基于低压催化热水解的污泥处理及资源化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资源化利用方法及其应用，该方法包括：将催化剂和含水率为75～90％的污泥注入反应釜内，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；对泥浆进行机械脱水，得到脱除液和脱水泥饼；脱除液随后经厌氧消化反应制得沼气。本发明专利技术中，加入催化剂可大量缩短处理时间、提高处理效率，同时降低能耗并减少运行和投资成本。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；脱水泥饼可制成生物质燃料供系统内锅炉使用或外售，同时，该泥饼还可作为有机肥料原料出售给肥料厂，从而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资源化利用方法及其应用。
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，以期望降低污泥中的有害物质含量，并通过污泥处理对其进行二次回收利用。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)在热水解反应前需对待处理污泥进行如混合均质、预热浆化等预处理，该反应结束后需采用闪蒸汽降压和冷却；工艺复杂，且预处理和降压过程耗时多，导致处理效率受限；预处理和降压过程均涉及压力容器的使用，增加了设备成本；(2)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，而且加热到190°C以上的高温所耗用的加热时间长；(3)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；(4)通常采用高压隔膜式压滤机进行脱水，导致脱水设备投资和维护成本增加，并导致能耗增加； (5)机械脱水后得到的泥饼含水率仍高于55%，这种含水率的污泥热值低，无法自持燃烧，因此若用作生物质燃料则需经进一步脱水处理或其他处理工艺(例如添加热值高的添加剂)，提高了污泥处理和综合利用成本。
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、设备成本高且脱水泥饼无法直接用作生物质燃料的缺陷，提供一种能耗小、耗时短、处理效率高、设备成本低且脱水泥饼可自持燃烧进而直接用作生物质燃料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%的污泥注入反应釜内，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、机械脱水步骤:对所述泥浆进行机械脱水，得到脱除液和脱水泥饼；S3、厌氧消化制沼气步骤:所述脱除液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，在催化热水解步骤中可同时加入污泥和催化剂、或先后加入污泥和催化剂。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:S4、沼气回用步骤:将所述步骤S3中制得的沼气作为燃料返回给蒸汽锅炉制备饱和蒸汽。由于本技术能耗低，将上述脱水泥饼和沼气作为锅炉的燃料返回使用，不但可以完全省去能源成本，实现“以污治污”，甚至还可以将富余能源外售，真正实现对污泥的综合回收利用。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0 25分钟。本专利技术中，停止注入饱和蒸汽的温度降低至60 180°C，可有效降低能耗；加热时间的缩短和保持时间的缩短，显著提高了处理效率，使得设备投资成本和总运行成本降低。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S I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。虽然以下均结合上述催化剂对本专利技术进行详细解释与说明，但应该理解的是，本专利技术可使用的催化剂类型并不受限于上述特定示例；在不违背本专利技术精神和范围的前提下，本领域技术人员对所用催化剂做出的任何更替、调整或等同替换均包含在本专利技术所附权利要求的范围内。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SI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。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S2中，所述脱水污泥的含水率为30 50%。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、胶状体等固相物质的持水结构被有效破坏，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，成本大幅下降。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；同时，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。在本专利技术中，采用普通压滤设备进行机械脱水；相比现有技术中采用高压隔膜压滤机的实施方式，普通压滤设备可节省30%以上的设备成本和20%以上的维护成本。该步骤所得到的脱水泥饼其含水率为30-50%，可以自持燃烧，因此可作为蒸汽锅炉的燃料，或制成生物质燃料外售。该步骤所得到的脱除液富含水解后的有机质，在厌氧消化设备中经厌氧消化可制得大量沼气，作为蒸汽锅炉的燃料，也可对外销售。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%的污泥注入反应釜内，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、机械脱水步骤：对所述泥浆进行机械脱水，得到脱除液和脱水泥饼；?S3、厌氧消化制沼气步骤：所述脱除液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：