[發明專利]一種帶產物返流預處理的污泥水熱氧化反應系統及方法

有效

• 申請號: 201710127067.5
• 申請日: 2017-03-06
• 公開（公告）號: CN106630526B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 房慧;覃小剛;文路;王煥;楊歡;陳陽;孫登科;李維成
• 申請（專利權）人: 東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司
• 主分類號: C02F11/08
• 分類號: C02F11/08;C02F11/18
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 管高峰;錢成岑

本發明公開了一種帶產物返流預處理的污泥水熱氧化反應系統及方法，屬于市政污泥處理領域，水熱氧化后生成的氣相產物由反應器頂部引出，將其中反應后剩余的氧和生成的二氧化碳去除后，通入污泥預處理罐，直接與污泥接觸將其預熱；液相產物分流部分回流至污泥預處理罐；蒸汽和熱水在攪拌作用下預熱污泥，解決系統回收熱量不足以預熱污泥至進料溫度的問題；剩余的液相產物減壓閃蒸的方法，回收閃蒸汽送至預處理污泥進料管路伴熱，同時閃蒸除氧后的液相進入下游換熱設備回收余熱。通過以上措施，可實現回收系統高溫物料熱量預熱污泥、緩解溶解氧腐蝕換熱器等問題，降低系統投資，提高系統能量利用率和經濟性。

技術領域

本發明屬于市政污泥處理領域，尤其涉及污水處理廠產生的污泥處理。

背景技術

市政污泥是一種由各種微生物以及有機、無機顆粒組成的固液混合的絮狀物質，主要來自于城市污水凈化處理過程，是城市污水處理廠的副產物；典型的城市污水廠基本工藝流程如圖1所示：城市污水通過城市排水系統進入污水處理廠，經過格柵與沉砂池之后，污水中較大的懸浮物或漂浮物以及比重較大的無機顆粒(如泥沙，煤渣等)被去除；然后污水進入初沉池，污水中所含有的可沉降性物質沉淀下來形成初沉污泥；污水繼續經生物處理進入二沉池，其中一部分污泥回流用于生物處理，而剩余的活性污泥和初沉污泥一起形成的混合污泥再進一步經過濃縮和脫水后產生機械脫水污泥。根據污水處理環節不同，各環節所產生污泥的理化性質不盡相同，以初始污泥和剩余污泥為例，其中的有機質含量如下表1所示。

表1污泥中有機質組成含量

污水處理廠產生的污泥經機械脫水后的含水率一般在75%～85%范圍，進一步降低含水率困難。水熱氧化技術是一種新型的污泥處理技術，在一定的溫度和壓力的水中，氧化劑將污泥中有機質氧化，生成簡單無污染的二氧化碳氣體、灰渣和水；污泥有機質轉化徹底，無NO_x、SO₂等污染氣體生成，重金屬處于穩定態，液相產物生化性能良好。

為加速污水中懸浮顆粒聚集沉降，污水處理過程添加絮凝劑。絮凝劑使污泥呈膠團狀，大部分水分包裹其中，機械脫水只能去除表面水和間隙水，占水分80%左右的膠團內包裹的水分和污泥細胞內水脫不掉；污泥自身的膠團特性，導致其污泥粘度大、流動性差，污泥水熱氧化系統直接進料困難。

升高污泥溫度可以使包裹污泥水分的膜壁破裂，水解有機質，釋放其中的水，從而降低粘度；攪拌使污泥發生剪切運動，拉扯打碎膠團，也起到粘度降低的作用；因此可采用預熱或攪拌等方式的預處理降低污泥粘度。

污泥預熱根據熱源是否與污泥接觸分為有直接加熱和間接加熱。直接加熱的熱源多為蒸汽或熱水；間接加熱的熱源為蒸汽或導熱油。預熱污泥所需熱量來自反應后的高溫物料回收的余熱。由于粘度大，間接換熱方式預熱污泥容易造成壓損大、管路堵塞；與間接加熱相比，直接加熱的熱損失小，沒有管路壓損和堵塞問題，但蒸汽或水的加入，會使污泥含水率有一定提高。

采用直接加熱預熱污泥時，熱源多為高溫物料閃蒸產生的閃蒸汽；閃蒸汽不足以使污泥預熱到進反應器前要求的溫度，需要在回收余熱的預熱后再進行別的方式的加熱，如反應后高溫物料的間接換熱和電磁加熱等。反應后液相物料中含有剩余的溶解氧，采用換熱器間接回收余熱將導致設備腐蝕，除此之外，換熱器、電磁加熱器設備的投入增加了系統復雜性和設備投資。

綜上所述，目前公布的專利技術中，主要存在污泥預處理回收的系統熱量不足、反應后液相產物溶解氧在高溫下下腐蝕設備、需增加加熱設備增加投資和系統復雜性等問題。

發明內容

本發明的目的在于：解決現有技術存在的污泥預處理回收的系統熱量不足，需要增加加熱設備增加投資和系統復雜性，以及反應后液相產物溶解氧在高溫下下腐蝕設備等問題。

本發明目的通過下述技術方案來實現：