[发明专利]用于生物材料连续热水解的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及对生物材料进行连续热水解的装置及方法。

背景技术

在世界大多数地区中，源自家庭、工业处理以及农业的废水在排放到小溪、小河和河流之前要进行生物处理。之所以这样做，目的在于防止某些生物成份污染所述小溪、小河和河流。

这种处理可以是生物降解工艺，其中，生物粒子被降解。然而，某些生物粒子与其他生物粒子相比更难于降解，由此众所周知的是，通过对含生物物质的生物材料进行加热并使其保持在约140-160摄氏度一段预定时间(例如至少半个小时)来处理生物材料，以加速降解过程。这种处理通称为热水解，使得生物材料(其呈现对生物降解依赖)转变成可容易降解的材料。

这种热水解通常以分批进行处理，其中，多批污泥经历热水解并随后供给到消化器。然而，所希望的是能以连续工艺进行所述热水解。

EP1198424中公开了这种连续工艺的例子，该专利给出了一种方法，其中带有1-20％的干固物含量的污泥被供给到反应器中。在130-180摄氏度的温度下且在3-10巴的压力下，污泥保留在反应器中5-60分钟时间。

随后，处理过的生物材料利用热交换器来冷却，以确保污泥的温度充分低到避免破坏消化器中的细菌。为了回收能量，热交换器通常布置成在将污泥供给到反应器中之前对污泥进行预热。

另外的背景技术可在WO 96/09882、WO2006/027062、WO92/06925和WO 2004/096866中找到。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种用于连续热水解的系统，其适于处理带有至少20％的干固物含量的污泥。

此外，本发明实施例的目的在于提供一种用于连续热水解的系统，其中无需热交换器来冷却污泥。

此外，本发明实施例的目的在于提供一种系统，其中生物材料的冷却使得在管式反应器的内表面上没有或几乎没有粒子沉淀。

此外，本发明实施例的目的在于提供一种系统，其适于防止粒子沉淀在与热水解用反应器连接的供给管路中，诸如蒸汽供给管路。

在第一方面，本发明涉及一种对管式反应器中的包含有机材料的污泥进行连续热水解的方法，通过以下步骤连续地进行：

-将所述有机材料供给到所述反应器的进料区中，以增加压力并在不使所述有机材料沸腾的情况下允许温度在100摄氏度以上；

-在蒸汽供给区中将蒸汽供给到反应器中，以使所述温度升高到100度以上的温度；

-保持所述反应器中的压力一段预定时间；

-在冷却区中将水供给到所述反应器中，以使所述温度降低到100度以下，以及；

-在输出区中将有机材料输出。

依据本发明的所述系统的一个优点在于，没有或者几乎没有诸如蓝铁矿和/或鸟粪石之类的物质的沉淀发生。由于溶解度随着温度降低而降低，当生物材料冷却到使得给定化学物质的浓度达到过饱和的程度时，通常发生这种沉淀。过饱和通常将导致化学物质充分沉淀一定量，以使所述物质达到它的新饱和水平。

在本发明中，通过喷射冷却水来冷却污泥，并由此使管式反应器内的生物材料冷却，而不是沿着管式反应器的内表面冷却生物材料。在常规系统中，借助适于对管式反应器的一个或一个以上的内表面进行冷却的热交换器，来冷却生物材料，由此与所述表面接触的污泥被冷却。然而，随着所述内表面被冷却，随着生物材料被冷却并超过(pass)上述温度，处于与所述变冷的内表面接触的区域中的污泥将使粒子沉淀在所述表面上。结果就是，为了正常工作，必须经常清洁这种系统。

本发明的另一优点在于，当生物材料在污泥供给入口下游的位置处变得较稀时，供给到所述系统中的生物材料的干固物含量可以更高。由于干固物含量的水平较高，所以，与公知系统(包括用于将生物材料冷却至适于在随后的消化器中处理的合适温度的热交换器)相比，本发明的系统的容量大。

本发明的再一优点可在于，高温和增加的压力可引起期望的化学反应，例如长链碳分子的酶催化水解。

在本发明的上下文中，术语“生物材料”应理解为任何源自生物的材料，且可包括有机材料。例如来自工业处理的废物、来自农业/畜牧业处理的废物(包括粪便和屠宰场的废物)、以及对家庭、工业和/或农业/畜牧业的废水进行处理而获得的污泥。