一种基于水热处理的连续式污泥脱水方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于水热处理的连续式污泥脱水方法，属于污泥处理领域。该进料单元的外部换热器内有高温滤液，污泥被连续引入进料单元，高温滤液对污泥预热；预热后的污泥在进料单元的推动下进入水热处理单元，通过设在水热处理单元外部的加热装置加热到150℃以上进行水热反应；污泥在水热处理单元中的停留时间，通过其内部设置的加速装置进行控制；部分水热处理后的污泥回流至水热处理单元；经过水热处理单元后的污泥被引入连续式挤压脱水单元实现水热污泥的连续脱水，脱水过程中腔体处于密封状态。该脱水方法在水热处理改善污泥结构和物化特性的基础上，节约能耗输入的同时充分利用并回收能源，采用连续方式实现污泥以液态形式脱水。
【专利说明】一种基于水热处理的连续式污泥脱水方法【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于水热处理的连续式污泥脱水方法，适用于各种类别污泥的脱水处理，特别适用于剩余污泥的脱水处理，属于污泥处理领域。
【背景技术】
[0002]污泥是污废水在进行净化处理过程中产生的具有高含水率、高有机物含量、高生物活性特点的半固体产物。由于其产量庞大，运输成本高，有效的处理和处置难度大，已经对污水处理厂的可持续运行产生了影响。同时其富含的微生物、重金属元素等污染物，如若不进行妥善的处理，会对环境和人类健康造成严重的二次污染。科学研究及实践已证明脱水能够有效的解决污泥处理难的问题。目前的污泥脱水方法，例如机械脱水，很难使污泥的含水率降低到75%以下，而热干化等方法又存在高能耗的缺点，故发展一种既能有效的降低污泥的含水率至满足最终处理与处置的要求，又需要较小的能耗输入的深度脱水方法迫在眉睫。
[0003]本技术提出一种适用于各种类别污泥的连续式脱水处理方法，特别是经过机械脱水后的剩余污泥(含水率> 80% )，在水热处理改善污泥特性的基础上，主要以液态形式通过挤压实现了水分的连续脱除，同时考虑回流强化热质传递，并通过换热回收滤液中的能量预热污泥，最终以较低的能耗输入，得到较高含固率的污泥。脱水过程产生的滤液的具有良好的可生化性能，对其进 行高效厌氧消化生产沼气后，可以进行土地利用。
【发明内容】
[0004]鉴于污泥脱水困难的特性，以及污泥脱水对污泥的后续处理与处置的重要性，本发明提供一种基于水热处理的连续式污泥脱水方法。经过高温滤液预热后的污泥，充分利用水热效应改善污泥结构和物化特性，而且通过使水热处理后的污泥进行部分回流，强化了进料污泥颗粒之间的热质传递。预热和回流显著缩短了污泥的停留时间，同时采用连续式挤压脱水方式，实现污泥中水分连续有效的脱除，脱水后的污泥由于温度较高，在自然蒸发的条件下，能够快速的实现污泥中水分的进一步降低，得到的高含固率污泥有利于后续的处理与处置。脱水过程产生的滤液的具有良好的可生化性能，对其进行高效厌氧消化生产沼气后，进行土地利用。
[0005]一种基于水热处理的连续式污泥脱水方法，按以下步骤进行:
[0006]I)进料单元的外部换热器内有高温滤液，该高温滤液来自连续式挤压脱水单元；污泥连续引入进料单元，高温滤液对污泥预热，实现了热能的有效利用，提高了污泥的温度，并降低了滤液温度。所述的污泥是指污水厂和净水厂等产生的污泥或其他高含水率膏状污泥类物质。
[0007]2)预热后的污泥在进料单元的推动作用下进入水热处理单元，通过设在水热处理单元外部的加热装置加热到150°C以上进行水热反应；经过水热处理单元，污泥结构和物理化学特性得以改善，污泥呈明显的流态化。[0008]3)污泥在水热处理单元中的停留时间，通过其内部设置的螺旋转速等加速装置进行控制；部分水热处理后的污泥回流至水热处理单元，强化了进入水热处理单元内污泥颗粒间的热质传递，缩短了污泥在其中的停留时间，污泥回流比根据污泥的性质和对脱水污泥含水率的要求进行确定。
[0009]4)经过水热处理单元后的污泥被引入连续式挤压脱水单元实现水热污泥的连续脱水，由于在脱水过程中腔体处于密封状态，水分主要以液态形式被脱除，避免了水分汽化的热能消耗，得到了高温滤液。
[0010]5)经过连续式挤压脱水后的脱水污泥由于温度较高，在自然蒸发的条件下，利用自身余热可以快速实现污泥中水分的进一步降低，得到低含水率污泥。
[0011]所述的连续式挤压脱水单元采用进口大出口小、内有螺旋的渐缩状出料器，也可以采用其他可以实现连续式挤压脱水功能的装置。
[0012]高温滤液经过进料单元的外部换热器冷却处理，得到的低温滤液引入高效厌氧消化处理单元对其进行高效厌氧消化生产沼气，剩余的沼液通过净化处理单元净化后进行土地利用。
[0013]本发明的有益效果:
[0014]污泥在150~250°C水热处理后，污泥颗粒的物理化学特性发生转变，使得水分与污泥颗粒的结合能显著降低；大分子有机物发生脱羟、脱羧、水解和聚合等化学反应，C和H含量显著增加，O含量降低，提高了污泥热值；由于污泥含水率低于90%时，流动性会变差，当经过水热处理后，呈明显流态化。
[0015]水热处理单元和连续式挤压脱水单元处于密封状态，水分主要以液态被挤压脱除，避免了水分蒸发而产生的汽化潜热消耗；在进料过程中利用脱除的高温滤液对污泥进行预热，实现热能回收，提高了污泥温度；经过换热冷却得到的低温滤液，对其进行高效厌氧消化生产沼气，沼液净化后可进行土地利用。
[0016]对水热处理后的污泥进行部分回流至水热处理单元，强化了污泥颗粒之间的热质传递，显著缩短了污泥的停留时间；由于污泥中水分温度较高，降低了水分粘度，有助于水分的挤压脱除；脱水后的污泥通过自然蒸发进一步降低了含水率。
[0017]污泥以连续方式进料，并以连续式挤压脱水和出料，污泥的整个脱水过程为连续运行方式，提高了脱水效率；污泥停留时间的缩短和挤压脱水的连续性(边脱水边出料)是进行连续脱水的基础和关键。
[0018]综上所述，该污泥脱水方法充分利用了水热处理的优点，并结合连续式挤压脱水方式，实现了脱水过程的连续运行，使水分主要以液态脱除，脱水效率高，脱水能耗低，通过进一步的自然蒸发得到了低含水率的脱水污泥，同时对冷却后的滤液高效厌氧消化生产沼气，沼液净化后进行土地利用，为城镇污水处理厂由于剩余污泥的问题而影响其正常运行提供了新的解决途径。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]附图是一种基于水热处理的连续式污泥脱水方法的流程图。
【具体实施方式】[0020]下面结合附图和技术方案具体说明本发明的【具体实施方式】。
[0021]如图所示，本发明提出的基于水热处理的连续式污泥脱水方法，包括以下步骤:
[0022]I)污泥通过螺旋或泵等方式向进料单元连续引入污泥。
[0023]2)来自连续式挤压脱水单元的高温滤液引入进料单元的外部换热器，使污泥在进料过程被预热，预热时间通过调节进料速度进行控制。
[0024]3)预热后的污泥在进料器动力的推动作用下进入水热处理单元，其为密封环境，通过设在水热处理单元外部的加热装置使污泥被加热到150-250°C，进行水热反应以改善污泥结构和物理化学特性，污泥在水热反应单元的停留时间通过调节其内部设置的螺旋转速进行控制。
[0025]4)经过水 热处理单元的污泥，一部分回流至水热处理单元，回流比根据污泥的性质和对脱水污泥含水率的要求进行确定，剩余部分引入污泥连续式挤压脱水单元，由于在脱水过程中腔体处于密封状态，水分主要以液态形式被脱除，避免了水分汽化的热能消耗，得到了高温滤液。连续式挤压脱水单元采用进口大出口小、内有螺旋的渐缩状出料器，实现了对引入连续式挤压脱水单元的经过水热处理的污泥的连续脱水。
[0026]5)来自连续式挤压脱水单元的高温液态滤液导入进料单元的外部换热器，以预热污泥并使滤液冷却，冷却后的滤液进入高效厌氧消化处理单元生产沼气，沼液经过净化单元后进行土地利用。
[0027]6)经过连续式挤压脱水单元的脱水污泥在自然蒸发的条件下，利用自身余热进行蒸发脱水，使含水率进一步降低，得到了低含水污泥。
[0028]7)按照I)-6)的步骤实现对污泥脱水过程的连续运行。
【权利要求】
1.一种基于水热处理的连续式污泥脱水方法，其特征在于，步骤如下: 1)污泥预热:污泥被连续引入进料单元，被进料单元外部换热器内的高温滤液预热，该高温滤液来自连续式挤压脱水单元； 2)水热反应:预热后的污泥在进料单元的推动作用下进入水热处理单元，通过设在水热处理单元外部的加热装置加热到150°C以上，进行水热反应； 3)加速回流:污泥在水热处理单元中的停留时间，通过其内部设置的加速装置进行控制；部分水热处理后的污泥回流至水热处理单元，污泥回流比根据污泥的性质和对脱水污泥含水率的要求进行确定； 4)连续脱水:经过水热处理单元后的污泥被引入连续式挤压脱水单元实现水热污泥的连续脱水，脱水过程中腔体处于密封状态。 5)自然蒸发:经过连续式挤压脱水后的污泥通过自然蒸发，利用自身余热实现污泥中水分的进一步降低，得到低含水率污泥。
2.根据权利要求1所述的连续式污泥脱水方法，其特征在于，所述的连续式挤压脱水单元采用进口大出口小、内有螺旋的渐缩状的出料器。
3.根据权利要求2所述的连续式污泥脱水方法，其特征在于，所述的污泥是指污水厂和净水厂产生的污泥或其他高含水率膏状污泥类物质；
4.根据权利要求2或3所述的连续式污泥脱水方法，其特征在于，所述的加速装置为螺旋转速。
5.根据权利要求1或2或3所述的连续式污泥脱水方法，其特征在于，高温滤液经过进料单元的外部换热器冷却处理，得到的低温滤液引入高效厌氧消化处理单元进行高效厌氧消化生产沼气，剩余的沼液通过净化处理单元净化后进行土地利用。
6.根据权利要求4所述的连续式污泥脱水方法，其特征在于，高温滤液经过进料单元的外部换热器冷却处理，得到的低温滤液引入高效厌氧消化处理单元进行高效厌氧消化生产沼气，剩余的沼液通过净化处理单元净化后进行土地利用。
【文档编号】C02F11/12GK103964662SQ201410191714
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月7日 优先权日:2014年5月7日
【发明者】李爱民, 王利平, 张雷 申请人:大连理工大学