CN104386897B - 环形污泥氧化反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环形污泥氧化反应器，包括由两层环形分隔壁（22）隔为内环（1）、中间环（2）和外环（3）的本体，进泥端（4）在内环（1）的前端；出泥端（5）在外环（3）的末端；蒸汽引入管（6）的管口在靠近进泥端（4）处通入内环（1）；至少两根氧化剂引入管（7），无机沉淀引出装置设置在反应器本体的下方，并与内环（1）、中间环（2）和外环（3）的底部相通，采用该氧化反应器对污泥进行处理，可充分利用氧化反应热，热解效果更好，氧化更加彻底，污泥在流动过程中，不会发生淤积和堵塞；通过两段式多点喷入氧化剂，使污泥的氧化反应更加彻底，对无机沉淀的收集和处理过程也十分简单便捷，反应器可持续运行使用。

Description

环形污泥氧化反应器

技术领域

本发明属于污泥治理领域，具体涉及一种污泥氧化反应器。

背景技术

随着人们对环境水平的要求越来越高，人们对污泥的处理也有了更高的要求，而在污泥处理工作中，如何使污泥更好的进行热解和氧化是很关键的环节。

现有工艺中，污泥热解和氧化环节通常是在氧化反应器中进行的，而目前常用的氧化反应器主要有两种：

一、预混蒸汽后的层流反应器：如图1所示，其为较长的管道式结构110，主要作用是使污泥在一定的温度下完成一定时间的反应过程，该层流反应器通常是在污泥进入端加装预热装置，以保证污泥的氧化反应达到一定的温度，因此能耗较大；污泥在这种层流反应器中为层流式流动，如图1中箭头所示，同时不能接入氧化剂，因此污泥热解效果不好，氧化反应不彻底，管道的管径有限，也极易导致污泥混合不均，并且污泥在流动过程中散热量较大，氧化反应产生的热量大部分是直接散发掉，热能源浪费严重；

二、长圆形罐体反应器：如图2及该图中的箭头所示，污泥通过导管101进入反应区102，在反应区102通过电加热管103对污泥进行加热，并且往罐体104中接入氧化剂通入管道106，通过隔板105的高度来控制污泥的反应时间，这种结构的反应器虽然在污泥的入口处采用管程接入的结构，具备了少量换热升温的作用，但其气液传质效率很低，电加热管103对污泥加热的热利用效率也很低，加上污泥很容易在电加热管103的周围干燥沉积，不及时清理就会影响电加热管103的使用，并且，污泥中的无机沉淀很容易在罐体104内发生淤积、沉淀和堵塞，影响反应器的正常使用；进一步的是，污泥在罐体104中的氧化反应热也未能回收利用，导致热能源的浪费。

综上所述的两种反应器都要求高温高压的工作环境，通常温度要求在160至220℃之间，压力达到1.5-2.2MPa，才能使污泥进行较好的热解和氧化反应，而要保证这样的工作环境，均需大量采用外加热的方式对污泥进行升温，据不完全统计，有机物氧化过程的放热约为3000kcal/kgO2，污泥的COD约为50000mg/L，如果氧化其中的30%，每吨污泥的氧化放热为45000kcal，足以令1t水温度升高40℃，目前使用的这两种反应器均不能对这些热量进行有效利用，而每吨污泥的处理能耗费用高达几百元以上，因此处理成本相当大，资源浪费现象也十分严重。

发明内容

针对上述不足，本发明提供一种环形污泥氧化反应器，该氧化反应器不但可有效回收利用污泥氧化反应热，使污泥的氧化反应更加彻底，从而降低能耗和处理成本，还能十分方便的回收无机沉淀，防止反应器内发生淤积、沉淀和堵塞，保证了反应器的正常连续使用。

本发明是通过这样的技术方案来实现的：

一种环形污泥氧化反应器，包括：

本体，由两层环形分隔壁隔为内环、中间环和外环，其中，中间环包围在内环外并与内环相通，外环包围在中间环外并与中间环相通；

进泥端设置在内环的前端；出泥端设置在外环的末端；蒸汽引入管的管口在靠近进泥端处通入内环中；

两根氧化剂引入管，其中一根的管口从临近内环的后段通入内环中，另一根在临近中间环的前段通入中间环中；无机沉淀引出装置设置在反应器本体的下方，并与内环、中间环和外环的底部相通。

进一步的是，所述内环、中间环和外环由中间隔板分隔成左右两部分，中间隔板的一端与外环的内壁固定，另一端穿过中间环伸入内环中，并与内环另一侧内壁之间留出间隙，从而可加长污泥的流动路径，并进一步使污泥的路径呈迂回状，更加有效利用氧化反应热。

进一步的是，所述蒸汽引入管的前端设置有雾化器，以减小蒸汽引入管管口的蒸汽压力，防止蒸汽冲击到蒸气引入管及内环，避免整个反应器在工作过程中发生震动，减少噪声，同时还有助于分散通入的蒸汽，增加传质面积，使其能够更好更均匀地与污泥混合，提高反应效果和反应效率。

进一步的是，所述氧化剂引入管的前端设置一个氧化剂雾化装置，可使接入的氧化剂与污泥混合效果更好。

进一步的是，所述无机沉淀引出装置包括多个分别纵向设置在内外、中间环和外环底部、并与这三环连通、上大下小的收集桶，以对内外、中间环和外环中的无机沉淀进行有效收集。

进一步的是，所述收集桶的底部铺设有大孔管，该大孔管的管壁上错开设置两排吸泥孔，一是为了吸入来自内环、中间环和外环中的无机沉淀，二是将吸泥孔错开设置，是为了使吸泥孔的朝向不同，能够更好更均匀地从内环、中间环和外环中吸入无机沉淀，还能够防止吸泥孔在大孔管上布置太密，降低管壁的强度和支撑力度，防止大孔管变形。

进一步的是，所述大孔管从收集桶底部伸出的一端与无机沉淀引出总管连通，所有无机沉淀统一收集到该引出总管中，便于排出。

进一步的是，所述大孔管的末端设置有减压阀门，可定期对大孔管中的无机沉淀进行清理。

进一步的是，该反应器进泥端的前端设置有蒸汽预加热装置，以对进入内环中的污泥进行预加热，使污泥在进入内环时呈液态，但不汽化，保证其大于饱和蒸汽压。

进一步的是，该反应器本体的上方设置一法兰盘，可以将整个反应器上方打开，便于对无机沉淀进行彻底清理，也便于与其他部件进行连接和自身的检修维护。

本发明提供的环形污泥氧化反应器，采用三层环状结构，不但可充分有效回收利用污泥的氧化反应热，节约能耗，还能使污泥的氧化反应全程保持很好的温度，热利用效率高，热解效果更好，氧化更加彻底，污泥在该反应器的流动过程中，不会发生淤积和堵塞，整个处理过程成本低；污泥在该反应器中的路径为迂回形态，即在内环、中间环和外环中以“逆时针-顺时针-逆时针”交替的形式进行，反应所需的温度一直能够依靠蒸汽余热、氧化反应热和中间环的传热进行保持，无需另行加装加热装置，通过”逆时针-顺时针-逆时针”的交替流动形式，保证了污泥在反应器中的氧化时间，通过两段式多点喷入氧化剂，使污泥的氧化反应更加彻底，对无机沉淀的收集和处理过程也十分简单便捷，整个反应器结构简单，所需能耗低，并且可持续运行。

附图说明

图1为现有预混蒸汽后的层流反应器结构图。

图2为长圆形罐体反应器的结构图。

图3为本案环形污泥氧化反应器的俯视图，其中，大孔管在收集桶里的布置结构未示出。

图4为本案环形污泥氧化反应器的主视图。

图5为大孔管与收集桶的装配示意图。

具体实施方式

为了更加清楚地理解本发明的目的、技术方案及有益效果，下面结合附图3至附图5对本发明做进一步的说明，但并不将本发明的保护范围限定在以下实施例中。

实施例一：

本发明提供的环形污泥氧化反应器包括：

本体，由两层环形分隔壁22隔为内环1、中间环2和外环3，其中，中间环2包围在内环1外并与内环1相通，外环3包围在中间环2外并与中间环2相通；

进泥端4，设置在内环1的前端；出泥端5，设置在外环3的末端；蒸汽引入管6，其管口在靠近进泥端4处通入内环1中；两根氧化剂引入管7，其中一根的管口从临近内环1的后段通入内环1中，另一根在临近中间环2的前段通入中间环2中，这两根氧化剂引入管7可从一根氧化剂引入总管接入，简化管路布置；在进入内环1和中间环2之前，再分别分成多个支路进入内环1和中间环2，即以多点喷入氧化剂的形式进入；无机沉淀引出装置设置在反应器本体的下方，并与内环1、中间环2和外环3的底部相通，污泥在本反应器中的流径路线如图3中的箭头所示。

实施例二：

在实施例一公开的结构之上，作为优选，内环1、中间环2和外环3由中间隔板8分隔成左右两部分，中间隔板8的一端与外环3的内壁固定，另一端穿过中间环2伸入内环1中，并与内环1另一侧内壁之间留出间隙，供污泥通过，污泥进入内环1中与蒸汽混合后，绕过该中间隔板8，沿逆时针方向进入内环1的后段，与来自氧化剂引入管7的氧化剂混合，启动氧化反应，然后沿顺时针方向进入中间环2，发生氧化反应放热，此时污泥自身的温度进一步升高，高于内环1中的污泥温度，此时产生的反应热一部分为自身反应所用，其余部分传导给内环1后段中的污泥和外环3中的污泥；中间环2的污泥在进入中间环2时，再次与来自氧化剂引入管7的氧化剂混合，由于中间环2被外环3包裹，因此氧化反应产生的热量散失很慢，加上氧化反应不断放热，所以无需另设加热装置，污泥也能够自身维持较高的反应温度，污泥的氧化反应主要是在中间环2完成；从中间环2出来的污泥进入外环3，再次沿逆时针方向流动，流动过程中保持氧化反应的持续发生，外环3的路径比内环1和中间环2都要长，可保证反应所需的时间，污泥在外环3流动的过程中，接受中间环2的氧化反应热，因此能够保持一定的反应温度；氧化反应基本完成后，污泥从设置在外环3末端的出泥端5流出。

实施例三：

在实施例一和实施例二公开的结构之上，作为优选方案，本实施例在所述蒸汽引入管6的前端设置有雾化器9，以减小蒸汽引入管6管口的压力，防止蒸汽冲击到蒸气引入管6及内环1，避免整个反应器在工作过程中发生震动，减少噪声污染，同时还有助于分散通入的蒸汽，增加传质面积，使其能够更好更均匀地与污泥混合，提高反应效果和反应效率，同时在氧化剂引入管7的前端设置一氧化剂雾化装置10，可使接入的氧化剂与污泥混合效果更好。

实施例四：

作为优选，无机沉淀引出装置包括多个分别纵向设置在内环1、中间环2和外环3底部、并与这三环连通、上大下小的收集桶11；收集桶11的底部铺设有大孔管12，该大孔管12的直径可为40-50mm，管壁上错开设置两排吸泥孔13，吸泥孔13的直径可为8-20mm；开吸泥孔13一是为了吸入来自内环1、中间环2和外环3中的无机沉淀，将吸泥孔13错开设置是为了使吸泥孔13的朝向不同，能够更好更均匀地从内环1、中间环2和外环3中吸入无机沉淀，还能够防止吸泥孔13在大孔管12上布置太密，降低管壁的强度和支撑力度，防止大孔管12变形；大孔管12的一部分铺设在内环1、中间环2和外环3的底部，另一部分从收集桶11的底部伸出，该伸出端与无机沉淀引出总管14连通，吸泥孔13面积占大孔管12表面积的比例小于或等于20%，在此不作特别限定，但要求不影响大孔管12的整体强度。

大孔管12的末端设置有减压阀门15，减压阀门15的启闭可实现定期对大孔管12中的无机沉淀进行清理，无机沉淀排出的频率可为一天一次，一次30min。

实施例五：

作为优选方案，该反应器的污泥入口前端设置有蒸汽预加热装置，污泥经过预加热后通过进泥管道进入内环1与蒸汽混合，增加换热效率，该进泥管道直径可为30至100mm，在此不作限定，只要能够使污泥在进入内环1时保持较大的流速，能够使内坏中的污泥产生局部湍流即可；反应器本体的上方设置一法兰盘16，可以将整个反应器上方打开，便于对无机沉淀进行彻底清理，也便于与其他部件进行连接和自身的检修维护。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种环形污泥氧化反应器，其特征在于，包括：

本体，由两层环形分隔壁（22）隔为内环（1）、中间环（2）和外环（3），其中，中间环（2）包围在内环（1）外并与内环（1）相通，外环（3）包围在中间环（2）外并与中间环（2）相通；

进泥端（4），设置在内环（1）的前端；

出泥端（5），设置在外环（3）的末端；

蒸汽引入管（6），其管口在靠近进泥端（4）处通入内环（1）中；

至少两根氧化剂引入管（7），其中一根的管口从临近内环（1）的后段通入内环（1）中，另一根在临近中间环（2）的前段通入中间环（2）中；

无机沉淀引出装置，设置在反应器本体的下方，并与内环（1）、中间环（2）和外环（3）的底部相通。

2.如权利要求1所述的环形污泥氧化反应器，其特征在于，所述内环（1）、中间环（2）和外环（3）由中间隔板（8）分隔成左右两部分，中间隔板（8）的一端与外环（3）的内壁固定，另一端穿过中间环（2）伸入内环（1）中，并与内环（1）另一侧内壁之间留出间隙供污泥通过。

3.如权利要求1所述的环形污泥氧化反应器，其特征在于，所述蒸汽引入管（6）的前端设置有雾化器（9）。

4.如权利要求1所述的环形污泥氧化反应器，其特征在于，所述氧化剂引入管（7）的前端设置一氧化剂雾化装置（10）。

5.如权利要求1所述的环形污泥氧化反应器，其特征在于，所述无机沉淀引出装置包括多个分别纵向设置在内环（1）、中间环（2）和外环（3）底部，并与这三环连通上大下小的收集桶（11）。

6.如权利要求5所述的环形污泥氧化反应器，其特征在于，所述收集桶（11）的底部铺设有大孔管（12），该大孔管（12）的管壁上错开设置两排吸泥孔（13）。

7.如权利要求6所述的环形污泥氧化反应器，其特征在于，所述大孔管（12）从收集桶（11）底部伸出的一端与无机沉淀引出总管（14）连通。

8.如权利要求7所述的环形污泥氧化反应器，其特征在于，所述大孔管（12）的末端设置有减压阀门（15）。

9.如权利要求1至6中任一项所述的环形污泥氧化反应器，其特征在于，该反应器进泥端（4）的前端设置有蒸汽预加热装置。

10.如权利要求7所述的环形污泥氧化反应器，其特征在于，该反应器本体的上方设置一法兰盘（16）。