[發明專利]一種熱水解高級厭氧消化與熱解碳化耦合工藝

有效

• 申請號: 202011485891.6
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112607996B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 王佳偉;付興民;蔣勇;李偉;王瑋;趙亞偉;韓軍;文洋;孫冀壚
• 申請（專利權）人: 北京城市排水集團有限責任公司
• 主分類號: C02F11/127
• 分類號: C02F11/127;C02F11/00;C02F11/04;C02F11/122;C02F11/13;C10B53/00;C10B57/10;C10B57/00
• 代理公司: 北京思創大成知識產權代理有限公司 11614
• 代理人: 趙爽

本發明屬于城鎮污水處理廠污泥處理與資源化領域，具體涉及一種熱水解高級厭氧消化與熱解碳化耦合工藝。包括：(1)離心脫水；(2)熱水解；(3)厭氧消化；(4)板框脫水；(5)造粒；(6)干化；(7)碳化。本發明可用于城鎮生活污水預處理及深度處理、工業污水處理、土壤改良、載體材料等領域。本發明通過控制工藝條件，解決了各系統單元處理能力的匹配性問題，實現了高效運行、能量自給，具有很高的推廣應用價值。

技術領域

本發明屬于城鎮污水處理廠污泥處理與資源化領域，更具體地，涉及一種熱水解高級厭氧消化與熱解碳化耦合工藝。

背景技術

城鎮污水處理廠污泥是污水處理的副產物，集中了污水處理過程中約50％的COD。污泥是否得到無害化處理和資源化處置是評估污水處理效果好壞的關鍵環節。污泥熱水解高級厭氧消化系統實現了污泥的無害化。污泥熱解碳化采用城鎮污泥為原料制備污泥基活性炭材料，實現污泥的資源化。

污泥碳化過程包含了污泥干化和碳化兩個過程，以降低原料含水率和熱解反應，這兩個過程均需要消耗大量的能源，造成運行成本高，限制了熱解碳化工藝的推廣應用。與傳統污泥相比，高級厭氧消化污泥顆粒更小，脫水更為困難，需要在污泥中加入了大量高電導率的調理劑，使脫水污泥中的TDS含量過高，不利于污泥的土地利用。

因此，如何充分利用污泥自身的能源供給污泥碳化過程，是推廣污泥碳化工程應用的關鍵。

發明內容

本發明的目的在于解決上述問題，提供一種熱水解高級厭氧消化和與熱解碳化耦合工藝，通過充分挖掘污泥厭氧消化產生沼氣的能力，提供清潔的高品位能源，最大程度實現高級厭氧消化系統和熱解碳化耦合系統的能源自給。

為了實現上述目的，本發明提供一種熱水解高級厭氧消化與熱解碳化耦合工藝，該熱水解高級厭氧消化與熱解碳化耦合工藝包括：

(1)離心脫水：將污泥離心脫水至含水率為80％～85％；

(2)熱水解：將步驟(1)所得污泥在熱水解單元進行熱水解；

(3)厭氧消化：將熱水解后的污泥在厭氧消化單元進行厭氧消化并產生沼氣，使產物厭氧消化污泥的有機物含量≤45％；

(4)板框脫水：將厭氧消化污泥進行板框脫水，將污泥含水率降低至65％～75％，得到泥餅；

(5)造粒：將泥餅進行造粒或壓條，得到污泥顆粒；

(6)干化：在干化單元進行干化處理，干化處理的能源來源于厭氧消化所產生的沼氣；

其中，干化單元的處理能力≥0.6*熱水解單元的處理能力，將造粒后的污泥顆粒采用干化單元中的干化機干燥至含水率為20％～30％，得到干化污泥；

(7)碳化：將干化污泥輸送至碳化單元的碳化爐中進行碳化處理，得到污泥碳化產品，其中，碳化單元的處理能力≥0.45*熱水解單元的處理能力；

其中，厭氧消化單元產生的沼氣，經凈化后分別供應給熱水解單元、干化單元和碳化單元。

根據本發明，上述熱水解高級厭氧消化與熱解碳化耦合工藝可采用現有的厭氧消化與熱解碳化耦合系統。本發明中，厭氧消化單元產生的沼氣經凈化后進入到沼氣罐中儲存，沼氣經管路分別輸送至向熱水解單元供應熱能的沼氣鍋爐、向干化單元和碳化單元供熱的燃燒爐，通過沼氣流量控制實現各單元的沼氣分配量。與常規方法的不同之處在于，本發明準確限定了干化單元的處理能力、熱水解單元的處理能力碳化單元的處理能力之間的關系。在實際運行過程中，熱水解單元消耗的沼氣量+干化單元消耗的沼氣量+碳化單元消耗的沼氣量+沼氣剩余量≈厭氧消化單元產生的沼氣量。其中，沼氣剩余量可能為0也可能不為0，即使不為0，但在持續的運行過程中，因熱水解單元消耗的沼氣量、干化單元消耗的沼氣量、碳化單元消耗的沼氣量基本沒有變化，所以沼氣剩余量也為定值，使得剩余沼氣可定量用于其他工藝步驟。