[发明专利]污水厂污泥的常压湿热气解调理方法

说明书

技术领域

本发明涉及污水厂污泥的常压湿热气解调理方法，特别涉及城镇污水厂污泥和工业废水 处理厂污泥的常压湿热气解调理方法，属于环境保护的污泥处理技术领域，

背景技术

随着国家大力度加快城镇污水处理设施建设步伐，伴随污水处理而产生的污泥量也急剧 增加。污泥中含有大量有机物，黏性较强，不易实现泥水分离。高含水率和高有机物含量是 污泥的显著特征。一般重力浓缩污泥的含水率约为98％，机械脱水后的泥饼含水率仍约为80％， 高含水率为后续污泥处理带来了很大困难。

污泥中水的形态可以简单地分为自由水和束缚水，自由水可以被机械力去除，非自由水 由于与污泥中的固体具有较强的结合力而不能被常规的机械力分离。将污泥加热，在一定温 度和压力下使污泥中的粘性有机物水解，破坏污泥的胶体结构，可以改善污泥的脱水性能和 厌氧消化性能。根据是否加入氧化剂分成湿式氧化或低压氧化和热水解。

湿式氧化工艺在高温(260℃)、高压(10MPa)条件下，向污泥中提供氧气，污泥中的有 机组分被氧化，部分被彻底氧化成水和二氧化碳。污泥无机化程度较高，脱水性能改善效果 较好。后来又发展了催化氧化、超临界氧化等工艺。湿式氧化工艺的目标是将污泥尽可能多 地氧化为水和二氧化碳。

不通入氧化剂的情况下，在加热至170℃及以上时，污泥中的细胞破裂，胞内的结合水 被释放，水更容易与污泥颗粒分离，胞内的大分子有机物也被释放并水解成小分子有机物， 在改善污泥脱水性能的同时改善厌氧消化性能，称为热水解工艺。为降低热水解的温度，热 处理中加入辅助的药剂如酸、碱等，热水解的温度通常在100℃以下，但药剂费用较高，腐 蚀强度大。

高温高压以及由此带来的设备腐蚀问题是阻碍污泥热调理工艺应用的最大限制因素。而 且，高压条件下连续式工艺操作的难度较大。此外，由于污泥粘性强，间接传热的换热效率 不高，且容易导致反应器和换热器结垢和堵塞。

发明内容

针对传统污泥热调理存在的操作压力大、设备要求高、操作不连续、换热效率低等问题， 本发明提供了一种基于气液直接接触传热的污泥调理新方法，该方法不仅能够在常压条件下 实现污泥的高温破解，有效改善污泥的脱水性能，而且还能显著改善污泥热调理的运行条件， 为工艺连续运行的实现、热利用率的提高、结垢负面影响的消除提供新颖的技术支撑。

本发明所提供的污泥常压湿热气解调理方法，是在常压下将高温(200℃～900℃)的湿 空气(含湿率30％～70％)通入污泥中，高温湿空气以大量微小气泡形式上升，在污泥内部 形成最高可至800℃左右的无数个局部高温区，高温气泡与细胞之间直接接触传热，污泥菌 胶团破解速率和效率都得到极大的提高，与传统污泥热调理相比，污泥停留时间缩短1/3以 上。由于操作是在常压下进行，可有效避免传统污泥水热处理由于操作压力大而带来的一系 列问题，而且传热过程是直接接触传热，不需要间壁式换热器所必需的固定传热面，因而避 免了结晶、结垢等阻碍传热因素的影响，可以有效避免由于结垢带来的系统效率低下的问题。 由于空气与污泥的混合与搅动十分强烈，大大强化了传热过程，尾气在排放之前降至与污泥 相差不多的温度，传热效率通常可高达95％以上，远高于间壁式换热器。

注入到湿热气解反应器、用于加热的高温湿空气，可以利用湿热气解反应器产生的混合 蒸汽，也可通过空气与水蒸汽混合制成，再经过加热器加热至200～900℃的温度。剩余的混 合蒸汽可以用于预热进泥。为了调节湿热气解反应器内合适的固液比，将出泥固液分离的上 清液返回至湿热气解反应器，可以避免因外加水升温而浪费能量。固液分离后的排泥可利用 常规脱水方式进行脱水。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1)在常压条件下实现了污泥内部的局部高温环境，促进了污泥菌胶团破解，设备抗压要 求低；

2)高温气泡与污泥菌胶团直接接触传热，污泥菌胶团破解速度快，污泥停留时间短，设 备尺寸显著减小；

3)由于在常压条件下实现了污泥菌胶团的高温破解，因此该方法可以连续进料、连续出 料，一改传统高压工艺的序批式操作；

4)高温湿空气与污泥间直接接触传热，换热效率高，而且余热可以得到充分的利用，因 此系统的整体热利用率高；

5)由于采用直接接触的传热方式，没有固定传热面，因此避免了由于结垢、局部结焦等 导致的堵塞问题；