CN106830601A - 一种节能型污泥湿式氧化装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种节能型污泥湿式氧化装置及方法，装置包括污泥储罐，其出口与预处理器污泥进口连接，预处理器污泥出口与盘管换热器第一换热端进口连接，盘管换热器第一换热端的口与混合罐污泥进口连接，混合罐出口通过电磁加热器与氧化反应器污泥进口连接，氧化反应器污泥出口与列管换热器第一换热端进口连接，列管换热器第一换热端出口与盘管换热器第二换热端进口连接，盘管换热器第二换热端出口与闪蒸罐污泥进口连接，闪蒸罐污泥出口与板框压滤机进口连接；板框压滤机分离液出口与闪蒸罐液体进口连接，闪蒸罐液体出口通过重金属处理单元与列管换热器第二换热端的进口连接，列管换热器的第二换热端的出口与混合罐的液体进口连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种节能型污泥湿式氧化装置及方法，属于污泥减量资源化处理领域。
背景技术
随着城市化进程的加快，城市污水的排放也日益增加，目前，污水处理副产大量污泥。数据表明，污泥是在污水处理系统的各个单元中所产生的固液混合物，是污水处理过程的附属产物，含水率高，易腐烂，有强烈臭味，并且含有大量病原菌、寄生虫卵以及镉、铬、铅、汞等重金属和难以降解的有毒有害及致癌物质。由此，未经适当处理的污泥进入环境后，直接给水体、土壤和大气带来二次污染，会对我国的生态环境和人们的活动构成严重的威胁。另一方面，污泥中来自土壤的有机质不能安全回归土壤，造成土质越来越贫瘠。
中国专利CN102786190A公开了一种污泥快速资源化方法，包括如下步骤：(1)原料污泥输送至物化预处理器中与水进行配制；(2)经配制后的污泥经换热器输送至氧化反应器中，同时向所述氧化反应器中通入氧气，所述污泥与所述氧气在所述氧化反应器中进行部分湿式氧化反应；(3)经所述部分湿式氧化反应得到高温物料和气体，所述气体排放，所述高温物料输入至所述换热器；(4)所述高温物料经所述换热器换热后进入至强制过滤器中；经所述强制过滤器得到的浓缩物料进入至活化反应器中进行活化反应；(5)所述活化反应后的物料进入至膨化器中进行膨化，经所述膨化后的物料进入机中进行固液分离，从而实现对污泥的资源化处理。
中国专利文献CN204185348U公开了一种污泥氧化处理装置，通过先将污泥进行水解，再将水解后污泥在200-260℃温度下进行高温氧化处理，从而实现在相对较低的温度下就能大幅度提高污泥的氧化处理速度，且污泥氧化处理完全；本实用新型所述污泥氧化处理工艺，能够在较低温度下进行污泥的快速氧化处理，氧化处理时间控制在30min以内，氧化处理后污泥中有机物等大分子物质氧化完全，COD(化学需氧量)去除率高达60％以上，处理后污泥的含水率低于30％，并能有效降低处理后污泥的重金属含量，污泥稳定性较好，处理后污泥可直接用作有机肥的基料。
以上两个专利在污泥的氧化方面上能够达到资源化要求，但是因为都是高温处理，需要把污泥的温度提高到180℃以上，这需要大量的能量，以上两个专利的处理工艺均是让氧化反应前的污泥和氧化后的污泥进行直接换热，由于没有完成氧化反应的原污泥的导热性和流动性都很低，导致换热器的效率很难提高，需要大量的补充能源，很多要靠电力能源进行补充，导致加热成本过高，影响了工艺应用。
在现有技术中，目前还没有能够直接有效提高污泥换热效率的换热器，如何提高反应后污泥的热回收效率是目前污泥湿式氧化处理工艺的难题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种具有高热量回收率的节能型污泥湿式氧化装置及方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种节能型污泥湿式氧化装置，其特征在于：包括污泥储罐，所述污泥储罐的出口通过计量泵与预处理器的污泥进口连接，所述预处理器的污泥出口通过加压泵与盘管换热器的第一换热端的进口连接，所述盘管换热器的第一换热端的出口与混合罐的污泥进口连接，所述混合罐的出口通过电磁加热器与氧化反应器的污泥进口连接，所述氧化反应器的污泥出口与列管换热器的第一换热端的进口连接，所述列管换热器的第一换热端的出口与所述盘管换热器的第二换热端的进口连接，所述盘管换热器的第二换热端的出口与闪蒸罐的污泥进口连接，所述闪蒸罐的污泥出口通过加压泵与板框压滤机的进口连接，所述板框压滤机的污泥出口与成品污泥储罐连接；所述板框压滤机的分离液出口通过加压泵与所述闪蒸罐的液体进口连接，所述闪蒸罐的液体出口与重金属处理单元的进口连接，所述重金属处理单元的出口通过加压泵与所述列管换热器的第二换热端的进口连接，所述列管换热器的第二换热端的出口与所述混合罐的液体进口连接。
还包括制氧设备，所述制氧设备的出口与换热器的第一换热端的进口连接，所述换热器的第一换热端的出口与所述氧化反应器的气体进口连接，所述氧化反应器的气体出口与所述换热器的第二换热端的进口连接，所述换热器的第二换热端的出口与所述预处理器的气体进口连接。
所述重金属处理单元的出口还与所述预处理器连接。
所述重金属处理单元的出口还与分离液储罐的进口连接。
所述闪蒸罐的气体出口与所述预处理器连接。
一种节能型污泥湿式氧化方法，包括以下步骤：1)位于污泥储罐中的原料污泥通过计量泵输送至预处理器中进行配制；2)经过配制后的污泥经过盘管换热器加热后，进入混合罐与被列管换热器加热的分离液混合；3)混合后的污泥经过电磁加热器加热后，进入氧化反应器进行氧化反应；4)氧化后的污泥进入列管换热器加热分离液后，再进入盘管换热器加热经过配制后的污泥；5)经过换热后的污泥输送至闪蒸罐进行减压；6)减压后的污泥输送至板框压滤机进行固液分离处理，分离后的污泥输送至成品污泥储罐，分离出的分离液先输送至闪蒸罐减压，然后在重金属处理单元进行处理，再输送至列管换热器。
经过重金属处理单元处理后的分离液，其中的一部分输送至预处理器中与来自氧化反应器的氧气、来自闪蒸罐的蒸汽共同参与原料污泥的配制，配制温度控制在50～80℃，参与配制的分离液的量不超过原料污泥的45％。
所述步骤2)中，经过盘管加热器加热后的污泥温度控制在110～130℃。
所述步骤2)中，在混合罐中污泥与来自列管换热器的分离液混合后，温度控制在125～150℃。
所述步骤4)中，经过列管换热器加热后的分离液的温度，与污泥进入到列管换热器参与换热之前的初始温度之间的温度差低于20℃。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本发明主要利用列管换热器进行热回收，利用氧化反应后的高温污泥加热分离液，经过充分换热后，被加热的分离液加入到混合罐中，与需要加热的污泥混合，采用分离液吸收氧化反应完成后的污泥的热量可以实现超过40％的能量回收；此外，本发明还利用盘管换热器直接换热来回收部分能量，具体就是氧化后的污泥经过列管换热器后释放出一部分热量后，再进入盘管换热器继续释放热量，加热盘管换热器中的氧化前的污泥，氧化前的污泥被加热后，再进入混合罐中与高温的分离液混合，经过二次换热后，污泥的热量回收超过60％。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明提出了一种节能型污泥湿式氧化装置，包括污泥储罐1，污泥储罐1的出口通过计量泵2与预处理器3的污泥进口连接，预处理器3的污泥出口通过加压泵4与盘管换热器5的第一换热端的进口连接，盘管换热器5的第一换热端的出口与混合罐6的污泥进口连接，混合罐6的出口通过电磁加热器7与氧化反应器8的污泥进口连接，氧化反应器8的污泥出口与列管换热器9的第一换热端的进口连接，列管换热器9的第一换热端的出口与盘管换热器5的第二换热端的进口连接，盘管换热器5的第二换热端的出口与闪蒸罐10的污泥进口连接，闪蒸罐10的污泥出口通过加压泵4与板框压滤机11的进口连接，板框压滤机11的污泥出口与成品污泥储罐12连接。板框压滤机11的分离液出口通过加压泵4与闪蒸罐10的液体进口连接，闪蒸罐10的液体出口与重金属处理单元13的进口连接，重金属处理单元13的出口通过加压泵4与列管换热器9的第二换热端的进口连接，列管换热器9的第二换热端的出口与混合罐6的液体进口连接。
进一步地，还包括制氧设备14，制氧设备14的出口与换热器15的第一换热端的进口连接，换热器15的第一换热端的出口与氧化反应器8的气体进口连接，氧化反应器8的气体出口与换热器15的第二换热端的进口连接，换热器15的第二换热端的出口与预处理器3的气体进口连接。
进一步地，重金属处理单元13的出口还与预处理器3连接，用于将处理后的分离液输送至预处理器参与污泥的配制。
进一步地，重金属处理单元13的出口还与分离液储罐16的进口连接，分离液储罐16中的水可以运回水厂进行处理。
进一步地，闪蒸罐10的气体出口与预处理器3连接，用于将闪蒸后的蒸汽输送至预处理器3中参与污泥的配制。
基于上述装置，本发明还提出了一种节能型污泥湿式氧化方法，包括以下步骤：
1)位于污泥储罐1中的原料污泥通过计量泵2输送至预处理器3中进行配制；
2)经过配制后的污泥经过盘管换热器5加热后，进入混合罐6与被列管换热器9加热的分离液混合；
3)混合后的污泥经过电磁加热器7加热后，进入氧化反应器8进行氧化反应；
4)氧化后的污泥进入列管换热器9加热分离液后，再进入盘管换热器5加热经过配制后的污泥；
5)经过换热后的污泥输送至闪蒸罐10进行减压；
6)减压后的污泥输送至板框压滤机11进行固液分离处理，分离后的污泥输送至成品污泥储罐12，分离出的分离液先输送至闪蒸罐10减压，然后在重金属处理单元13进行处理，再输送至列管换热器9。
进一步地，经过重金属处理单元13处理后的分离液，其中的一部分输送至预处理器3中与来自氧化反应器8的氧气、来自闪蒸罐10的蒸汽共同参与原料污泥的配制，配制温度控制在50～80℃，参与配制的分离液的量不超过原料污泥的45％。
进一步地，步骤2)中，经过盘管加热器5加热后的污泥温度控制在110～130℃。
进一步地，步骤2)中，在混合罐6中污泥与来自列管换热器9的分离液混合后，温度控制在125～150℃。
进一步地，步骤4)中，经过列管换热器9加热后的分离液的温度，与污泥进入到列管换热器9参与换热之前的初始温度之间的温度差低于20℃。
本发明主要利用列管换热器9进行热回收，利用氧化反应后的高温污泥加热分离液，经过充分换热后，被加热的分离液加入到混合罐6中，与需要热量的污泥混合，采用分离液吸收氧化反应完成后的污泥的热量可以实现超过40％的能量回收。
此外，本发明还利用盘管换热器5直接换热来回收部分能量，具体就是氧化后的污泥经过列管换热器后释放出一部分热量后，再进入盘管换热器继续释放热量，加热盘管换热器中的氧化前的污泥，氧化前的污泥被加热后，再进入混合罐中与高温的分离液混合，经过二次换热后，污泥的热量回收超过60％。
本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置及其连接都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (10)
1.一种节能型污泥湿式氧化装置，其特征在于：包括污泥储罐，所述污泥储罐的出口通过计量泵与预处理器的污泥进口连接，所述预处理器的污泥出口通过加压泵与盘管换热器的第一换热端的进口连接，所述盘管换热器的第一换热端的出口与混合罐的污泥进口连接，所述混合罐的出口通过电磁加热器与氧化反应器的污泥进口连接，所述氧化反应器的污泥出口与列管换热器的第一换热端的进口连接，所述列管换热器的第一换热端的出口与所述盘管换热器的第二换热端的进口连接，所述盘管换热器的第二换热端的出口与闪蒸罐的污泥进口连接，所述闪蒸罐的污泥出口通过加压泵与板框压滤机的进口连接，所述板框压滤机的污泥出口与成品污泥储罐连接；所述板框压滤机的分离液出口通过加压泵与所述闪蒸罐的液体进口连接，所述闪蒸罐的液体出口与重金属处理单元的进口连接，所述重金属处理单元的出口通过加压泵与所述列管换热器的第二换热端的进口连接，所述列管换热器的第二换热端的出口与所述混合罐的液体进口连接。
2.如权利要求1所述的一种节能型污泥湿式氧化装置，其特征在于：还包括制氧设备，所述制氧设备的出口与换热器的第一换热端的进口连接，所述换热器的第一换热端的出口与所述氧化反应器的气体进口连接，所述氧化反应器的气体出口与所述换热器的第二换热端的进口连接，所述换热器的第二换热端的出口与所述预处理器的气体进口连接。
3.如权利要求1所述的一种节能型污泥湿式氧化装置，其特征在于：所述重金属处理单元的出口还与所述预处理器连接。
4.如权利要求1所述的一种节能型污泥湿式氧化装置，其特征在于：所述重金属处理单元的出口还与分离液储罐的进口连接。
5.如权利要求1所述的一种节能型污泥湿式氧化装置，其特征在于：所述闪蒸罐的气体出口与所述预处理器连接。
6.一种基于如权利要求1至5任一项所述的节能型污泥湿式氧化装置而实施的节能型污泥湿式氧化方法，包括以下步骤：
1)位于污泥储罐中的原料污泥通过计量泵输送至预处理器中进行配制；
2)经过配制后的污泥经过盘管换热器加热后，进入混合罐与被列管换热器加热的分离液混合；
3)混合后的污泥经过电磁加热器加热后，进入氧化反应器进行氧化反应；
4)氧化后的污泥进入列管换热器加热分离液后，再进入盘管换热器加热经过配制后的污泥；
5)经过换热后的污泥输送至闪蒸罐进行减压；
6)减压后的污泥输送至板框压滤机进行固液分离处理，分离后的污泥输送至成品污泥储罐，分离出的分离液先输送至闪蒸罐减压，然后在重金属处理单元进行处理，再输送至列管换热器。
7.如权利要求6所述的节能型污泥湿式氧化方法，其特征在于：经过重金属处理单元处理后的分离液，其中的一部分输送至预处理器中与来自氧化反应器的氧气、来自闪蒸罐的蒸汽共同参与原料污泥的配制，配制温度控制在50～80℃，参与配制的分离液的量不超过原料污泥的45％。
8.如权利要求6所述的节能型污泥湿式氧化方法，其特征在于：所述步骤2)中，经过盘管加热器加热后的污泥温度控制在110～130℃。
9.如权利要求6所述的节能型污泥湿式氧化方法，其特征在于：所述步骤2)中，在混合罐中污泥与来自列管换热器的分离液混合后，温度控制在125～150℃。
10.如权利要求6所述的节能型污泥湿式氧化方法，其特征在于：所述步骤4)中，经过列管换热器加热后的分离液的温度，与污泥进入到列管换热器参与换热之前的初始温度之间的温度差低于20℃。
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