[发明专利]利用回收蒸汽再循环的连续热水解的方法和装置

说明书

技术领域

1.发明领域

本发明涉及用于连续热水解包含有机物质的污泥的方法和装置，所 述污泥与或者不与其它包含有机物质的废料混合。这些污泥或废料可例 如来源于生活废水的处理(消化或未消化的净化污泥，来自于预处理的 油脂)，或者来源于以下物质的处理：工业废水(例如农产食品加工工 业、屠宰场、废糖蜜)，或者包含有机物质的家庭垃圾类型的废料，或 者来自于排放物质、油脂槽。在此文件中将在下文中使用术语“污泥”。

背景技术

2.现有技术

来自于废水(无论是生活或工业来源或者来源于农业)的处理的污 泥可通过生物途径进行处理，尤其是通过厌氧消化。

生物处理的目的在于降解这些污泥中所含的有机物质。这种降解可 旨在将污泥稳定化，使得能够产生能量(通过产生生物气)和/或还减小 污泥的体积。但是，某些有机化合物比其它化合物更难以通过生物途径 降解，并且已知通过热水解的预处理能够加速生物降解的过程。这种热 处理通常在压力下在高于100℃的温度(所述温度在实际中可一直到 220℃)下进行预定的时间周期，在实际中通常为半小时。通过这种热 水解处理，难以生物降解的有机物质则被转化为随后可更易于进行生物 降解的化合物。

传统地，这种随后生物降解可通过在封闭反应器中的消化来进行， 所述封闭反应器厌氧操作，被称作消化器。这种厌氧消化器仅可在以下 条件下合适地运行：其在合适且恒定的温度下操作，通常要求加热系统， 并且其进行合适的搅拌。这种搅拌会由于消化器中所含的污泥是流体的 (即具有低粘度)而更为容易。

在现有技术中已知不同类型的热水解方法，其中的一些方法通过逐 个地即不连续地处理给定量的待水解污泥来实施(即“分批”运行)， 而其它方法则被设计为使得能够连续处理或者至少半连续处理待水解 污泥。

在与这些热水解装置和方法有关的现有技术中，可尤其提及专利文 献WO96/09882和WO2006/027062，这两个文献均涉及分批法。

这种分批法具有以下缺点：需要管理不同批次的要处理污泥的处理 循环，并且需要重复运行某些设备，例如打开-关闭例如阀，这会导致过 早的磨损。

在污泥的连续或半连续热水解处理技术当中，可以提及专利文献 EP1198424中描述的技术以及专利文献WO2009/121873中描述的技术。

在EP1198424所述的技术中，污泥被传送到反应器中，污泥在该反 应器中在130℃-180℃的温度下经过5-60分钟的周期。通过这种处理 水解的污泥然后通过热交换器冷却，以确保其温度足够低以便可与下游 消化器的运行相容并且防止此消化器的生物质被破坏。如此回收的能量 能够使污泥在进入热水解反应器中之前被预热。但这项技术针对干度大 于10％的非水解浓污泥使用交换器，这在实际中被证明是难以管理的， 给用户带来限制，因为其要求用于维护和清洁的停机周期。此外，这种 配置使用泵，在这种情况下是文献EP1198424的图1中的泵11，其针 对非常热(130-180℃)的污泥运行，并且通过实验显示出，这个因素 导致这种泵具有短的使用寿命。最后，这种配置在待处理污泥的浓度方 面是受限的，因为其不可能处理干度(siccité)大于20％的污泥。它在 能量消耗方面也不是优化的，因为如果污泥更浓的话(即具有大于20％ 的干度并且因而具有小于80％的水含量)，考虑到要利用蒸汽加热的(污 泥中所含)水体积会降低，则在蒸汽方面的需求会进一步降低。

在专利文献WO2009/121873所述的技术中，污泥在呈现管式的热 水解反应器中被连续处理，在所述反应器中水蒸汽被直接注入。

这种方法具有是真正连续方法的优点。但是，尽管通过热水解的污 泥处理相对于市场上现有的其它方法已经得到了极大的改善，但其仍有 一些限制。

首先，如果被引入到反应器中的待水解污泥的粘度太高，则可被证 明的是，蒸汽难以注入到这种污泥中。在实际中，这种方法可处理具有 高干度比率的污泥。当超过某些干度时，该热水解可被证明不是最佳的， 这会限制位于热水解下游的厌氧消化的性能。