一种污泥高温破壁闪蒸水解脱水预处理系统的制作方法

1.本实用新型涉及污泥预处理领域，特别提供一种污泥高温破壁闪蒸水解脱水预处理系统。


背景技术：

2.市政污泥是指污水处理厂剩余污泥，具有成分复杂、呈胶体状态、易腐化及发臭、重金属和有毒有害污染物含量高、含水率高但脱水性极差，不易脱水且含有大量病菌及寄生虫卵等特点。此类污泥若得不到合适的处理方法将会对环境、人类及动物植物健康等造成极大的危害。污泥有机物为活性菌团，细胞内水难以脱离。而行业内污泥预处理技术通常是采用药剂调理(添加各种助凝剂或混凝剂)结合机械脱水的方式，普遍存在投资及维护成本高、能耗高、处理效果有限等缺点，而且所需调理药剂量大，污泥内部水还是无法得到去除，处理过程中很有可能将污泥转变成化学污泥，给后续处置造成麻烦。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种污泥高温破壁闪蒸水解脱水预处理系统，利用高温高压污泥破壁反应釜、中温闪蒸水解罐、斜管热回收沉降池以及带式压滤机作为污泥预处理工艺系统，将污泥的含水率从80％降至60％，低成本、无害化、高效节能。
4.本实用新型的技术方案是：一种污泥高温破壁闪蒸水解脱水预处理系统，包括：污泥斗100、柱塞泵200、高温高压污泥破壁反应釜300、中温闪蒸水解罐400、加药混合罐500及斜管热回收沉降池600；
5.所述高温高压污泥破壁反应釜300包括反应釜污泥入口管道301、反应釜污泥出口管道302、反应釜壳体303、高温蒸汽管道304、预热段蒸汽入口管道305、预热盘管入口管道307、一级预热盘管308、二级预热盘管309、预热段蒸汽调质盘管310、蒸汽出汽孔ⅰ311、预热盘管出口管道312、高温加热段蒸汽入口管道313、高温加热段蒸汽调质盘管314、蒸汽出汽孔ⅱ315、高温加热盘管入口管道316、二级高温加热盘管317、一级高温加热盘管318及高温加热盘管出口管道319；
6.所述反应釜壳体303为u形回转结构，包括壳体入口段303a、壳体回转段303b及壳体出口段303c，所述反应釜污泥入口管道301及反应釜污泥出口管道302对应连接在壳体入口段303a及壳体出口段303c上；所述预热段蒸汽入口管道305、高温加热段蒸汽入口管道313及高温加热盘管入口管道316一端与高温蒸汽管道304连接，另一端伸入到壳体入口段303a内部；所述壳体入口段303a内部自反应釜污泥入口管道301一侧至壳体回转段303b一侧依次设有预热段及高温加热段，所述预热段上设有一级预热盘管308、二级预热盘管309及预热段蒸汽调质盘管310，所述高温加热段上设有高温加热段蒸汽调质盘管314、二级高温加热盘管317及一级高温加热盘管318；所述预热段蒸汽入口管道305与预热段蒸汽调质盘管310入口端连接，所述预热段蒸汽调质盘管310位于二级预热盘管309内侧，所述预热段蒸汽调质盘管310上排布有蒸汽出汽孔ⅰ311；所述预热盘管入口管道307一端伸入到壳体入
口段303a内部，分别与一级预热盘管308及二级预热盘管309入口端连接，所述二级预热盘管309位于一级预热盘管308内侧；所述预热盘管出口管道312一端伸入到壳体入口段303a内部，分别与一级预热盘管308及二级预热盘管309出口端连接；所述高温加热段蒸汽入口管道313与高温加热段蒸汽调质盘管314入口端连接，所述高温加热段蒸汽调质盘管314位于二级高温加热盘管317内侧，所述高温加热段蒸汽调质盘管314上排布有蒸汽出汽孔ⅱ315；所述高温加热盘管入口管道316分别与二级高温加热盘管317及一级高温加热盘管318入口端连接，所述二级高温加热盘管317位于一级高温加热盘管318内侧；所述高温加热盘管出口管道319一端伸入到壳体入口段303a内部，分别与二级高温加热盘管317及一级高温加热盘管318出口端连接；
7.所述中温闪蒸水解罐400包括伴热盘管入口管道401、伴热盘管出口管道402、水解罐污泥入口管道403、水解罐喷淋盘管入口管道404、水解罐污泥出口管道405、检修口406、喷淋口407、大气连通管408、气体收集管道409、安全阀410、伴热盘管411、喷淋盘管412及水解罐罐体413；
8.所述伴热盘管411设于水解罐罐体413内底部，所述伴热盘管入口管道401及伴热盘管出口管道402一端分别与伴热盘管411连接，另一端伸出至水解罐罐体413外部；所述喷淋盘管412设于水解罐罐体413内顶部，所述喷淋盘管412上排布有喷淋口407，所述水解罐喷淋盘管入口管道404一端与喷淋盘管412连接，另一端自水解罐罐体413顶部伸出至水解罐罐体413外部；所述水解罐污泥入口管道403自水解罐罐体413顶部进入水解罐罐体413内部，所述水解罐污泥入口管道403穿过喷淋盘管412至喷淋盘管412下方；所述水解罐污泥出口管道405及检修口406均设于水解罐罐体413下部侧壁，并位于伴热盘管411上方；所述大气连通管408、气体收集管道409及安全阀410均设于水解罐罐体413顶部；
9.所述斜管热回收沉降池600包括沉降池污泥入口管道601、斜管盘管入口管道602、斜管盘管603、斜管盘管出口管道604、上清液回收管道605、污泥沉降槽606、污泥吸收口607、沉降池污泥出口管道608及沉降池池体609；
10.所述沉降池池体609为箱体结构，其底部自后侧向前侧倾斜，并位于底部前侧设置有污泥沉降槽606；所述沉降池污泥入口管道601位于沉降池池体609后侧上方，所述斜管盘管入口管道602及斜管盘管出口管道604分别自沉降池池体609侧方外部进入沉降池池体609内部，所述斜管盘管603悬设于沉降池池体609内部，并与斜管盘管入口管道602及斜管盘管出口管道604相连接，所述上清液回收管道605位于沉降池池体609前侧外部并与沉降池池体609内部连通；所述污泥吸收口607位于污泥沉降槽606中，所述沉降池污泥出口管道608位于沉降池池体609前侧外部并与污泥吸收口607相连接；
11.所述柱塞泵200设于污泥斗100下端并与反应釜污泥入口管道301连接，所述反应釜污泥出口管道302与水解罐污泥入口管道403连接，所述水解罐污泥出口管道405与加药混合罐500连接，所述加药混合罐500顶部与沉降池污泥入口管道601连接；所述斜管盘管出口管道604与预热盘管入口管道307连接，所述预热盘管出口管道312与斜管盘管入口管道602；所述上清液回收管道605与水解罐喷淋盘管入口管道404。
12.进一步地，所述高温高压污泥破壁反应釜300还包括设备基座320，所述设备基座320设于反应釜壳体303下方用于支撑反应釜壳体303。
13.进一步地，所述斜管盘管603内介质为水。
14.进一步地，所述斜管盘管603为将盘管倾斜布置的结构。
15.本实用新型具有以下有益的效果：
16.本实用新型利用高温高压污泥破壁反应釜对80％含水率的污泥进行破壁处理，再通过中温闪蒸水解罐进一步充分破壁形成无机污泥，通过斜管热回收沉降池泥水分离，分离的水可进行回用，分离的污泥则通过带式压滤机进行脱水，使污泥含水率下降至60％。此系统实现污泥低成本、无害化处理，高效节能。
17.1、高温高压破壁：污泥进入高温高压破壁反应釜内，无需搅拌，随进随出，及时处理，可连续工作；在高温高压破壁反应釜内部设有高温盘管形成的预热段和高温加热段，受热均匀，处理能力大，破壁效率高。
18.2、中温闪蒸水解：高温污泥进入中温闪蒸水解罐，加入60℃
‑
80℃的热水，实现捕集，降温降压，形成微负压环境，整个闪蒸水解过程，成本低、效率高、水解效果好。
19.3、斜管式沉降技术：无需清理，增加沉淀面积，效率高，同时进行热回收，用于高温高压破壁反应釜的预热段，节约能源；沉降分离的水一部分回收用于中温闪蒸水解罐，一部分送往污水处理厂净化后回用。
附图说明
20.图1为本实用新型的整体结构示意图；
21.图2为本实用新型中高温高压污泥破壁反应釜300的结构示意图；
22.图3为本实用新型中高温高压污泥破壁反应釜300预热段的结构示意图；
23.图4为本实用新型中高温高压污泥破壁反应釜300高温加热段的结构示意图；
24.图5为本实用新型中中温闪蒸水解罐400的结构示意图；
25.图6为本实用新型中斜管热回收沉降池600的俯视图；
26.图7为本实用新型中斜管热回收沉降池600的侧方立体图；
27.图中：100、污泥斗；200、柱塞泵；300、高温高压污泥破壁反应釜；301、反应釜污泥入口管道；302、反应釜污泥出口管道；303、反应釜壳体；303a、壳体入口段；303b、壳体回转段；303c、壳体出口段；304、高温蒸汽管道；305、预热段蒸汽入口管道；307、预热盘管入口管道；308、一级预热盘管；309、二级预热盘管；310、预热段蒸汽调质盘管；311、蒸汽出汽孔ⅰ；312、预热盘管出口管道；313、高温加热段蒸汽入口管道；314、高温加热段蒸汽调质盘管；315、蒸汽出汽孔ⅱ；316、高温加热盘管入口管道；317、二级高温加热盘管；318、一级高温加热盘管；319、高温加热盘管出口管道；320、设备基座；400、中温闪蒸水解罐；401、伴热盘管入口管道；402、伴热盘管出口管道；403、水解罐污泥入口管道；404、水解罐喷淋盘管入口管道；405、水解罐污泥出口管道；406、检修口；407、喷淋口；408、大气连通管；409、气体收集管道；410、安全阀；411、伴热盘管；412、喷淋盘管；413、水解罐罐体；500、加药混合罐；600、斜管热回收沉降池；601、沉降池污泥入口管道；602、斜管盘管入口管道；603、斜管盘管；604、斜管盘管出口管道；605、上清液回收管道；606、污泥沉降槽；607、污泥吸收口；608、沉降池污泥出口管道；609、沉降池池体。
具体实施方式
28.下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细描述。
29.如图1所示，一种污泥高温破壁闪蒸水解脱水预处理系统，包括：污泥斗100、柱塞泵200、高温高压污泥破壁反应釜300、中温闪蒸水解罐400、加药混合罐500及斜管热回收沉降池600。
30.如图2、3、4所示，高温高压污泥破壁反应釜300包括反应釜污泥入口管道301、反应釜污泥出口管道302、反应釜壳体303、高温蒸汽管道304、预热段蒸汽入口管道305、预热盘管入口管道307、一级预热盘管308、二级预热盘管309、预热段蒸汽调质盘管310、蒸汽出汽孔ⅰ311、预热盘管出口管道312、高温加热段蒸汽入口管道313、高温加热段蒸汽调质盘管314、蒸汽出汽孔ⅱ315、高温加热盘管入口管道316、二级高温加热盘管317、一级高温加热盘管318及高温加热盘管出口管道319。
31.反应釜壳体303为u形回转结构，包括壳体入口段303a、壳体回转段303b及壳体出口段303c，反应釜污泥入口管道301及反应釜污泥出口管道302对应连接在壳体入口段303a及壳体出口段303c上；预热段蒸汽入口管道305、高温加热段蒸汽入口管道313及高温加热盘管入口管道316一端与高温蒸汽管道304连接，另一端伸入到壳体入口段303a内部；壳体入口段303a内部自反应釜污泥入口管道301一侧至壳体回转段303b一侧依次设有预热段及高温加热段，预热段上设有一级预热盘管308、二级预热盘管309及预热段蒸汽调质盘管310，高温加热段上设有高温加热段蒸汽调质盘管314、二级高温加热盘管317及一级高温加热盘管318；预热段蒸汽入口管道305与预热段蒸汽调质盘管310入口端连接，预热段蒸汽调质盘管310位于二级预热盘管309内侧，预热段蒸汽调质盘管310上排布有蒸汽出汽孔ⅰ311；预热盘管入口管道307一端伸入到壳体入口段303a内部，分别与一级预热盘管308及二级预热盘管309入口端连接，二级预热盘管309位于一级预热盘管308内侧；预热盘管出口管道312一端伸入到壳体入口段303a内部，分别与一级预热盘管308及二级预热盘管309出口端连接；高温加热段蒸汽入口管道313与高温加热段蒸汽调质盘管314入口端连接，高温加热段蒸汽调质盘管314位于二级高温加热盘管317内侧，高温加热段蒸汽调质盘管314上排布有蒸汽出汽孔ⅱ315；高温加热盘管入口管道316分别与二级高温加热盘管317及一级高温加热盘管318入口端连接，二级高温加热盘管317位于一级高温加热盘管318内侧；高温加热盘管出口管道319一端伸入到壳体入口段303a内部，分别与二级高温加热盘管317及一级高温加热盘管318出口端连接。高温高压污泥破壁反应釜300还包括设备基座320，设备基座320设于反应釜壳体303下方用于支撑反应釜壳体303。
32.高温高压污泥破壁反应釜300利用高温盘管均匀受热，增加了热解破壁的效率：
33.1、高温盘管：为不锈钢材质，分为预热盘管、高温加热盘管和蒸汽调质盘管三种形式，管内介质可以是高温导热油、蒸汽或热水，安装在设备壳体内部，可分别应用在预热段和高温加热段；
34.2、预热段：由预热盘管和蒸汽调质盘管组成，预热盘管管内介质为70℃
‑
90℃的热水，蒸汽调质盘管内介质为150℃
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170℃左右高温蒸汽，为刚进入设备的污泥进行预热；
35.3、高温加热段：由高温加热盘管和蒸汽调质盘管组成，高温加热盘管内介质为150℃
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170℃高温蒸汽或导热油，蒸汽调质盘管内介质为150℃
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170℃高温蒸汽，形成高温高压，实现污泥的高效裂解破壁；
36.4、蒸汽调质盘管：蒸汽调质盘管上设有蒸汽出汽孔，高温蒸汽通过蒸汽出汽孔呲入污泥内，使污泥含水率上升，减少阻力，增加污泥流动性，防止设备内部造成堵塞，同时提
高破壁效率；
37.5、提高效率：预热段和高温加热段的形式，可根据项目情况灵活选择，采用高温盘管形式，受热均匀，无需搅拌，无需污泥停留，随进随出，即时处理，处理能力较大；设备壳体增加保温隔热处理，减少热损失，使设备表面温度控制在35℃
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45℃，提高热解破壁效率的同时，保障运行人员安全。
38.高温高压污泥破壁反应釜300工作原理为：污泥通过反应釜污泥入口管道301进入反应釜，先经过预热段进行预热：70℃
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90℃热水通过预热盘管入口管道307进入一级预热盘管308及二级预热盘管309，为污泥加热，同时150℃
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170℃高温蒸汽通过预热段蒸汽入口管道305进入预热段蒸汽调质盘管310，使管道快速升温，而蒸汽从蒸汽出汽孔ⅰ311呲出，一方面提升污泥温度和压力，另一方面使污泥含水率上升，从而加快污泥流速；经过预热后的污泥进入高温加热段进行高温高压裂解破壁反应：150℃
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170℃高温蒸汽通过高温加热盘管入口管道316进入一级高温加热盘管318及二级高温加热盘管317内，对预热后的污泥进行高温高压处理，同时高温加热段蒸汽调质盘管314内的高温蒸汽通过蒸汽出汽孔ⅱ315呲入污泥内，加速破壁裂解效率，污泥在盘管间流动，均匀受热受压，保证破壁效率；破壁反应后的污泥直接从反应釜污泥出口管道302流出，整个过程无需停留，保证污泥处理效率和能力，高质高效；反应釜壳体303外部加上保温措施，一方面减少热损失，一方面为维修人员安全提供保障。
39.如图5所示，中温闪蒸水解罐400包括伴热盘管入口管道401、伴热盘管出口管道402、水解罐污泥入口管道403、水解罐喷淋盘管入口管道404、水解罐污泥出口管道405、检修口406、喷淋口407、大气连通管408、气体收集管道409、安全阀410、伴热盘管411、喷淋盘管412及水解罐罐体413。
40.伴热盘管411设于水解罐罐体413内底部，伴热盘管入口管道401及伴热盘管出口管道402一端分别与伴热盘管411连接，另一端伸出至水解罐罐体413外部；喷淋盘管412设于水解罐罐体413内顶部，喷淋盘管412上排布有喷淋口407，水解罐喷淋盘管入口管道404一端与喷淋盘管412连接，另一端自水解罐罐体413顶部伸出至水解罐罐体413外部；水解罐污泥入口管道403自水解罐罐体413顶部进入水解罐罐体413内部，水解罐污泥入口管道403穿过喷淋盘管412至喷淋盘管412下方；水解罐污泥出口管道405及检修口406均设于水解罐罐体413下部侧壁，并位于伴热盘管411上方；大气连通管408、气体收集管道409及安全阀410均设于水解罐罐体413顶部。
41.中温闪蒸水解罐400可以在微负压环境下进行，闪蒸能力强，水解充分，成本低，效率高。
42.1、微负压环境：中温闪蒸水解罐400以喷淋的形式为160℃
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180℃的高温污泥加入60℃
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80℃的热水，实现捕集，降温降压，形成微负压环境，提高污泥的闪蒸能力；
43.2、水解：加入60℃
‑
80℃的热水，稀释污泥，从而去除静电；
44.3、强化水解：稀释后的污泥在罐内停留16h
‑
18h，停留过程中充分水解，同时形成巴氏灭菌效果，完全破壁，再结合微负压形成的厌氧水解环境，使污泥中大分子的蛋白质分解成小分子的氨基酸；
45.4、蒸汽伴热：在罐体底部设有伴热盘管，盘管内介质为高温蒸汽或导热油；保持罐内污泥60℃
‑
80℃的温度，同时形成至下而上的热动力使污泥自行搅拌，进而加强水解。
46.中温闪蒸水解罐400的工作原理为：经过160℃
‑
180℃高温高压破壁处理后的污泥，通过水解罐污泥入口管道403进入水解罐罐体413内，同时60℃
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80℃热水进入喷淋盘管412，通过喷淋口407伴随污泥向下喷淋，使进入水解罐罐体413内的160℃污泥迅速降温降压，闪蒸破壁，而喷淋的热水捕集闪蒸气，使罐内维持微负压状态，更提高了闪蒸破壁效果；污泥与热水混合后，使污泥稀释，去除静电，并在罐内停留18小时强化水解；210℃高温蒸汽通过伴热盘管入口管道401进入伴热盘管411，并通过温度控制系统控制蒸汽量，维持罐内60℃
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80℃，形成的冷凝水通过伴热盘管出口管道402回收；高温盘管产生的热量形成热动力，实现污泥自行搅拌；停留期间，形成的巴氏灭菌技术，将污泥彻底破壁；同时实现厌氧水解，形成的营养液，即将大分子的蛋白质分解成小分子的氨基酸，可继续脱离回收；空气通过大气连通管408进入水解罐罐体413内，调节水解罐罐体413内压力，便于中温闪蒸水解后的污泥通过水解罐污泥出口管道405排出；闪蒸水解过程中产生的甲烷等气体，通过气体收集管道409进行回收；气体过多时，通过安全阀410进行调整；水解罐罐体413内设施发生故障可通过检修口406进行检修；整个闪蒸水解过程，成本低、效率高、水解效果好，处理后的污泥脱水效果可降至60％含水率。
47.如图6、7所示，斜管热回收沉降池600包括沉降池污泥入口管道601、斜管盘管入口管道602、斜管盘管603、斜管盘管出口管道604、上清液回收管道605、污泥沉降槽606、污泥吸收口607、沉降池污泥出口管道608及沉降池池体609。
48.沉降池池体609为箱体结构，其底部自后侧向前侧倾斜，并位于底部前侧设置有污泥沉降槽606；沉降池污泥入口管道601位于沉降池池体609后侧上方，斜管盘管入口管道602及斜管盘管出口管道604分别自沉降池池体609侧方外部进入沉降池池体609内部，斜管盘管603悬设于沉降池池体609内部，并与斜管盘管入口管道602及斜管盘管出口管道604相连接，上清液回收管道605位于沉降池池体609前侧外部并与沉降池池体609内部连通；污泥吸收口607位于污泥沉降槽606中，沉降池污泥出口管道608位于沉降池池体609前侧外部并与污泥吸收口607相连接。斜管盘管303为将盘管倾斜布置的结构。
49.斜管热回收沉降池600的特点如下：
50.1、易维护：采用斜管盘管，管间留有缝隙，阻力小，便于污泥流通，因此既不会造成堵塞，又不会寄生微生物，无需清理。
51.2、效率高：斜管盘管形式，增加了沉降面积，同时水流由紊流变成了层流形式，增加了沉降效率。
52.3、热回收：斜管盘管内介质为水，经过高温破壁处理后的污泥温度为60℃
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80℃，因此，斜管内的水可将沉降池内的污泥热量进行回收再利用。
53.斜管热回收沉降池600的工作原理为：经过中温闪蒸水解后的60℃
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80℃污泥通过沉降池污泥入口管道601进入沉降池池体609内，污泥流入池中接触斜管盘管603后沉入池底，管间留有缝隙，阻力小，便于污泥流通，因此既不会造成堵塞，又不会寄生微生物，无需清理。斜管盘管形式，增加了沉降面积，同时水流由紊流变成了层流形式，增加了沉降效率。斜管盘管603内介质为水，从斜管盘管入口管道602进入，并由斜管盘管出口管道604送出实现循环。斜管盘管603浸入60℃
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80℃污泥中，使斜管盘管603内的水与污泥进行换热并回收再利用，节约能源。污泥停留10小时后实现泥水分离。沉降的污泥因沉降池池体609底部斜坡进入污泥沉降槽606，通过污泥吸收口607进入污泥出口管道608。沉降分离的上清液则通
过上清液回收管道605送入污水处理厂进行处理和回用。
54.本实用新型各装置间的整体连接关系为：柱塞泵200设于污泥斗100下端并与反应釜污泥入口管道301连接，反应釜污泥出口管道302与水解罐污泥入口管道403连接，水解罐污泥出口管道405与加药混合罐500连接，加药混合罐500顶部与沉降池污泥入口管道601连接；斜管盘管出口管道604与预热盘管入口管道307连接，预热盘管出口管道312与斜管盘管入口管道602；上清液回收管道605与水解罐喷淋盘管入口管道404。
55.本实用新型的工作原理为：污泥进入污泥斗100，由柱塞泵200输送进入高温高压污泥破壁反应釜300，先经过预热段进行预热，一方面提升污泥温度和压力，另一方面使污泥含水率上升，从而加快污泥流速。经过预热后的污泥进入高温加热段进行高温高压裂解破壁反应。污泥在反应釜内部的盘管间流动，均匀受热受压，保证破壁效率。破壁反应后的污泥直接从反应釜污泥出口管道302流出，整个过程无需停留，保证污泥处理效率和能力，高质高效。此时污泥温度达到160℃
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180℃，随后污泥进入到中温闪蒸水解罐400中，同时60℃
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80℃热水进入中温闪蒸水解罐400，伴随污泥向下喷淋，使进入罐内的160℃污泥迅速降温降压，闪蒸破壁。而喷淋的热水捕集闪蒸气，使罐内维持微负压状态，更提高了闪蒸破壁效果。罐底伴热盘管411维持罐内60℃
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80℃，高温盘管产生的热量形成热动力，实现污泥自行搅拌。停留期间，形成的巴氏灭菌技术，将污泥彻底破壁。经过中温闪蒸水解后的污泥再经加药混合罐500少量加药后进入斜管热回收沉降池600内，污泥流入池中进行沉降分离，斜管盘管603内介质为水，与经过高温破壁处理后的60℃
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80℃污泥进行换热，因此，斜管内的水可将沉降池内的污泥热量进行回收再利用，进入到高温高压污泥破壁反应釜300内给污泥进行预加热。上清液一部分给中温闪蒸水解罐400内的喷淋使用，其余进行处理后中水回用。沉降分离的污泥通过沉降池污泥出口管道608送往带式压滤机进行机械脱水，将污泥含水率下降至60％。
56.上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。