一种湿质有机废弃物的处理方法及连续式处理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种湿质有机废弃物的处理方法及连续式处理系统，属于环保/污水处理/污泥处理领域，该方法包括以下步骤：原料输送与预热；水热氧化反应；氧化反应产物除氧；回收反应热；闪蒸脱水；机械脱水；滤液处理；尾气处理。连续式处理系统包括湿质有机废弃物原料泵、套管加热器、水热氧化反应器、除氧器、余热回收换热器、副产蒸汽装置、闪蒸装置、脱水装置、尾气处理装置。本发明专利技术系统简单，湿质有机废弃物无需干化可直接处理，无需外加热量反应更易自热维持，同时回收高温物料热量更多、能量利用率更高、有更多经济副产物(蒸汽)，而且解决了原料预热换热器易堵塞、余热回收换热器易腐蚀的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于环保/污水处理/污泥处理领域，尤其涉及湿质有机废弃物的处理。
技术介绍
本专利技术的技术背景是湿质有机废弃物的处理，湿质有机废弃物是指含有大量水分和有机物成分的废弃物，例如市政污泥、畜禽粪便、厨余垃圾、造纸黑液、高浓度有机废水等，特别但不限于城镇污水处理厂产生的市政污泥。污水处理厂产生的典型的经过机械脱水后的污泥含水率约80％，进一步脱水很困难。污泥有恶臭，且内含重金属、病原菌、寄生虫以及某些持久性有机毒物，易对地下水、土壤等产生二次污染，威胁环境安全和公众健康。目前我国每年市政污泥产量超过3000万吨，大量的污泥尚未普遍得到有效的处理处置。传统的污泥处置技术主要有填埋法、土地利用法、焚烧法等。填埋法简便、处置容量大；其缺点是固体废物填埋场选址困难，占用土地资源，给土壤、水体和大气环境带来二次污染。在美国、欧盟等发达国家和地区，填埋法正在被淘汰。土地利用法将污泥进行堆肥处理用作土地肥料。但重金属、多氯联苯、二噁英等难降解的有毒有害物质，将可能引起对土壤的二次污染。焚烧技术将脱水、干化后的污泥送入焚烧炉或利用工业窑炉、电站锅炉等进行焚烧，能最大限度地减少污泥体积。但污泥在焚烧前必须最大限度的脱水、干化，干化过程能耗大，且焚烧烟气中可能产生SOx、NOx、二噁英等二次污染。污泥水热氧化处理技术是一种新型的污泥处理技术，在一定温度和压力的水中，污泥被空气或氧气等氧化剂氧化，生成无污染的简单气体、水和灰渣。水热氧化方法最早见于美国专利US2824058(Zimmermann等,1953)，后来在不断发展，US3852192A、US3920548A、US4338199A、US4795568A、US4983296A、US5540847A、US5665242A、US5948275A、US6210583B1、US0056910A1和US0060541A1等专利技术将水热氧化技术应用于处理造纸黑液、石化废水，以及市政污泥等。美国的一种现有技术提出了一种湿式氧化处理污泥的方法和装置：该方法中，含固率约15％的污泥与沉淀池回流的含固率约5％的部分固态产物在混合器内混合；将后续反应产物闪蒸得到的蒸汽通入混合器中预热污泥；预热至90℃的泥送入全混流反应器，同时通入氧气与污泥发生氧化反应后，引出气相部分，液固产物进入闪蒸装置产生闪蒸汽，用于预热污泥；热量回收后的液固物流进入沉降池，澄清液流出回收，固态产物部分回流至混合器内。该专利取消了污泥预热与产物余热回收的间壁式换热器，而直接采用闪蒸产生部分闪蒸蒸汽并直接与污泥混合用于污泥预热；这一系统有效解决了以下2个关键难题：(1)由于污
泥粘度大，若污泥预热采用常规换热器，则压力损失大、易堵塞；(2)常规换热器回收余热，设备腐蚀严重。但是这一方法热量回收效率低，无法产生洁净的外送蒸汽。国内的另一种现有技术先在水解釜中将污泥水解，水解预处理后的污泥依次被反应器出来的高温物料和电磁加热器加热后进入高温氧化塔；氧化反应后的高温物料通过闪蒸降压并产生蒸汽用于预热污泥；闪蒸后的低压物料通过液固分离得到固体的有机肥基和分离液；分离液分别用于混合调制污泥共同水解、减压蒸发进一步得到固体有机肥基和冷凝水。此外，本专利通过添加弱酸性盐催化水解反应，添加碱式盐用于重金属脱除处理。该专利整个系统复杂，除了余热回收、离心液固分离和核心的氧化反应部分，还有水热预处理、减压蒸发液固分离、与减压蒸发匹配的真空系统、以及蒸汽冷凝系统；除了有机肥基外，无多余副产物；回收的余热不满足系统需求，需另消耗电能预热污泥；且有机肥基主要来源于离心液固分离步骤，该步骤得到的有机肥基重金属未经处理，残留未知。与前一现有技术相似，国内的另一现有技术也是需要将污泥与回收的液体混合预处理，预处理的污泥一次经高温物料和电磁加热器加热后进入反应器；该专利反应后的高温物料经过换热器预热污泥后，直接进入闪蒸装置通过减压实现气-液固的分离；分离后的液固物料预热氧气回收余热后，通过冷却器进一步降温，利用离心方式实现液固分离；固体外运，液体部分回流至污泥预处理系统。该专利技术也存在原料预处理、系统回收热量不够、需另耗电预热污泥问题。综上所述，目前已知的现有技术中，主要存在换热器回收高温物料热量困难、换热器存在腐蚀堵塞风险、系统复杂、副产少、系统能量利用效率低等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提出一种湿质有机废弃物的处理方法及连续式处理系统，系统简单，同时换热器回收高温物料热量更高、能量利用率更高、有更多经济副产物，而且解决换热器腐蚀堵塞问题。本专利技术的目的通过下述技术方案来实现：一种湿质有机废弃物的处理方法，包括以下步骤：1)原料输送与预热：将固体质量含率在5％-25％之间的湿质有机废弃物，不进行干化，加压后直接经原料输送管道送入反应器，在原料输送管道外加设套管加热器，利用后续热量回收步骤产生的蒸汽预热湿质有机废弃物至100-200℃，多余蒸汽外供；2)水热氧化反应：经预热的湿质有机废弃物送入水热氧化反应器内，与氧化剂在液相中发生水热氧化反应，氧化剂过量系数为1.0-2.0，反应温度200-300℃、反应压力2-20MPa(反应压力高于反应温度对应的水的饱和蒸汽压力以使水处于液相)、反应时间10-60min，
反应热通过内置于水热氧化反应器中的换热面部分回收，用于控制反应温度并产生蒸汽，水热氧化反应器顶部分离出的气相产物经尾气处理装置处理后达标排放；3)氧化反应产物除氧：氧化反应完成后的产物中溶解有剩余氧，在除氧器将其中的溶解的气体(氧等气体)分离出，使产物溶氧量<15ppb；4)回收反应热：除氧器下游进一步设置换热器回收反应热，用于产生蒸汽；5)闪蒸脱水分离：热量回收降温后的产物流进入闪蒸装置，部分水气化成闪蒸汽，与液固产物分离，同时实现反应产物的降压；6)机械脱水：液固产物进入脱水装置进一步脱水，经脱水后固相形成滤饼，滤饼的含水质量<50％，干基有机质质量含量<10％；7)滤液处理：脱水装置产生的滤液及闪蒸汽冷凝后产生的液体，返回污水处理厂用常规的污水处理技术处理。作为选择，反应温度235-265℃，反应压力5-8MPa，反应时间30-60min，氧化剂过量系数1.05-1.4(更优选为1.2-1.4)；原料预热温度150-180℃；副产饱和蒸汽的压力0.6-1.0MPa。作为选择，氧化剂是氧气或空气。作为选择，除氧器采用不需外来蒸汽的减压热力除氧。作为选择，尾气处理装置尾气处理方法为为先将尾气冷却(其中的蒸汽冷凝)后再采用变压吸附的方法分离出尾气中欲去除气体(少量的CO(约1000-10000mg/Nm3)等)后，尾气达标排放。一种湿质有机废弃物的连续式处理系统，包括湿质有机废弃物原料泵、套管加热器、水热氧化反应器、除氧器、换热器、副产蒸汽装置、闪蒸装置、脱水装置、尾气处理装置，除氧器为不需蒸汽的减压除氧装置，原料泵通过原料输送管道与水热氧化反应器的物料入口连通为其输送湿质有机废弃物原料，原料输送管道外套有套管加热器，水热氧化反应器上还设有氧化剂的入口，水热氧化反应器的气相产物出口与尾气处理装置连通，水热氧化反应器的液、固相产物出口与除氧器的物料入口连通，水热氧化反应器内设有反应器内换热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种湿质有机废弃物的处理方法，其特征在于包括以下步骤：1)原料输送与预热：将固体质量含率在5％‑25％之间的湿质有机废弃物，不进行干化，加压后直接经原料输送管道送入反应器，在原料输送管道外加设套管加热器，利用后续热量回收步骤产生的蒸汽预热湿质有机废弃物至100‑200℃，多余蒸汽外供；2)水热氧化反应：经预热的湿质有机废弃物送入水热氧化反应器内，与氧化剂在液相中发生水热氧化反应，氧化剂过量系数为1.0‑2.0，反应温度200‑300℃、反应压力2‑20MPa、反应时间10‑60min，反应热通过内置于水热氧化反应器中的换热面部分回收，用于控制反应温度并产生蒸汽，水热氧化反应器顶部分离出的气相产物经尾气处理装置处理后达标排放；3)氧化反应产物除氧：氧化反应完成后的产物中溶解有剩余氧，在除氧器将其中的溶解的气体分离出，使产物溶氧量<15ppb；4)回收反应热：除氧器下游进一步设置换热器回收反应热，用于产生蒸汽；5)闪蒸脱水分离：热量回收降温后的产物流进入闪蒸装置，部分水气化成闪蒸汽，与液固产物分离，同时实现反应产物的降压；6)机械脱水：液固产物进入脱水装置进一步脱水，经脱水后固相形成滤饼，滤饼的含水质量<50％，干基有机质质量含量<10％；7)滤液处理：脱水装置产生的滤液及闪蒸汽冷凝后产生的液体，返回污水处理厂用常规的污水处理技术处理。...

【技术特征摘要】
1.一种湿质有机废弃物的处理方法，其特征在于包括以下步骤：1)原料输送与预热：将固体质量含率在5％-25％之间的湿质有机废弃物，不进行干化，加压后直接经原料输送管道送入反应器，在原料输送管道外加设套管加热器，利用后续热量回收步骤产生的蒸汽预热湿质有机废弃物至100-200℃，多余蒸汽外供；2)水热氧化反应：经预热的湿质有机废弃物送入水热氧化反应器内，与氧化剂在液相中发生水热氧化反应，氧化剂过量系数为1.0-2.0，反应温度200-300℃、反应压力2-20MPa、反应时间10-60min，反应热通过内置于水热氧化反应器中的换热面部分回收，用于控制反应温度并产生蒸汽，水热氧化反应器顶部分离出的气相产物经尾气处理装置处理后达标排放；3)氧化反应产物除氧：氧化反应完成后的产物中溶解有剩余氧，在除氧器将其中的溶解的气体分离出，使产物溶氧量<15ppb；4)回收反应热：除氧器下游进一步设置换热器回收反应热，用于产生蒸汽；5)闪蒸脱水分离：热量回收降温后的产物流进入闪蒸装置，部分水气化成闪蒸汽，与液固产物分离，同时实现反应产物的降压；6)机械脱水：液固产物进入脱水装置进一步脱水，经脱水后固相形成滤饼，滤饼的含水质量<50％，干基有机质质量含量<10％；7)滤液处理：脱水装置产生的滤液及闪蒸汽冷凝后产生的液体，返回污水处理厂用常规的污水处理技术处理。2.如权利要求1所述的湿质有机废弃物的处理方法，其特征在于：反应温度235-265℃，反应压力5-8MPa，反应时间30-60min，氧化剂过量系数1.05-1.4；原料预热温度150-180℃；副产饱和蒸汽的压力0.6-1.0MPa。3.如权利要求1所述的湿质有机废弃物的处理方法，其特征在于：氧化剂是氧气或空气。4.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李维成，覃小刚，房慧，文路，杨欢，王焕，孙登科，金黄，
申请(专利权)人：东方电气集团东方锅炉股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51