[發(fā)明專(zhuān)利]一種催化熱水解輔助水熱碳化的污泥處置系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110374307.8
• 申請(qǐng)日: 2021-04-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113185071B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐東海;姜觀(guān)宇;郝博天;楊萬(wàn)鵬;王瑜;劉璐
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C02F11/00
• 分類(lèi)號(hào): C02F11/00;C02F11/10
• 代理公司: 西安通大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 范巍

本發(fā)明公開(kāi)了一種催化熱水解輔助水熱碳化的污泥處置系統(tǒng)及方法，屬于污泥處理技術(shù)領(lǐng)域，包括污泥熱水解預(yù)處理單元、污泥水熱碳化單元和產(chǎn)物回收單元；通過(guò)將熱水解技術(shù)與水熱水熱碳化技術(shù)相結(jié)合設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，來(lái)對(duì)生物質(zhì)和工業(yè)廢棄物進(jìn)行資源化處置，在對(duì)廢物處置的同時(shí)產(chǎn)生的二次污染很小，在污泥處置的過(guò)程，因?yàn)樗拇嬖?，流?dòng)性強(qiáng)，系統(tǒng)能耗和運(yùn)行成本得以降低，整個(gè)系統(tǒng)兼具經(jīng)濟(jì)性和生態(tài)價(jià)值，為廢物處置以及污泥的資源化利用提供了一定思路。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于污泥處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種催化熱水解輔助水熱碳化的污泥處置系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

在生產(chǎn)生活中不可避免地產(chǎn)生大量污水，且污水處理廠(chǎng)在對(duì)污水進(jìn)行處理的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的污泥，污泥中特別是城市污泥中高含水、富有機(jī)質(zhì)，同時(shí)含有無(wú)機(jī)組分、病原微生物以及其他有毒有害物質(zhì)(二噁英等)。

當(dāng)前，填埋、堆肥、熱解和焚燒等是常見(jiàn)的污泥處理處置技術(shù)，但它們或多或少存在一些不足，現(xiàn)有的污泥熱化學(xué)處置系統(tǒng)大多為單一技術(shù)支撐，產(chǎn)物獲取比較單一，污泥的資源化利用較低。焚燒作為污泥的主要處置方法，會(huì)產(chǎn)生CO,NOx,SO₂，PCDD/Fs和重金屬在內(nèi)的大量污染物，雖然減量化明顯，但環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)高。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種催化熱水解輔助水熱碳化的污泥處置系統(tǒng)及方法，通過(guò)將熱水解以及水熱碳化技術(shù)相結(jié)合，對(duì)生物質(zhì)和工業(yè)廢棄物進(jìn)行資源化處置，該方法在注重污泥減量化的同時(shí)減少二次污染的產(chǎn)生。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明公開(kāi)了一種催化熱水解輔助水熱碳化的污泥處置系統(tǒng)，包括污泥熱水解預(yù)處理單元、污泥水熱碳化單元和產(chǎn)物回收單元；

所述污泥熱水解預(yù)處理單元，包括依次相連的污泥漿化機(jī)、換熱器、預(yù)熱器和水解反應(yīng)器，污泥漿化機(jī)的入口為污泥進(jìn)料口，出口與換熱器相連，在污泥漿化機(jī)與換熱器相連的管路上設(shè)有閥門(mén)一，換熱器的冷流體出口與預(yù)熱器的入口相連，熱流體出口連接至污泥水熱碳化單元；水解反應(yīng)器設(shè)有兩個(gè)入口和兩個(gè)出口，其入口a連接預(yù)熱器的出口，入口b為催化劑進(jìn)料口，其出口c與換熱器的熱流體進(jìn)口相連，其出口d以及換熱器的熱流體出口均連接至污泥水熱碳化單元；

所述污泥水熱碳化單元，包括依次相連的水熱碳化反應(yīng)器和冷卻器，水熱碳化反應(yīng)器設(shè)有三個(gè)入口，其入口m與換熱器的熱流體出口相連，入口l與水解反應(yīng)器的出口d相連，入口n與產(chǎn)物回收單元相連。

優(yōu)選地，所述產(chǎn)物回收單元，包括氣液分離器、離心設(shè)備、液液分離器和燃燒器，氣液分離器的入口與冷卻器的出口相連，且在該相連的管路上還設(shè)有閥門(mén)二；氣液分離器的設(shè)有兩個(gè)出口，其出口p與燃燒器相連，出口q與離心設(shè)備相連，離心設(shè)備的一個(gè)出口v通過(guò)閥門(mén)三與液液分離器的入口相連，另一個(gè)出口u連接水熱炭回收系統(tǒng)，液液分離器的一個(gè)出口x連接至燃燒器，另一個(gè)出口y通過(guò)閥門(mén)四連接至水熱碳化反應(yīng)器的入口n。

進(jìn)一步優(yōu)選地，在污泥漿化機(jī)與閥門(mén)一相連的管路上設(shè)有輸送設(shè)備一，在氣液分離器與離心設(shè)備相連的管路上設(shè)有輸送設(shè)備二。

優(yōu)選地，水解反應(yīng)器中添加的催化劑為碳質(zhì)催化劑。

進(jìn)一步優(yōu)選地，碳質(zhì)催化劑選用煤灰或鋸末。

優(yōu)選地，離心設(shè)備采用過(guò)濾式離心機(jī)或沉降式離心機(jī)。

本發(fā)明還公開(kāi)基于上述的催化熱水解輔助水熱碳化的污泥處置系統(tǒng)的污泥處理方法，包括以下步驟：

1)污泥進(jìn)入污泥漿化機(jī)中進(jìn)行漿化處理，然后輸送至預(yù)熱器中進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱污泥流入水解反應(yīng)器中，同時(shí)催化劑由水解反應(yīng)器的進(jìn)料口加入，預(yù)熱污泥與催化劑進(jìn)行水解反應(yīng)制得熱液，熱液和預(yù)熱前的冷物料即污泥在換熱器中換熱以回收余熱；