CN102730917B - 低含水率脱水污泥直接超临界水气化处理装置及其方法 - Google Patents

低含水率脱水污泥直接超临界水气化处理装置及其方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102730917B
CN102730917B CN201210205415.3A CN201210205415A CN102730917B CN 102730917 B CN102730917 B CN 102730917B CN 201210205415 A CN201210205415 A CN 201210205415A CN 102730917 B CN102730917 B CN 102730917B
Authority
CN
China
Prior art keywords
supercritical water
water gasification
dewatered sludge
low
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201210205415.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102730917A (zh
Inventor
朱伟
徐志荣
龚淼
张会文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hohai University HHU
Original Assignee
Hohai University HHU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hohai University HHU filed Critical Hohai University HHU
Priority to CN201210205415.3A priority Critical patent/CN102730917B/zh
Publication of CN102730917A publication Critical patent/CN102730917A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102730917B publication Critical patent/CN102730917B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/54—Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids

Abstract

本发明针对目前污泥处理方法中通过添加水分调配泥浆以增加污泥流动性，从而降低了脱水污泥的处理效率的技术问题；提供一种低含水率脱水污泥直接超临界水气化处理装置及其方法，其特点为在脱水污泥直接进行超临界水气化处理前通过液化装置对污泥进行预液化处理，由此提高污泥的流动性，并沉降部分污泥中的无机物；达到便于后续的泵送及增压，降低管路中的堵塞风险，同时大幅提高了污泥处理的效率及设备的利用率的有益效果。同时，产物中的气相产物、热量均能得到有效的回收利用，提高了能量利用效率，降低了处理成本。

Description

低含水率脱水污泥直接超临界水气化处理装置及其方法
技术领域
本发明属于资源环境领域，具体涉及一种污水厂提供的脱水污泥直接超临界水气化处理装置及其方法。
背景技术
目前我国大部分污水处理厂的脱水污泥的含水率在74～86%之间，且其中含有一定量的固体无机物，这样导致在污泥处理过程中泵送增压的困难；所以污水厂实现脱水污泥的无害化、减量化、资源化成为研究者们关注的焦点，脱水污泥的处理处置问题已经成为我国环境保护中的重要课题之一。近年来不少学者提出采用超临界水处理的方法，如于2008年12月24日公开的专利申请号为“200810063091.8”的中国专利申请文献，提出一种污泥在超临界水中连续催化气化制取富氢气体的方法，文献中采用的技术方案为污泥与水分别加压加温后按一定比例配比注入反应器，从污泥处理角度出发由于添加水分调配泥浆，从而降低了脱水污泥的处理效率，同时增加了含水率调配的工序，增加处理成本。此外，该专利仅从产氢的角度出发，而未明确处理后固相产物是否达到无害化的标准。
另外，2002年10月23日公开的专利号为“02114529.6”的中国专利，报道了锯屑浓度为2.0wt%的超临界水气化产氢，相当于处理含水率为98%，但该专利的处理对象并非脱水污泥，且该处理方法单位时间内的有机固态物质处理率低下。
发明内容
解决的技术问题：针对目前超临界水气化处理污泥中，由于添加水分条件使得处理效率低下的问题，本发明提供一种低含水率脱水污泥直接超临界水气化处理装置及其方法。
技术方案：
本发明以污水厂提供的脱水污泥（含水量约80%）作为处理对象，先对其进行预液化处理，使脱水污泥流动性增加，然后在高温、高压的作用下完成超临界气化反应，形成超临界流体，其中气化污泥中有机物为富含氢气的可燃气体，并能通过热作用稳定污泥中的有毒有害的重金属，最后通过气液固三相分离，实现脱水污泥的无害化、减量化、资源化处理。
基于此本发明提供一种低含水率脱水污泥直接超临界水气化处理的方法，具体处理步骤如下：
（1）将脱水污泥加入液化装置进行液化形成泥浆以提高污泥流动性能，同时使部分固体无机物沉降以减少后续输送时的堵塞问题；
（2）泥浆加压预热后进入超临界水气化反应装置进行超临界水气化反应；
（3）反应完成后将反应产物进行冷却，然后通过减压阀降压后以分离气液产物，其中气相产物主要为富氢气体，其上清液可回流至污水厂或回收液体中的铵氮进行资源化利用。
作为本发明的进一步改进：步骤（1）中所述液化装置的操作参数为：温度160～180℃，压力1.2MPa，液化时间30～60 min。
作为本发明的另一种改进：步骤（2）中所述泥浆加压至25MPa，预热至500℃进入超临界水气化反应装置。
作为本发明的另一种改进：步骤（2）中所述超临界水气化反应装置的操作参数为：温度600℃，压力30 MPa，反应2～5分钟。
作为本发明的另一种改进：步骤（2）中所述泥浆预热步骤中包括设置热交换器4，通入热交换器4的热流体为超临界水气化反应装置出口端的流体，以回收利用超临界水气化反应后流出的高温流体所携带的热量，热交换器4出口端的流体温度约为200℃。
作为本发明的另一种改进：步骤（3）中所述反应产物中带有的热量，通过冷却器7进行热交换回收，形成80℃热水，可回收热量再利用。
作为本发明的另一种改进：还包括步骤（4）：定期排出超临界水气化反应器及液化装置中的固体残渣。排除的残渣进行直接填埋处理。
同时本发明还提供一种低含水率脱水污泥直接超临界水气化处理的装置，包括热交换器1、液化装置2、高压泵3、加热器5、超临界水气化反应器6、冷却器7、减压阀8、气液分离器9，通过输送管道依次连接。
作为本发明进一步改进：还包括热交换器4，通入热交换器4的热流体为超临界水气化反应装置6出口端的流体，以回收利用超临界水气化反应后流出的高温流体所携带的热量。
作为本发明的另一种改进：通入热交换器1的冷热流体分别为脱水污泥原料与液化装置2出口端的液化后泥浆，由此可回收利用液化反应后泥浆所携带的热量。
本发明还包括所述各设备的操作参数：液化装置2：温度160～180℃，压力1.2MPa，液化时间30～60 min；加压泵3出口压力25MPa；加热器4出口温度500℃；超临界水气化反应装置：温度600℃，压力30 MPa，反应2～5分钟。
有益效果
利用本发明提供的处理装置，按照本发明提供的处理方法，针对污水厂提供的低含水率脱水污泥进行直接超临界水气化的处理，其有益效果为：通过液化装置预液化，一方面提高污泥流动性能以保证操作的连续化进行；另一方面分离污泥中部分无机物，减少无机物在后续管路中堵塞问题。
这两点的共同的作用解决脱水污泥直接泵送难的问题，可让脱水污泥直接进行超临界水气化处理，充分利用污泥中现存的高含水率；同时，由于脱水污泥进行直接气化处理，相比含水率为95%左右的浓缩污泥而言，大大的提高了超临界水气化处理污泥的效率。
脱水污泥液化处理后的另一有益效果为，由此处理过后残留在液化装置2中的固体残渣极易脱水，通过压滤处理后，含水率约为40%左右，大幅度的降低了脱水污泥的体积容量；而经过超临界水气化处理后残留在超临界水气化反应器6中的固体残渣为高温炉渣，不含水分。因此，经过处理后脱水污泥实现了减量化。
同时，处理后的余热、产气可进行回收利用，其中气相产物主要为富氢气体，可用于供热系统中的燃烧，同时在冷却过程中获得一定量80℃的热水，可进行利用，实现脱水污泥的资源化利用。
附图说明
图1为实施例2中低含水率脱水污泥直接超临界水气化处理的装置
图2为实施例3中低含水率脱水污泥直接超临界水气化处理的装置
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：
实施方式1  脱水污泥直接超临界水气化处理的方法
将深圳某污水厂的脱水污泥（含水率约为84.1%）通过高压活塞泵注入液化装置进行预液化处理，液化温度180℃，反应30分钟。液化后产物通过热交换器1后用高压泵升压至25MPa，进入超临界水气化反应器并加热至600℃，经过2分钟的反应后，通过热交换器4，降温至约200℃，同时热交换器4将部分高压污泥加热至500℃，再进入超临界水气化反应器。经过热交换器4热交换后的反应产物进入冷却器，冷却降温至常温后，通过减压阀降压至常压，实现气液分离。
对于超临界水气化反应器及液化装置中的固体残渣需定期排出，本例中，经过连续数周反应后，当液化反应器及超临界水气化反应器中固相残渣沉积至一定含量时，停止进料，通过排炉渣的方式排渣。鉴于超临界水气化反应器未进料时，仅是高温反应器，未形成高压，可通过直接排渣的方式排出固相产物；而对于液化反应器，含有一定量的水分，需要通过降温后排渣。由于固体产物存在一定的温度，水气蒸发自然干燥。经过上述反应后，脱水污泥实现了无害化、减量化、资源化。
两批经过反应处理后的气相产物与固体残渣的结果见表1与表2。
表1 气相产物
Figure BDA0000178877841
表2 固体残渣
Figure BDA0000178877842
*：减量程度=总进泥量(处理量)/总固体残渣质量×100%
实施方式2
为实现低含水率脱水污泥直接超临界水气化处理的装置，包括按顺序串联连通的各台设备：热交换器1、液化装置2高压泵3、加热器5、超临界水气化反应器6、冷却器7、减压阀8、气液分离器9，见图1。
实施方式3
与实施方式2所不同的是，还包括热交换器4，通入热交换器4的热流体为超临界水气化反应装置6出口端的流体，以回收利用超临界水气化反应后流出的高温流体所携带的热量，见图2。

Claims (10)

1.一种低含水率脱水污泥直接超临界水气化处理的方法，按如下步骤进行：
（1）将脱水污泥加入液化装置进行液化形成泥浆以提高污泥流动性能，同时使部分固体无机物沉降以减少后续输送时的堵塞问题；
（2）泥浆加压预热后进入超临界水气化反应装置进行超临界水气化反应；
（3）反应完成后将反应产物进行冷却，然后通过减压阀降压后以分离气液产物，其中气相产物主要为富氢气体。
2.如权利要求1所述一种低含水率脱水污泥直接超临界水气化处理的方法，其特征在于：步骤（1）中所述液化装置的操作参数为：温度160～180℃，压力1.2MPa，液化时间30～60min。
3.如权利要求1所述一种低含水率脱水污泥直接超临界水气化处理的方法，其特征在于：步骤（2）中所述泥浆加压至25MPa，预热至500℃进入超临界水气化反应装置。
4.如权利要求1所述一种低含水率脱水污泥直接超临界水气化处理的方法，其特征在于：步骤（1）中所述液化装置的操作参数为：温度160～180℃，压力1.2MPa，液化时间30～60min；步骤（2）中所述泥浆加压至25MPa，预热至500℃进入超临界水气化反应装置。
5.如权利要求1～4中任一项所述一种低含水率脱水污泥直接超临界水气化处理的方法，其特征在于：步骤（2）中所述超临界水气化反应装置的操作参数为：温度600℃，压力30MPa，反应2～5分钟。
6.如权利要求1～4中任一项所述一种低含水率脱水污泥直接超临界水气化处理的方法，其特征在于：步骤（2）中所述泥浆预热步骤中包括设置热交换器II（4），通入热交换器II（4）的热流体为超临界水气化反应装置（6）出口端的流体，以回收利用超临界水气化反应后流出的高温流体所携带的热量。
7.如权利要求1～4中任一项所述一种低含水率脱水污泥直接超临界水气化处理的方法，其特征在于：步骤（3）中所述反应产物中带有的热量，通过冷却器（7）进行热交换回收，形成80℃热水，可回收热量再利用。
8.一种实现权利要求1所述低含水率脱水污泥直接超临界水气化处理的方法的装置，包括热交换器I（1）、高压泵（3）、加热器（5）、超临界水气化反应装置（6）、冷却器（7）、减压阀（8）、气液分离器（9），通过输送管道依次连接，其特征在于：还包括液化装置（2），其设置在热交换器I（1）与高压泵（3）之间。
9.根据权利要求8所述低含水率脱水污泥直接超临界水气化处理的方法的装置，其特征在于：还包括热交换器II（4），通入热交换器II（4）的热流体为超临界水气化反应装置（6）出口端的流体，以回收利用超临界水气化反应后流出的高温流体所携带的热量。
10.根据权利要求8或9所述低含水率脱水污泥直接超临界水气化处理的方法的装置，其特征在于：所述各设备的操作参数如下：液化装置（2）：温度160～180℃，压力1.2MPa，液化时间30～60min；高压泵（3）出口压力25MPa；加热器II（4）出口温度500℃；超临界水气化反应装置：温度600℃，压力30MPa，反应2～5分钟。
CN201210205415.3A 2012-06-20 2012-06-20 低含水率脱水污泥直接超临界水气化处理装置及其方法 Active CN102730917B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210205415.3A CN102730917B (zh) 2012-06-20 2012-06-20 低含水率脱水污泥直接超临界水气化处理装置及其方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210205415.3A CN102730917B (zh) 2012-06-20 2012-06-20 低含水率脱水污泥直接超临界水气化处理装置及其方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102730917A CN102730917A (zh) 2012-10-17
CN102730917B true CN102730917B (zh) 2014-04-16

Family

ID=46987321

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210205415.3A Active CN102730917B (zh) 2012-06-20 2012-06-20 低含水率脱水污泥直接超临界水气化处理装置及其方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102730917B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103833190B (zh) * 2012-11-27 2016-05-04 新奥科技发展有限公司 一种两段式污泥处理的方法和系统
CN103073103B (zh) * 2012-12-28 2014-07-16 新奥科技发展有限公司 一种超临界水氧化处理含碳有机物的方法
CN105293856B (zh) * 2015-10-10 2017-08-29 山川丽（苏州）环保科技有限公司 高浓度印染污泥超临界水氧化处理系统及工艺
CN105541079A (zh) * 2016-02-02 2016-05-04 盐城工学院 一种两步法污泥干化工艺
CN105731744A (zh) * 2016-03-22 2016-07-06 新奥科技发展有限公司 污泥的处理方法和系统
CN107698012B (zh) 2017-10-20 2024-02-13 吴丹丹 一种卧式自平衡超临界反应装置
CN107892345B (zh) * 2017-10-20 2020-12-01 吴丹丹 一种超临界反应装置
CN113233731A (zh) * 2021-06-11 2021-08-10 浙江工业大学 一种超临界水气化生产富氢高值合成气的污泥处理方法
CN114075456A (zh) * 2021-11-15 2022-02-22 西安交通大学 一种两级余热回收的污泥热水解辅助超临界水气化处理系统及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101327908A (zh) * 2008-07-10 2008-12-24 中国兵器工业第五二研究所 一种污泥在超临界水中连续催化气化制取富氢气体的方法
CN101851050A (zh) * 2010-02-26 2010-10-06 广州中昌环境技术有限公司 一种污泥热裂解处理方法
CN102267789A (zh) * 2011-07-01 2011-12-07 河海大学 污水厂脱水污泥超临界处理资源化利用的方法及其设备

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007245027A (ja) * 2006-03-16 2007-09-27 Gec:Kk 天日干し浄水汚泥の処理方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101327908A (zh) * 2008-07-10 2008-12-24 中国兵器工业第五二研究所 一种污泥在超临界水中连续催化气化制取富氢气体的方法
CN101851050A (zh) * 2010-02-26 2010-10-06 广州中昌环境技术有限公司 一种污泥热裂解处理方法
CN102267789A (zh) * 2011-07-01 2011-12-07 河海大学 污水厂脱水污泥超临界处理资源化利用的方法及其设备

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2007-245027A 2007.09.27

Also Published As

Publication number Publication date
CN102730917A (zh) 2012-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102730917B (zh) 低含水率脱水污泥直接超临界水气化处理装置及其方法
CN113582507B (zh) 一种能量综合利用的含油污泥热水解-超临界氧化资源化处理系统及方法
CN109399893B (zh) 一种超临界水氧化污泥处理的余热梯级利用系统及方法
CN104355519A (zh) 基于水热碳化和微波快速热解的污泥综合处理方法
CN102557315B (zh) 一种煤气化灰水处理系统
CN106698785A (zh) 煤气化废水酚氨回收工艺
CN102502903B (zh) 利用海水淡化实现钢铁厂煤气、蒸汽零排放的系统及工艺
CN101139249A (zh) 一种回收低浓度酒精的节能蒸馏工艺
CN104529704A (zh) 低碳混合醇合成与分离的联合生产系统及其联合生产工艺
CN108996887B (zh) 一种浓缩污泥水热处理方法及系统
CN102787186B (zh) 一种高炉冲渣水及乏蒸汽低温余热热电双联供系统及方法
CN104498057A (zh) 焦炉高温荒煤气余热回收利用装置及方法
CN111234873A (zh) 一种能量回收及废水零排放的超临界水气化系统和方法
CN104986816B (zh) 一种焦化污水解吸废水降膜蒸发工艺及装置
CN103173238B (zh) 一种费托合成反应蜡渣的热裂解方法
AU2016238748A1 (en) Method of and system for processing a slurry containing organic components
CN106190331B (zh) 一种连续式超临界水气化兰炭末系统及方法
CN104529040A (zh) 一种固定床碎煤加压气化污水的处理工艺方法
CN203187502U (zh) 撬装式污泥热解制取三相燃料产物的系统
CN103846055A (zh) 一种回收富水生物质中能量的热回收方法和系统
CN105936562A (zh) 利用热耦合处理煤化工酚氨废水的节能方法及装置
CN211896817U (zh) 一种能量回收及废水零排放的超临界水气化系统
CN202808832U (zh) 一种高炉冲渣水及乏蒸汽低温余热热电双联供系统
CN103818878B (zh) 一种焦炉废气利用装置及方法
CN109627142B (zh) 一种生产四氯乙烯副产尾气的处理方法及处理系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant