[發(fā)明專利]一種兩段式污泥處理的方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210488089.1
• 申請(qǐng)日: 2012-11-27
• 公開（公告）號(hào): CN103833190A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋慶峰;程樂明;張玉寶;谷俊杰;王青;宋成才;高志遠(yuǎn);劉揚(yáng);曹雅琴;杜娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 新奧科技發(fā)展有限公司
• 主分類號(hào): C02F11/00
• 分類號(hào): C02F11/00;C02F11/06
• 代理公司: 北京工信聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11266
• 代理人: 姜麗輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于處理污泥的兩段式污泥處理方法和系統(tǒng)，具體地，涉及在超臨界水條件下污泥氣化制合成氣并通過部分氧化氣化產(chǎn)物以實(shí)現(xiàn)自熱式污泥氣化的目的的氣體方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

超臨界水是指溫度和壓力均高于其臨界點(diǎn)(T≥374.15℃，P≥22.12MPa)的特殊狀態(tài)的水。超臨界水兼具液態(tài)和氣態(tài)水的性質(zhì)，該狀態(tài)下只有少量的氫鍵存在，介電常數(shù)近似于有機(jī)溶劑，具有高的擴(kuò)散系數(shù)和低的粘度。在足夠高的壓力下，有機(jī)物、氧氣能按任意比例與超臨界水互溶，從而使非均相反應(yīng)變?yōu)榫喾磻?yīng)，大大減少了傳熱、傳質(zhì)的阻力，并且無機(jī)物特別是鹽類在超臨界水中的溶解度極低，容易將其分離出來。

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展帶動(dòng)了城市化進(jìn)程的加快，城市污水處理量也越來越大，污水處理后產(chǎn)生的污泥數(shù)量隨之增加，僅以一個(gè)中小城市為例，一個(gè)污水處理廠產(chǎn)生的活性污泥每天達(dá)到100噸以上，而且這個(gè)數(shù)量還在不斷增長，大城市的水處理污泥數(shù)量就更多了。因城市污泥的急劇增加而又無法處理掉，給城市的環(huán)境帶來了嚴(yán)重的污染，也給城市建設(shè)設(shè)置了很大的障礙，水處理污泥成為城市發(fā)展的瓶頸之一。經(jīng)測(cè)試，城市污水處理后的污泥的熱值達(dá)5～15MJ/kg左右，具有很高的熱值，從污泥當(dāng)中回收能量，不僅解決了環(huán)境污染問題，回收的熱量還可以發(fā)電或生產(chǎn)低壓蒸汽，將污泥變廢為寶，實(shí)現(xiàn)無害化、減量化、資源化利用的目的。

傳統(tǒng)的污泥焚燒處理方案，大都是先將污泥收集和脫水干燥處理后再加入大量的可燃物引燃，放入焚燒爐中進(jìn)行焚燒。這種焚燒方式一方面因污泥熱值較低，且水分含量大(污泥當(dāng)中大約含有80％左右的水分，這些水分一部分存在于生物質(zhì)細(xì)胞內(nèi)，另外還有相當(dāng)一部分與污泥沉降過程產(chǎn)生的絮凝劑緊密地結(jié)合在一起，形成絮凝劑水合物，這部分水分在空氣當(dāng)中放置數(shù)天也很難去除其中的水分，即便在100℃恒溫烘箱內(nèi)仍需要5小時(shí)以上，在實(shí)際利用污泥氣化時(shí)由于能量密度低難以得到高效的利用)，致使?fàn)t膛溫度低，燃燒不充分可回收的熱量也少，所以通常還與煤、石油焦等熱值更高的燃料摻混燃燒，燃燒后還會(huì)有較多燃燒不充分的固體殘?jiān)?，同時(shí)尾氣當(dāng)中含有大量硫氧化物、氮氧化物以及二噁英類有毒有害氣體，對(duì)大氣、人體健康均產(chǎn)生不良影響。

污泥等有機(jī)質(zhì)的超臨界水氣化技術(shù)是利用水在超臨界狀態(tài)下所具有的特殊性質(zhì)，使有機(jī)物在超臨界水介質(zhì)中迅速發(fā)生反應(yīng)來徹底分解有機(jī)物，最終生成CH₄、H₂、CO、CO₂等氣體，合成氣經(jīng)進(jìn)一步分離可作化工原料或燃料。

污泥本身含有一定量的無機(jī)鹽類化合物，如鈉鹽、鉀鹽等，這些無機(jī)鹽對(duì)氣化過程起到一定的催化作用，氣化過程可不必額外補(bǔ)充催化劑即能很好地氣化污泥當(dāng)中的有機(jī)質(zhì)，獲得氫氣、甲烷富集的有效氣體。

通常情況下，污水處理廠在污水處理過程中經(jīng)絮凝沉降后產(chǎn)生的泥漿經(jīng)帶式過濾機(jī)過濾后，污泥的濃度為20％左右，此時(shí)的污泥呈膏狀，沒有流動(dòng)性，并且污泥的粒度分布較寬，部分有機(jī)質(zhì)如纖維素等難以研磨。工業(yè)當(dāng)中處理污泥需要進(jìn)一步稀釋和研磨，使其具有良好的流動(dòng)性和穩(wěn)定性，進(jìn)而以泥漿的形式泵送進(jìn)入工藝裝置再進(jìn)行進(jìn)一步處理。適當(dāng)提高泥漿的溫度可以降低流體物料的粘度，提高流體輸送的穩(wěn)定性。

二氧化碳作為一種溫室氣體，對(duì)大氣、環(huán)境產(chǎn)生越來越嚴(yán)重的影響。碳排放已成為世界各國關(guān)注的焦點(diǎn)問題。二氧化碳捕集技術(shù)是近幾年科學(xué)家研究的熱點(diǎn)問題之一。但由于化工生產(chǎn)過程中，尾氣及工藝裝置的復(fù)雜性，CO₂的有效捕集是一個(gè)非常困難的問題。專利“CN101544419A一種超臨界水氧化處理含有有機(jī)物污水或污泥的方法及裝置”提到了氣液分離裝置采用串聯(lián)的第一級(jí)氣液分離裝置和第二級(jí)氣液分離裝置，通過第一級(jí)氣液分離裝置，分出氣體經(jīng)減壓閥或經(jīng)微型汽輪機(jī)排入大氣，分出的液體為CO₂和水的混合液，混合液再減壓或經(jīng)小型水輪機(jī)至第二級(jí)氣液分離裝置，分離出的二氧化碳?xì)怏w，再經(jīng)壓縮成商品液體二氧化碳，但該專利沒有提出明確的工藝條件，具體的分離過程沒有明確指出，并且從工藝分離的方法上與本發(fā)明也有明顯不同。

一般的氣化過程，盡管大部分有機(jī)質(zhì)可以被氣化生成合成氣，但也有一定量的有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為了液態(tài)化學(xué)品(常溫常壓條件下)，如烴類、烷基烴類、芳烴類、酚類等有機(jī)化合物，在氣化廢水排放環(huán)節(jié)因?yàn)橐后w當(dāng)中COD(化學(xué)需氧量)、TOC(總有機(jī)碳)等參數(shù)過高而難以達(dá)不到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前的比較典型的工藝如魯奇爐氣化過程，直接從氣化爐排出的廢水COD一般10000mg/L以上，產(chǎn)生多種復(fù)雜的烴類、芳烴類化合物，后續(xù)廢水處理工藝復(fù)雜，處理成本高。