的污泥综合处理方法，该方法采用1.0-1.59MPa的饱和蒸汽和催化剂对含水率为75-90 %的污泥进行热水解处理，采用热水解处理得到的泥浆制沼气。上述处理步骤不仅实现了污泥减量化和无害化，而且实现了对污泥的资源化利用。`上述对待处理污泥进行加热的过程中，本专利技术通过污泥与饱和蒸汽(可称为加热源)的直接接触、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于低压催化热水解的污泥综合处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1、催化热水解步骤：将催化剂和含水率为75~90%的污泥注入反应釜中，随后向反应釜内注入1.0?1.59MPa的饱和蒸汽，将混合有催化剂的污泥加热，反应结束后得到泥浆；S2、厌氧消化制沼气步骤：所述泥浆经厌氧消化反应制得沼气。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄彤宇，
申请(专利权)人：深圳市环源科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：