CN102642877B - 一种多用途超（亚）临界水热处理设备 - Google Patents
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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
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、控制系统、污水控制阀和污泥控制阀，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，所述污水控制阀和污泥控制阀分别设置在设备前端的污水供应处和污泥供应处且均与所述控制系统连接。
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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Granted publication date: 20140430 Termination date: 20210420 |
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