[发明专利]污泥水解设备、使用该设备的方法及在该污泥水解设备中提供的接触式热交换单元和蒸汽式热交换单元

说明书

技术领域

本发明公开涉及污泥水解设备、使用该设备的污泥水解方法以及在该污泥水解设备中提供的接触式热交换单元和蒸汽式热交换单元。更具体而言，本发明公开涉及能够通过允许在经水解的高温污泥和待水解的低温污泥之间进行热交换而减少污泥水解所消耗的能量的污泥水解设备；使用该设备的污泥水解方法以及在该污泥水解设备中提供的接触式热交换单元和蒸汽式热交换单元。

背景技术

本申请要求2009年3月18日在大韩民国提交的韩国专利申请10-2009-23282、10-2009-23283和10-2009-23284的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

通常，如果有机污泥例如下水道污泥、废弃食物和畜禽废水(下文中简称“污泥”)作为废弃物不作处理地排放，则可能发生环境污染，例如渗滤液、发臭和寄生虫孳生。同时，干污泥含有其量为3000大卡/1公斤的大量能量。如果可以在污泥处理过程中回收能量，则可能在经济上具有吸引力。然而，由于水含量达到80％的高百分比，所以污泥的能量尚未被利用。

换言之，只要从污泥中除去超过80％的大量水或利用微生物分解污泥，则可以回收污泥的能量。为此，已经开发了许多技术。然而，这些技术中的大部分存在经济上不可行的问题，因为所投入的能量大于所回收的能量，产生异味等。因此，截至目前，大部分污泥倾倒在海中或用作堆肥。然而，在海中倾倒污泥造成海洋污染。此外，用作堆肥的污泥在分解时产生大量甲烷气体，造成全球变暖。

同时，有机质主要由聚合物如碳水化合物、蛋白质和脂质与葡萄糖、氨基酸和脂肪酸结合组成。如果有机质与水一起被加热到超过200℃的高温，则有机质分解成葡萄糖、氨基酸等，此即所谓的水解。

已经开发了利用水解原理处理污泥的多种方法。然而，为了水解置于加热室内的污泥，现有的水解装置应将污泥直接加热至200℃以上的正常温度，这不仅需要充足的热能来升高温度，而且水解也应在密封容器中间歇进行。

由于因上述问题导致的从固化物质回收的能量小于投入的热能源，所以水解设备具有低能源效率，并且作为污泥处理方法在经济上不可行。

因此，需要用于在经水解的高温污泥和待水解的低温污泥之间进行热交换以使水解设备用于加热的能量可重新利用以减少能量投入的热交换单元。此外，也需要允许污泥连续水解并因此形成连续热交换流的连续水解设备。

同时，低温污泥的流动性极差，因而不允许通过对流进行传热。此外，低温污泥具有非常低的热导率，因此不允许通过接触进行传热。因此，基本不可能利用现有技术来配置热交换单元。

为此，有必要开发解决上述问题并确保有效水解的新的污泥水解设备、新的污泥水解方法以及新的热交换单元。

发明内容

技术问题

本发明公开设计用来解决现有技术中的问题，因此本发明公开涉及提供连续污泥水解设备，其允许在待水解的低温污泥和经水解的高温污泥之间进行热交换，从而不需要用于冷却高温污泥的装置；使用该设备的污泥水解方法；以及在该设备中提供的接触式热交换单元和蒸汽式热交换单元。

本发明公开还涉及提供蒸汽式热交换单元，其利用高温污泥在其压力下降时产生蒸汽并快速冷却并且该蒸汽在接触低温污泥并冷凝时加热低温污泥的原理，通过蒸汽运动允许在高温污泥和低温污泥之间进行热交换；具有该蒸汽式热交换单元的污泥水解设备；和使用该蒸汽式热交换单元的污泥水解方法。

本发明公开还涉及提供污泥水解设备，其可通过串联设置多个上述蒸汽式热交换单元使得在高温污泥和低温污泥之间可多次进行蒸汽式热交换从而显著减少低温污泥水解所需的热能；以及使用该设备的污泥水解方法。

本发明公开还涉及提供接触式热交换单元，其允许通过旋转高温污泥管，在流动性低的低温污泥薄接触其中流过流动性良好的高温污泥的高温污泥管的外侧的状态下，在接触高温污泥管的高温污泥和低温污泥之间进行热交换，其目的是甚至在由于水的低蒸汽压力导致利用蒸汽的热交换不足的温度范围来加热低温污泥；具有该接触式热交换单元的污泥水解设备；以及使用该接触式热交换单元的污泥水解方法。

本发明公开还涉及提供污泥水解设备，其可通过多次进行接触式热交换而大幅减少低温污泥水解所需的热能；以及使用该污泥水解设备的污泥水解方法。