CN102642877A - 一种多用途超（亚）临界水热处理设备 - Google Patents

一种多用途超（亚）临界水热处理设备 Download PDF

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Abstract

一种多用途超(亚)临界水热处理设备，包括：高压泵、热交换器、至少两组用于污泥或污水处理的水热反应系统、物料回收系统和控制系统，高压泵、热交换器和水热反应系统依次相连，物料回收系统连接至热交换器，控制系统分别与高压泵、热交换器、水热反应系统和物料回收系统连接。本发明既可以处理污泥，也可以处理污水，并且解决了设备堵塞的问题，具有运行连续高效、工作效率高、能耗低、操作方便且容易扩大生产规模的优点。

Description

一种多用途超(亚)临界水热处理设备
技术领域
本发明涉及环保固废处理领域，具体是一种用于污泥或污水处理的超(亚)临界水热设备。 
背景技术
随着城市化进程的加快和污水处理率的逐年提高，我国城市污水处理厂污泥产生量急剧增加。至2005年6月底，我国已建成并投入运营的污水处理厂708座，目前年排放污泥量(干重)约300万吨，今后还会以每年10％左右的增幅增长，随着污水厂运行效率的逐渐提高和新的污水厂的逐步建成，我国城市污泥每年的排放量(干重)最终估计将提高到840万吨左右。处置数量巨大且增长迅速的城市污泥已经迫在眉睫。 
以前国内处理污泥主要采用填埋、堆肥和焚烧等方法，这些处理方法虽然应用普遍，但都存在着各自不易克服的问题。而造成前述各种处理方法存在问题的根本原因是污泥含水率太高。由于污泥中含有大量细胞质和胶体物质，这些物质具有牢固的持水结构，因此造成污泥脱水困难，通过一般机械脱水只能将含水率降至80％左右。进一步降低含水率通常采用热力干化法，即通过加热污泥使其水分蒸发以降低含水率的方法。虽然热力干化法具有工艺和设备成熟的特点，但采用这种方法会消耗大量能源，运行成本较高。 
亚临界水热水解反应为绿色环保技术，无需药剂，不必蒸发水分。污泥加压水热反应法快速处理技术是利用水热反应(6-7MPa，250-260℃高压/高温)将污泥中的大分子有机物(如蛋白质等)在短时间(5-10分钟)内转换为低分子有机物(如葡萄糖，氨基酸等)，从而大大提高高含水率污泥的脱水效果。该技术具有污泥减量化效率高、运行费用低等优点。 
另外，多数难降解的化工制药有机废水处理，利用传统的物化、生化法处理不甚奏效，或处理过程繁琐，且运行费用较高、投资较大，但近年的研究和工程应用发现，采用超临界水热法可以有效解决这些问题。 
申请号为CN200410034142的专利公开了一种用于污泥资源化、减量化处理的方法，以高压釜作为反应器，进行水解处理、厌氧消化和脱水三个步骤，得到含水率为45％-50％的泥饼；申请号为201010173452的专利公开了一种降低污泥含水率方法，通过常压蒸汽水解、高温高压水热脱水、物料固液分离，得到固液浆化物，可将污泥含水率降低至40％。 
但是，上述的污泥水热处理设备都存在着容易堵塞的问题，而且难以在亚临界状态下连续运行。另外，目前对既可以处理污泥又可以处理污水的多用途超(亚)临界水热反应设备的研究在国内还是空白。 
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种多用途超(亚)临界水热反应设备，以提高污泥处理速度、解决水热法处理设备中常见的堵塞问题，并且，既能处理污泥又能处理污水。 
为达到上述目的，本发明提供一种多用途超(亚)临界水热处理设备，包括：高压泵、热交换器、至少两组用于污泥或污水处理的水热反应系统、物料回收系统和控制系统，高压泵、热交换器和水热反应系统依次相连，物料回收系统连接至热交换器，控制系统分别与高压泵、热交换器、水热反应系统和物料回收系统连接。 
依照本发明较佳实施例所述的多用途超(亚)临界水热处理设备，该水热反应系统包括加热装置、水热反应釜和贮泥罐，加热装置和水热反应釜连接，水热反应釜上设置有进、出料口，贮泥罐连接至水热反应釜的出料口且其底部设置有排泥口。 
依照本发明较佳实施例所述的多用途超(亚)临界水热处理设备，该水热反应系统还包括一进料阀、一出料阀和一排泥阀，进料阀设置在水热反应釜的进料口；出料阀设置在水热反应釜的出料口；排泥阀设置在贮泥罐的排泥口；且进料阀、出料阀和排泥阀均与控制系统连接。 
依照本发明较佳实施例所述的多用途超(亚)临界水热处理设备，该水热反应系统在处理污泥时，水热反应釜内温度在320-360℃之间，压力在12-15Mpa之间。 
依照本发明较佳实施例所述的多用途超(亚)临界水热处理设备，该水热反应系统在处理污水时，水热反应釜内温度在350-600℃之间，压力在22-30Mpa之间。 
依照本发明较佳实施例所述的多用途超(亚)临界水热处理设备，该加热装置采用 电磁感应加热装置。 
依照本发明较佳实施例所述的多用途超(亚)临界水热处理设备，该水热反应釜采用不锈钢材质。 
依照本发明较佳实施例所述的多用途超(亚)临界水热处理设备，该物料回收系统包括冷凝器和压滤机，冷凝器与热交换器连接，压滤机与冷凝器连接。 
本发明的多用途超(亚)临界水热处理设备既可以处理污泥，也可以处理污水，且该设备包含至少两组用于污泥或污水处理的水热反应系统，大大增加了单位时间内污泥或污水的处理量，工作效率高。并且，水热反应系统的数量可根据需要增加或减少，扩展方便。在处理污泥/污水时，采用多阀排出系统，泥渣定期通过沉淀分离从贮泥罐底部排出，保证设备连续运行，有效解决了水热法处理设备中常见的堵塞问题。并且，水蒸汽从贮泥罐的上部流出，进入热交换器用于加热高压泵输送进入热交换器中的污泥/污水，合理利用废弃物，节省了能源消耗。综上所述，与现有技术相比，本发明既可以处理污泥，也可以处理污水，并且解决了设备堵塞的问题，具有运行连续高效、工作效率高、能耗低、操作方便且容易扩大生产规模的优点。 
附图说明
图1为本发明多用途超(亚)临界水热处理设备的结构原理图； 
图2为本发明实施例的水热反应系统的结构原理图。 
具体实施方式
以下结合附图，具体说明本发明。 
请参阅图1至图2，一种多用途超(亚)临界水热处理设备，包括：高压泵1、热交换器2、至少两组用于污泥或污水处理的水热反应系统3、物料回收系统4和控制系统5，高压泵1、热交换器2和水热反应系统3依次相连，物料回收系统4连接至热交换器2，控制系统5分别与高压泵1、热交换器2、水热反应系统3和物料回收系统4连接，用以控制各系统协调有序运行。 
一进料阀、一出料阀和一排泥阀，所述进料阀设置在所述水热反应釜的进料口；所述出料阀设置在所述水热反应釜的出料口；所述排泥阀设置在所述贮泥罐的排泥口；且所述进料阀、出料阀和排泥阀均与所述控制系统连接。 
水热反应系统3包括加热装置31、水热反应釜32、贮泥罐33、进料阀34、出料阀35和排泥阀36，加热装置31和水热反应釜32连接，水热反应釜32上设置有进、出料口，贮泥罐33连接至水热反应釜32的出料口且其底部设置有排泥口，进料阀34设置在水热反应釜32的进料口；出料阀35设置在水热反应釜32的出料口；排泥阀36设置在贮泥罐的排泥口；且进料阀34、出料阀35和排泥阀36均与控制系统5连接。 
具体地，水热反应系统3在处理污泥时，水热反应釜32内温度在320-360℃之间，压力在12-15Mpa之间；在处理污水时，水热反应釜32内温度在350-600℃之间，压力在22-30Mpa之间。 
更进一步地，加热装置31采用电磁感应加热装置，水热反应釜32采用不锈钢材质。 
物料回收系统4用于将从水热反应釜32的出料口进入热交换器2的处理过的污泥形成废水和残渣。其包括冷凝器和压滤机，冷凝器与热交换器2连接，压滤机与冷凝器连接。 
除上述外，在设备前端的污泥与污水供应处均设置有与控制系统5连接的可开闭的控制阀。当处理污泥时，控制系统5关闭污水控制阀，开启污泥控制阀，污泥由高压泵1泵入输送管道，通过输送管道经热交换器2进入水热反应系统3进行处理；当处理污水时，控制系统5关闭污泥控制阀，开启污水控制阀，污水由高压泵1泵入输送管道，通过输送管道经热交换器2进入水热反应系统3进行处理。以下以处理污泥为例对本发明多用途超(亚)临界水热处理设备的工作过程进行详细说明。 
污泥由高压泵1泵入输送管道，通过输送管道经热交换器2进入水热反应系统3，水热反应系统3在水热反应釜32低压时进料，完成一定进料量后，控制系统5关闭水热反应釜32进料口的进料阀34，并控制加热装置31对水热反应釜32进行加热，使水热反应釜32压力升高到亚临界水热状态，甚至超临界状态。水热反应处理完成后，控制系统5打开水热反应釜32出料口的出料阀35，水热反应釜32中的物料流入到位于其底部的贮泥罐33，泥渣通过沉淀分离从贮泥罐33底部排出。具体通过控制系统5控制贮泥罐33底部的排泥阀36定期打开排泥，排泥的速率可根据水热反应釜32和贮泥罐33之间的控制阀即出料阀35的开关程度控制，而水蒸汽从贮泥罐33的上部流出，进入热交换器2用于加热高压泵1输送进入热交换器2中的污泥。热交换器2上连接一冷凝器，冷凝器上又连接一压滤机构成物料回收系统4，用于将从水热反应系统3出料口进入热交换器2的处理过的污泥形成废水和残渣并进行回收。水热反应釜32中的压 力因为贮泥罐33下部排泥阀36打开放料而降低，此时，控制系统再关闭出料口的出料阀35，打开进料口的进料阀34并启动高压泵1，进入下一个处理循环，如此反复、连续进出料，形成管道柱塞流高温高压处理系统。 
本发明的多用途超(亚)临界水热处理设备既可以处理污泥，也可以处理污水，且该设备包含至少两组用于污泥或污水处理的水热反应系统，大大增加了单位时间内污泥或污水的处理量，工作效率高。并且，水热反应系统的数量可根据需要增加或减少，扩展方便。在处理污泥/污水时，采用多阀排出系统，泥渣定期通过沉淀分离从贮泥罐底部排出，保证设备连续运行，有效解决了水热法处理设备中常见的堵塞问题。并且，水蒸汽从贮泥罐的上部流出，进入热交换器用于加热高压泵输送进入热交换器中的污泥/污水，合理利用废弃物，节省了能源消耗。综上所述，与现有技术相比，本发明既可以处理污泥，也可以处理污水，并且解决了设备堵塞的问题，具有运行连续高效、工作效率高、能耗低、操作方便且容易扩大生产规模的优点。 
以上所述，仅是本发明的较佳实施实例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施实例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围。 

Claims (8)

1.一种多用途超(亚)临界水热处理设备，其特征在于，包括：高压泵、热交换器、至少两组用于污泥或污水处理的水热反应系统、物料回收系统和控制系统，所述高压泵、热交换器和水热反应系统依次相连，所述物料回收系统连接至所述热交换器，所述控制系统分别与所述高压泵、热交换器、水热反应系统和物料回收系统连接。
2.根据权利要求1所述的多用途超(亚)临界水热处理设备，其特征在于：所述水热反应系统包括加热装置、水热反应釜和贮泥罐，所述加热装置和水热反应釜连接，所述水热反应釜上设置有进、出料口，所述贮泥罐连接至所述水热反应釜的出料口且其底部设置有排泥口。
3.根据权利要求2所述的多用途超(亚)临界水热处理设备，其特征在于：所述水热反应系统还包括一进料阀、一出料阀和一排泥阀，所述进料阀设置在所述水热反应釜的进料口；所述出料阀设置在所述水热反应釜的出料口；所述排泥阀设置在所述贮泥罐的排泥口；且所述进料阀、出料阀和排泥阀均与所述控制系统连接。
4.根据权利要求2所述的多用途超(亚)临界水热处理设备，其特征在于：所述水热反应系统在处理污泥时，所述水热反应釜内温度在320-360℃之间，压力在12-15Mpa之间。
5.根据权利要求2所述的多用途超(亚)临界水热处理设备，其特征在于：所述水热反应系统在处理污水时，所述水热反应釜内温度在350-600℃之间，压力在22-30Mpa之间。
6.根据权利要求2所述的多用途超(亚)临界水热处理设备，其特征在于：所述加热装置采用电磁感应加热装置。
7.根据权利要求2所述的多用途超(亚)临界水热处理设备，其特征在于：所述水热反应釜采用不锈钢材质。
8.根据权利要求1所述的多用途超(亚)临界水热处理设备，其特征在于：所述物料回收系统包括冷凝器和压滤机，所述冷凝器与所述热交换器连接，所述压滤机与所述冷凝器连接。
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