一种污泥的氧化处理系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种污泥的氧化处理系统及方法，包括通过管路依次连接的预处理装置、氧化反应装置、气体分离装置、固液分离装置，以及空气压缩装置、清水调节装置和导热油加热装置；固液分离装置通过回流管道连接至预处理装置；空气压缩装置与预处理装置连接；预处理装置和氧化反应装置之间设有第一换热器和第二换热器，通过第一换热器和第二换热器的内管连通；第二换热器与导热油加热装置通过第二换热器外管连通；氧化反应装置和气体分离装置之间通过第四换热器和第三换热器内管连通；氧化反应装置的出口和入口之间设置有外循环管路；清水调节装置和预处理装置通过第四换热器的外管连通；清水调节装置与第三换热器和第一换热器通过外管连通。

【技术实现步骤摘要】
一种污泥的氧化处理系统及方法
本专利技术属于固体废弃物处理
，特别是污泥的湿式氧化处理系统及方法。
技术介绍
随着我国城镇化和工业化的迅猛发展，环境污染日益严重，产量巨大的污泥尤为突出。污泥主要是污水处理后的产物，是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体，具有含水率高，有机物含量高，容易腐化发臭，难通过沉降进行固液分离等特点。如果不通过有效处理，其中含有的大量病原微生物等有害物质会对人类和环境造成巨大影响。湿式氧化法是上世纪50年代提出的一种高级氧化处理工艺，由于该工艺在处理污泥过程中表现出极好的特性，受到了各国科学家的关注。湿式氧化工艺是在高温高压的条件下将污泥中的大分子有机物氧化分解为小分子有机物、CO2和水等小分子无机物的处理过程。污泥该工艺处理过后的产物能够达到一般的生物处理要求。目前，湿式氧化技术在实际污泥的处理中存在一系列问题：(1)湿式氧化工艺对一些低分子有机化合物，在处理过程中不能完全矿化，去除率偏低；(2)湿式氧化过程中，污泥的输运存在管路堵塞的风险，系统的可靠性较低。专利CN111517443A提出了一种热水解-催化湿式氧化技术联合处理剩余污泥系统及工艺，工艺中包含污泥热水解、过滤及湿式氧化三个工段，该工艺需要反复对进料进行加热和冷却，容易造成能源的浪费和损失。专利CN111018208A提出了一种电镀废水及污泥的处理方法，包括蒸发浓缩、微波热水解、湿式氧化和电絮凝等步骤，虽能实现电镀污泥及废水的一体化处理，但工艺较为复杂，处理过程繁琐。专利CN106380021A提出了一种高浓度有机废水的湿式氧化处理系统及方法，但不适用于处理污泥这样的粘性及含有颗粒的物料，容易出现换热器及系统的堵塞问题。
技术实现思路
针对以上技术问题，本专利技术的目的在于提供一种污泥的氧化处理系统，集污泥预处理、湿式氧化处理、气固液分离等功能于一体，在提高污染物去除率效率的同时，降低系统运行的风险。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种污泥氧化处理系统，包括预处理装置、氧化反应装置、气体分离装置、固液分离装置、空气压缩装置、清水调节装置以及导热油加热装置；所述预处理装置、氧化反应装置、气体分离装置、固液分离装置通过管路依次连接，固液分离装置通过回流管道连接至预处理装置；所述空气压缩装置与预处理装置连接；所述预处理装置和氧化反应装置之间设有第一换热器和第二换热器，通过第一换热器和第二换热器的内管连通；所述第二换热器与导热油加热装置通过第二换热器外管连通；所述氧化反应装置和气体分离装置之间设有第四换热器和第三换热器，通过第四换热器和第三换热器内管连通；所述清水调节装置和预处理装置通过第四换热器的外管连通，通过第四换热器产生高温蒸汽，并向预处理装置中通入产生的高温蒸汽；所述清水调节装置与第三换热器和第一换热器通过外管连通。所述氧化反应装置的出口和入口之间设置有外循环管路及循环泵，进行物料循环。进一步地，所述清水调节装置与第四换热器外管连接处，设有用于控制蒸汽流量大小的阀门和为产生蒸汽提供动力的蒸汽供水泵，水在第四换热器中被加热成蒸汽，蒸汽在预处理装置中与污泥掺混，加热污泥。第四换热器外管与预处理装置连接处，设有用于监测蒸汽生成情况的温度传感器和压力传感器，以及控制蒸汽进入预处理装置中流量的阀门。进一步地，所述清水调节装置与第三换热器和第一换热器的外管连接处，设有用于控制清水流量的阀门和为清水循环提供动力的循环水泵；所述固液分离装置与预处理装置之间连接的回流管道上，设有用于输送回流液体产物的回水泵、控制回流液体产物流量的阀门和流量传感器。具体地，所述预处理装置包括污泥均质罐，所述污泥均质罐有四个入口，一个通过管道连接螺杆泵，一个通过管道连接第四换热器外管出口，一个通过循环管道连接污泥研磨泵，一个通过管道连接回水泵；所述污泥均质罐的出口依次连接污泥研磨泵、高压螺杆泵和混合器；所述混合器另一个入口连接空气压缩装置；所述混合器的出口和第一换热器内管入口连通。优选地，所述氧化反应装置为用于污泥进行湿式氧化反应的氧化反应器，所述氧化反应器上设有用于监测反应温度和压力的温度传感器和压力传感器。优选地，所述气体分离装置为闪蒸罐；所述闪蒸罐入口管路上设有用于控制进料条件的泄压阀和压力传感器；所述闪蒸罐上设有用于调整闪蒸压力排出气体产物的温度传感器和压力传感器。具体地，所述固液分离装置包括压滤机、集液罐和出水泵；所述压滤机的入口与气体分离装置的出口连通；所述压滤机的出口与集液罐相连通；所述集液罐有两个出口，一个连接出水泵，另一个通过回流管道连接至预处理装置；所述集液罐上设有用于实时监测液位变化的液位传感器，以及用于液位控制的阀门。进一步地，本专利技术的还提供了利用上述的系统对污泥进行氧化处理的方法，包括如下步骤：(1)将待处理的污泥通入预处理装置中，与通入的高温蒸汽混合进行预热升温，再与固液分离装置中回流至预处理装置中的液体产物混合增加污泥含水量，便于污泥输运；(2)通过空气压缩装置得到压缩空气，与步骤(1)产物进行混合；(3)经过步骤(2)混合处理后的污泥依次经过第一换热器和第二换热器的内管分别与循环的清水和导热油依次进行加热后进入氧化反应装置，进行氧化反应；(4)步骤(3)反应产物依次进入第四换热器和第三换热器与蒸汽和清水进行换热降温，经泄压后，进入气体分离装置，产生的气体经气体分离装置上部排出，分离产生的污泥从气体分离装置下端出口排入固液分离装置进行处理；(5)收集固液分离装置中产生的固体和液体产物，部分液体产物通过回流管道回流至预处理装置中用于步骤(1)中增加污泥含水量，用于节省污泥调控时的水资源。优选地，步骤(3)中，氧化反应装置中进行湿式氧化反应的温度控制在200-250℃，反应压力控制在4-8MPa，反应时间控制在1-1.5h，外循环管路中物料回流比控制在0.5-1.5。经过氧化反应，污泥中溶解、悬浮的有机物被氧化分解为小分子有机物或无机物。优选地，步骤(4)中，气体分离装置中进行气液分离的温度控制在80-90℃。上述污泥氧化处理系统运行时，通过第一换热器和第三换热器对经过热交换的清水循环利用，用以预热进料，降低运行成本；通过回收固液分离装置产生的液体产物，用以增加污泥含水量，通过第四换热器对热交换后的蒸汽进行回收利用，用以预热污泥，可降低污泥的粘度，提高污泥的输送性能，可降低系统堵塞的风险。优选的，所述预处理装置的出口设置有循环管路和研磨泵，用以研磨污泥颗粒，降低污泥的颗粒度，提高污泥输送性能。优选的，所述氧化反应装置的出口设置有循环管路和循环泵，用以反应器出料循环进入反应器，提高污染物去除效率和反应器的利用效率。优选的，所述循环管路中物料回流比控制在0.5-1.5。优选的，所述第二换热器内管出口管道上设有温度传感器，在系统启动后，根据传感器上的温度显示，控制导热油加热装置的功率，使污泥到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种污泥氧化处理系统，其特征在于，包括预处理装置、氧化反应装置、气体分离装置、固液分离装置、空气压缩装置、导热油加热装置以及清水调节装置；/n所述预处理装置、氧化反应装置、气体分离装置、固液分离装置通过管路依次连接，固液分离装置通过回流管道连接至预处理装置；/n所述空气压缩装置与预处理装置连接；/n所述预处理装置和氧化反应装置之间设有第一换热器(8)和第二换热器(12)，通过第一换热器(8)和第二换热器(12)的内管连通；所述第二换热器(12)与导热油加热装置(11)通过第二换热器(12)外管连通；/n所述氧化反应装置和气体分离装置之间设有第四换热器(15)和第三换热器(14)，通过第四换热器(15)和第三换热器(14)内管连通；/n所述清水调节装置和预处理装置通过第四换热器(15)的外管连通，通过第四换热器(15)产生高温蒸汽，并向预处理装置中通入产生的高温蒸汽；所述清水调节装置与第三换热器(14)和第一换热器(8)通过外管连通；/n所述氧化反应装置的出口和入口之间设置有外循环管路及循环泵(22)。/n

【技术特征摘要】
1.一种污泥氧化处理系统，其特征在于，包括预处理装置、氧化反应装置、气体分离装置、固液分离装置、空气压缩装置、导热油加热装置以及清水调节装置；
所述预处理装置、氧化反应装置、气体分离装置、固液分离装置通过管路依次连接，固液分离装置通过回流管道连接至预处理装置；
所述空气压缩装置与预处理装置连接；
所述预处理装置和氧化反应装置之间设有第一换热器(8)和第二换热器(12)，通过第一换热器(8)和第二换热器(12)的内管连通；所述第二换热器(12)与导热油加热装置(11)通过第二换热器(12)外管连通；
所述氧化反应装置和气体分离装置之间设有第四换热器(15)和第三换热器(14)，通过第四换热器(15)和第三换热器(14)内管连通；
所述清水调节装置和预处理装置通过第四换热器(15)的外管连通，通过第四换热器(15)产生高温蒸汽，并向预处理装置中通入产生的高温蒸汽；所述清水调节装置与第三换热器(14)和第一换热器(8)通过外管连通；
所述氧化反应装置的出口和入口之间设置有外循环管路及循环泵(22)。


2.根据权利要求1所述的污泥氧化处理系统，其特征在于，所述清水调节装置与第四换热器(15)外管连接处，设有用于控制蒸汽流量大小的阀门和为产生蒸汽提供动力的蒸汽供水泵(9)，第四换热器(15)外管与预处理装置连接处，设有用于监测蒸汽生成情况的温度传感器和压力传感器，以及控制蒸汽进入预处理装置中的阀门。


3.根据权利要求2所述的污泥氧化处理系统，其特征在于，所述清水调节装置与第三换热器(14)和第一换热器(8)的外管连接处，设有用于控制清水流量的阀门和为清水循环提供动力的循环水泵(10)；所述清水调节装置与气体分离装置连接的管路上设有用于输送清水的清水泵(21)和控制清水流量的阀门；所述固液分离装置与预处理装置之间连接的回流管道上，设有用于输送回流液体产物的回水泵(20)、控制回流液体产物流量的阀门和流量传感器。


4.根据权利要求3所述的污泥氧化处理系统，其特征在于，所述预处理装置包括污泥均质罐(3)，所述污泥均质罐(3)有四个入口，一个通过管道连接螺杆泵(2)，一个通过管道连接第四换热器(15)外管出口，一个通过循环管道连接污泥研磨泵(4)，一个通过管道连接回水泵(20)；所述污泥均质罐(3)的出口依次连接污泥研磨泵(4)、高压螺杆泵(5)和混合器(6)；所述混合器(6)另一个入口连接空气压缩装置；所述混合器(6)的出口和第一换热器(8)...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜伟立，公彦猛，陆嘉昂，刘树洋，
申请(专利权)人：江苏省环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32