[發(fā)明專利]低含水率脫水污泥直接超臨界水氣化處理裝置及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210205415.3
• 申請日: 2012-06-20
• 公開（公告）號: CN102730917A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設計）人: 朱偉;徐志榮;龔淼;張會文
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: C02F11/00
• 分類號: C02F11/00;C01B3/02
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 李紀昌

技術領域

本發(fā)明屬于資源環(huán)境領域，具體涉及一種污水廠提供的脫水污泥直接超臨界水氣化處理裝置及其方法。

背景技術

目前我國大部分污水處理廠的脫水污泥的含水率在74～86%之間，且其中含有一定量的固體無機物，這樣導致在污泥處理過程中泵送增壓的困難；所以污水廠實現(xiàn)脫水污泥的無害化、減量化、資源化成為研究者們關注的焦點，脫水污泥的處理處置問題已經(jīng)成為我國環(huán)境保護中的重要課題之一。近年來不少學者提出采用超臨界水處理的方法，?如于2008年12月24日公開的專利申請?zhí)枮椤?00810063091.8”的中國專利申請文獻，提出一種污泥在超臨界水中連續(xù)催化氣化制取富氫氣體的方法，文獻中采用的技術方案為污泥與水分別加壓加溫后按一定比例配比注入反應器，從污泥處理角度出發(fā)由于添加水分調(diào)配泥漿，從而降低了脫水污泥的處理效率，同時增加了含水率調(diào)配的工序，增加處理成本。此外，該專利僅從產(chǎn)氫的角度出發(fā)，而未明確處理后固相產(chǎn)物是否達到無害化的標準。

另外，2002年10月23日公開的專利號為“02114529.6”的中國專利，報道了鋸屑濃度為2.0wt%的超臨界水氣化產(chǎn)氫，相當于處理含水率為98%，但該專利的處理對象并非脫水污泥，且該處理方法單位時間內(nèi)的有機固態(tài)物質(zhì)處理率低下。

發(fā)明內(nèi)容

解決的技術問題：針對目前超臨界水氣化處理污泥中，由于添加水分條件使得處理效率低下的問題，本發(fā)明提供一種低含水率脫水污泥直接超臨界水氣化處理裝置及其方法。

技術方案：

本發(fā)明以污水廠提供的脫水污泥（含水量約80%）作為處理對象，先對其進行預液化處理，使脫水污泥流動性增加，然后在高溫、高壓的作用下完成超臨界氣化反應，形成超臨界流體，其中氣化污泥中有機物為富含氫氣的可燃氣體，并能通過熱作用穩(wěn)定污泥中的有毒有害的重金屬，最后通過氣液固三相分離，實現(xiàn)脫水污泥的無害化、減量化、資源化處理。

基于此本發(fā)明提供一種低含水率脫水污泥直接超臨界水氣化處理的方法，具體處理步驟如下：

（1）將脫水污泥加入液化裝置進行液化形成泥漿以提高污泥流動性能，同時使部分固體無機物沉降以減少后續(xù)輸送時的堵塞問題；

（2）泥漿加壓預熱后進入超臨界水氣化反應裝置進行超臨界水氣化反應；

（3）反應完成后將反應產(chǎn)物進行冷卻，然后通過減壓閥降壓后以分離氣液產(chǎn)物，其中氣相產(chǎn)物主要為富氫氣體，其上清液可回流至污水廠或回收液體中的銨氮進行資源化利用。

作為本發(fā)明的進一步改進：步驟（1）中所述液化裝置的操作參數(shù)為：溫度160～180℃，壓力1.2MPa，液化時間30～60?min。

作為本發(fā)明的另一種改進：步驟（2）中所述泥漿加壓至25MPa，預熱至500℃進入超臨界水氣化反應裝置。

作為本發(fā)明的另一種改進：步驟（2）中所述超臨界水氣化反應裝置的操作參數(shù)為：溫度600℃，壓力30?MPa，反應2～5分鐘。

作為本發(fā)明的另一種改進：步驟（2）中所述泥漿預熱步驟中包括設置熱交換器4，通入熱交換器4的熱流體為超臨界水氣化反應裝置出口端的流體，以回收利用超臨界水氣化反應后流出的高溫流體所攜帶的熱量，熱交換器4出口端的流體溫度約為200℃。?

作為本發(fā)明的另一種改進：步驟（3）中所述反應產(chǎn)物中帶有的熱量，通過冷卻器7進行熱交換回收，形成80℃熱水，可回收熱量再利用。

作為本發(fā)明的另一種改進：還包括步驟（4）：定期排出超臨界水氣化反應器及液化裝置中的固體殘渣。排除的殘渣進行直接填埋處理。

同時本發(fā)明還提供一種低含水率脫水污泥直接超臨界水氣化處理的裝置，包括熱交換器1、液化裝置2、高壓泵3、加熱器5、超臨界水氣化反應器6、冷卻器7、減壓閥8、氣液分離器9，通過輸送管道依次連接。

作為本發(fā)明進一步改進：還包括熱交換器4，通入熱交換器4的熱流體為超臨界水氣化反應裝置6出口端的流體，以回收利用超臨界水氣化反應后流出的高溫流體所攜帶的熱量。?

作為本發(fā)明的另一種改進：通入熱交換器1的冷熱流體分別為脫水污泥原料與液化裝置2出口端的液化后泥漿，由此可回收利用液化反應后泥漿所攜帶的熱量。

本發(fā)明還包括所述各設備的操作參數(shù)：液化裝置2：溫度160～180℃，壓力1.2MPa，液化時間30～60?min；加壓泵3出口壓力25MPa；加熱器4出口溫度500℃；超臨界水氣化反應裝置：溫度600℃，壓力30?MPa，反應2～5分鐘。

有益效果