CN108911455B - 一种基于多相湿式氧化的污泥基物料的制备方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污泥的环保处理领域，特别涉及一种基于多相湿式氧化的污泥基物料的制备方法及设备，所述制备方法包括如下步骤：步骤1：制备污泥浆料；步骤2：加热污泥浆料；步骤3：水解污泥浆料；步骤4：氧化污泥浆料；步骤5：固液分离；制备方法和设备均较简单，通过预先将城市污泥加水搅拌制得污泥浆料，通过喷头将城市污泥喷洒入氧化反应器中进行氧化反应，实现污泥浆料在氧化反应器中的均匀分布，增加城市污泥中的有机物与氧化反应器中的氧气的接触面积，使城市污泥在气相中完全湿式氧化，在饱和蒸气压的作用下进行快速的输送，实现城市污泥的处理过程的无害化和制得的污泥基物料的无害化。

Description

一种基于多相湿式氧化的污泥基物料的制备方法及设备

技术领域

本发明涉及污泥的环保处理领域，特别涉及一种基于多相湿式氧化的污泥基物料的制备方法及设备。

背景技术

城市生活污水处理厂在污水处理过程中会产生大量的城市污泥，城市污泥中含有大量的微生物、腐殖质和纤维素，并含有大量病原菌、寄生虫卵以及各种重金属和难以降解的有毒有害及致癌物质，城市污泥直接进行排放会给环境造成较大的污染，所以现有城市污泥一般通过各种干化技术处理后，进行焚烧、填埋，使对城市污泥进行减量化处理，但是，城市污泥中富含的有机物和颗粒均匀的无机物在减量化处理过程中并未得到有效利用，造成资源浪费。

随着技术的发展和污泥资源化的探索，目前的厌氧消化、碳化、好氧堆肥发酵、热水解、湿式氧化等处理方式，为城市污泥提供了的资源化利用的途径，但是，由于目前城市污泥的资源化处理过程对处理环境的温度、压力等条件要求较高、运行较复杂、对资源化处理的设备要求也较高，不容易达到符合要求的处理环境，导致无法完全实现城市污泥的减量化、无害化和稳定化的处理要求，使处理后的城市污泥中有害物质处理不彻底，且处理过程复杂，不利于城市污泥的资源化利用的推广利用。

综上所述，目前亟需要一种技术方案，解决现有城市污泥资源化处理过程无法完全实现城市污泥的减量化、无害化和稳定化的处理要求，使处理后的城市污泥中有害物质处理不彻底，且处理过程复杂，不利于城市污泥的资源化利用的推广利用的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有城市污泥资源化处理过程无法完全实现城市污泥的减量化、无害化和稳定化的处理要求，使处理后的城市污泥中有害物质处理不彻底，且处理过程复杂，不利于城市污泥的资源化利用的推广利用的技术问题，提供了一种基于多相湿式氧化的污泥基物料的制备方法及设备。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于多相湿式氧化的污泥基物料的制备方法，具体包括如下步骤：步骤1：制备污泥浆料：混合城市污泥和水，搅拌均匀制得污泥浆料，所述污泥浆料的含水率为87%-99%；步骤2：加热污泥浆料：加热步骤1制得污泥浆料，加热后的污泥浆料的温度为180℃-300℃；步骤3：水解污泥浆料：将步骤2加热后的污泥浆料保温水解，保温时间15-60min；步骤4：氧化污泥浆料：将步骤3水解后的污泥浆料通过喷头喷洒入氧化反应器中进行氧化，所述氧化反应器中充装有氧气；步骤5：固液分离：收集步骤4氧化后的污泥浆料，去除多余水分后得到固体污泥基物料，所述固体污泥基物料的含水率为30%-50%。

本发明的一种基于多相湿式氧化的污泥基物料的制备方法，预先将城市污泥加水搅拌制得污泥浆料，使污泥具有较好的流动性，方便城市污泥在封闭环境下顺利的进行氧化过程，使得从城市污泥至污泥基物料的制备过程不会产生污染，使该方法的城市污泥的处理过程具有无害稳定的特点，同时，具有较好的流动性的高温污泥浆料通过喷头喷洒入氧化反应器中进行氧化反应，污泥浆料在喷头的作用下分散，实现污泥浆料在氧化反应器中的均匀分布，增加城市污泥中的有机物与氧化反应器中的氧气的接触面积，物质的传递和有机物与氧气的接触问题不再是限制湿式氧化效率的问题，使城市污泥中的有机物充分氧化，且氧化效率较高，充分去除城市污泥中的病毒病菌、寄生虫等有害生物，使制得的污泥基物料具有无害化的特点，可用于造纸、建材、农业材料、土壤改良、堆肥添加料等各种用途，适用范围较广。

优选的，步骤1通过搅拌的方式混合城市污泥和水，可减小或者去除城市污泥中的大纤维物质，使制得的污泥浆料质地均匀，能较容易的通过管道输送，并顺利的通过喷头均匀的喷洒入氧化反应器中，有利于城市污泥氧化过程的顺利进行，并加速氧化过程的进行，同时，制得的污泥浆料含水率较高，具有较好的流动性，有利于避免污泥浆料在加热过程中由于水分散失而导致污泥浆料干化而影响氧化过程的顺利进行。

优选的，步骤2和步骤3使污泥浆料保持较高的温度，污泥浆料中的病毒病菌、寄生虫等有害生物在高温状态下充分杀灭，也加速有机物的氧化过程，并通过高温使得污泥浆料在自身水解氧化的过程中产生压力值较高的水解饱和蒸气压，使污泥浆料在自身水解饱和蒸气压的作用下进行快速的输送。

优选的，步骤4通过采用喷头将污泥浆料喷洒入氧化反应器中进行氧化，使污泥浆料形成若干的污泥液滴，在气相中与氧气充分接触，氧化较彻底，进一步的方便制得无害化的污泥基物料。

作为优选，步骤2中采用电磁加热和/或微波加热。采用电磁加热和/或微波加热的方式，较方便的实现污泥浆料与加热源之间的热交换，方便将污泥浆料加热并维持在较高的温度。

作为优选，步骤3保温后的污泥浆料的温度为180℃-300℃。将污泥浆料加热到较高温度，使得污泥浆料中的胶体、胞外聚合物、大分子有机物等得到充分水解，产生较多的水分，优选步骤3在密封环境下进行，使在步骤3的温度和时间条件下，在密封环境产生具有一定压强的饱和蒸气压，当保温用容器与氧化反应器连通时，污泥浆料在饱和蒸气压的压力作用下进入氧化反应器中，有利于通过污泥浆料的自身水解饱和蒸气压驱动污泥浆料通过喷头喷洒到氧化反应器内，使污泥浆料形成污泥液滴与氧化反应器中的氧气充分接触，并减少输送污泥浆料所耗费的能源，使污泥基物料的制备更经济环保。

作为优选，所述氧化反应器中的氧气浓度大于80%，氧气压力0.01MPa-2.0MPa。氧化反应器中的高浓度氧气使污泥浆料喷洒形成的污泥液滴与氧气充分接触，氧化较充分彻底，进一步使快速稳定的制得无害化的污泥基物料。

作为优选，所述喷头为螺旋喷头。采用螺旋喷头喷洒污泥浆料，避免污泥浆料堵塞喷头，保证污泥浆料的顺利喷洒，同时，通过螺旋喷头将污泥浆料与连续变小的螺旋面相切和碰撞后，变成直径较小的雾状，增加污泥浆料与氧化反应器中的高浓度氧气的接触面积和接触时间，使污泥浆料充分快速的进行氧化反应。

作为优选，所述氧化反应器内设置有至少一个阻拦网，所述喷头朝向所述阻拦网喷洒污泥浆料，使污泥浆料附着在所述阻拦网上，形成若干污泥液滴。通过设置阻拦网，使通过喷头喷洒入氧化反应器中的污泥浆料在阻拦网上形成若干污泥液滴，使污泥浆料呈液滴状的停留在阻拦网上，增加污泥浆料与氧化反应器中氧气的接触时间，进一步使污泥浆料在气相中湿式氧化过程更彻底，制得无害化的污泥基物料。

作为优选，所述污泥液滴的直径为20μm-300μm。可通过控制污泥浆料的输送压力和喷头的型号调整形成的污泥液滴的尺寸大小，进一步方便污泥浆料的气相中的湿式氧化过程的进行。

作为优选，步骤5中所述固液分离方式包括过滤、离心、板框压滤中的至少一种。根据制备条件采用适宜的固液分离方式去除经氧化后的污泥浆料中的水分，使制得具有适宜含水率方便使用的污泥基物料，分离得到的液体可回到污水厂或另设水处理设备进行处理达标后再进行排放。

一种基于多相湿式氧化的污泥基物料的制备设备，包括依次通过管道连通的搅拌装置、加热装置、水解装置、氧化反应器和固液分离装置，所述搅拌装置用于制备可流动的污泥浆料，污泥浆料通过喷头喷洒入氧化反应器中进行氧化。

本发明的一种基于多相湿式氧化的污泥基物料的制备设备，通过采用管道连通的各个装置，使城市污泥沿管道输送依步骤进行处理，避免城市污泥处理过程中产生有毒有害气体，实现城市污泥的处理过程的无害化，同时，由于污泥浆料通过喷头喷洒入氧化反应器中进行氧化，使城市污泥在气相中进行湿式氧化，液滴状的污泥浆料与氧气充分接触，其中的有机物与氧气充分接触，氧化较彻底，使制得的污泥基物料无害化。

作为优选，所述氧化反应器连接有空分制氧机，所述空分制氧机为所述氧化反应器提供氧气。采用空分制氧机实时为氧化反应器内提供氧气，较容易的维持氧化反应器中的高浓度、并具有一定压力的氧气，方便污泥浆料中的有机物充分氧化。

作为优选，所述搅拌装置和加热装置之间的管道上设置有输送泵和单向阀，所述水解装置和氧化反应器之间的管道上设置有用于控制管道导通和/或截断的阀门。设置输送泵和单向阀，使搅拌均匀后制得的污泥浆料顺利的进入加热装置内进行加热处理，并受单向阀和阀门的作用，将污泥浆料被封闭在加热装置和水解装置内，在密闭加热的过程中，污泥浆料中的水分不断的蒸发，形成具有一定的压强的饱和蒸气压，并随加热温度的增加饱和蒸汽压增加，有利于将污泥浆料输送入水解装置中进行保温水解，提高用于输送污泥浆料的水解饱和蒸气压，使当阀门开启时，通过污泥浆料的自身水解饱和蒸气压输送污泥浆料通过喷头喷洒入氧化反应器内，使污泥浆料中的有机物被氧化较彻底，同时，因为城市污泥中的胶体、胞外聚合物、大分子有机物等得到充分水解，保证了后续氧化过程的快速进行。

作为优选，所述氧化反应器包括至少一个反应罐，所述反应罐顶部通过输气管道与搅拌装置连通，底部通过出料管道与固液分离装置连通，所述反应罐内侧设置有至少一个与水解装置连通的喷头。通过设置反应罐并将反应罐通过输气管道与搅拌装置连通，使得反应罐内污泥浆料产生的高温蒸汽通过输气管道进入搅拌装置内，不仅增加搅拌装置内的水分，方便污泥浆料的制备，而且使得高温蒸汽预加热城市污泥，使进入加热装置的污泥浆料已经具有一定的温度，减少加热资源的浪费，节约能源，同时，将反应罐底部与固液分离装置通过出料管道连通，使得氧化反应器内与氧气充分接触氧化后的污泥浆料在水分蒸发后受自身重力落入到反应罐底部统一沿出料管道输送入固液分离装置进行干化处理，方便污泥浆料的收集和输送。

作为优选，所述反应罐内设置有阻拦网，所述阻拦网上设置有若干通孔，所述喷头朝向所述阻拦网喷洒污泥浆料，使污泥浆料呈液滴状的附着在所述阻拦网上，形成若干污泥液滴。在反应罐内设置阻拦网，由于从喷头中喷洒出的污泥浆料具有较多的水分，容易附着在阻拦网上，并聚集成具有一定尺寸的污泥液滴，方便污泥浆料能停留在阻拦网上与氧化反应器中的氧气充分接触，延长污泥浆料中有机物与氧气的接触时间，使氧化过程进行更彻底。

作为优选，所述喷头由下往上朝向所述阻拦网喷洒污泥。采用喷头由下往上的喷洒污泥浆料，进一步增加从喷头中喷洒出的污泥浆料在反应罐中停留的时间，使氧化过程进行更彻底，制得无害化的污泥基物料。

作为优选，所述通孔直径为5-20mm。阻拦网上的通孔孔径较大，一方面有利于部分污泥浆料在冲击阻拦网时从通孔中穿过，并停留在阻拦网上，另一方面也避免阻拦网被污泥中的小纤维堵塞，且不会影响氧化反应器内氧气的正常流动。

作为优选，当反应罐的数量为两个或两个以上时，相邻反应罐之间通过管道连通，沿物料的输送方向，相邻反应罐内氧气压力逐级递减，每一个反应罐内均设置有所述喷头和阻拦网。将反应罐内氧气压力设置为逐级递减，有利于喷头和其他装置的正常工作，使该结构的设备使用寿命较长，同时，使污泥浆料在不断的降温降压过程中，经过不同的温度和压力的环境，实现城市污泥的气相氧化过程，使氧化过程进行更彻底。

作为优选，沿物料输送方向的最后一个反应罐内为大气压。将物料输送方向的最后一个反应罐内压力设置为大气压，方便在最后一个反应罐中进行污泥浆料的收集，使方便进行集中的固液分离处理，方便污泥基物料的制备。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的一种基于多相湿式氧化的污泥基物料的制备方法的有益效果是：

1、预先将城市污泥加水搅拌制得污泥浆料，使污泥具有较好的流动性，同时难氧化有机物充分水解，促进了城市污泥后续的氧化过程，使该方法的城市污泥的处理过程具有快速反应的特点；

2、通过喷头将城市污泥喷洒入氧化反应器中进行氧化反应，实现污泥浆料在氧化反应器中的均匀分布，增加城市污泥中的有机物与氧化反应器中的氧气的接触面积，使城市污泥中的有机物充分氧化，且氧化效率较高，充分去除城市污泥中的病毒病菌、寄生虫等有害生物，使制得的污泥基物料具有无害化的特点；

3、通过搅拌的方式混合城市污泥和水，可减小或者去除城市污泥中的大纤维物质，使制得的污泥浆料质地均匀，能较容易的通过管道输送，并顺利的通过喷头均匀的喷洒入氧化反应器中，有利于城市污泥氧化过程的顺利进行，并加速氧化过程的进行，避免污泥浆料在加热过程中由于水分散失而导致污泥浆料干化而影响氧化过程的顺利进行。

4、通过高温使污泥浆料在自身水解氧化的过程中产生压力值较高的水解饱和蒸气压，使污泥浆料在自身水解饱和蒸气压的作用下进行快速的输送，节约资源。

本发明的一种基于多相湿式氧化的污泥基物料的制备设备的有益效果是：

1、通过采用管道连通的各个装置，使城市污泥沿管道输送依步骤进行处理，避免城市污泥处理过程中产生有毒有害气体，实现城市污泥的处理过程的无害化；

2、通过喷头将污泥浆料喷洒入氧化反应器中进行氧化，使城市污泥在气相中进行湿式氧化，液滴状的污泥浆料与氧气充分接触，其中的有机物与氧气充分接触，氧化较彻底，使制得的污泥基物料无害化。

附图说明

图1是本发明的一种基于多相湿式氧化的污泥基物料的制备方法的流程示意图；

图2是本发明的一种基于多相湿式氧化的污泥基物料的制备设备的结构示意图；

图3是实施例6的一种基于多相湿式氧化的污泥基物料的制备设备的结构示意图；

图4是本发明中所述阻拦网的结构示意图。

附图标记

1-搅拌装置，2-加热装置，3-水解装置，4-氧化反应器，41-反应罐，42-输气管道，43-出料管道，5-固液分离装置，6-管道，61-输送泵，62-单向阀，63-阀门，7-阻拦网，71-通孔，8-空分制氧机，9-喷头。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1所示，一种基于多相湿式氧化的污泥基物料的制备方法，具体包括如下步骤：步骤1：制备污泥浆料：混合城市污泥和水，搅拌均匀制得污泥浆料，所述污泥浆料的含水率为80%-99%；步骤2：加热污泥浆料：加热步骤1制得污泥浆料，加热后的污泥浆料的温度为180℃-300℃；步骤3：水解污泥浆料：将步骤2加热后的污泥浆料保温水解，保温时间15-60min；步骤4：氧化污泥浆料：将步骤3水解后的污泥浆料通过喷头9喷洒入氧化反应器中进行氧化，所述氧化反应器中充装有氧气；步骤5：固液分离：收集步骤4氧化后的污泥浆料，去除多余水分后得到固体污泥基物料，所述固体污泥基物料的含水率为30%-50%。

本实施例的一种基于多相湿式氧化的污泥基物料的制备方法，预先将城市污泥加水搅拌制得质地均匀、具有较好流动性的污泥浆料，并加热使其具有较高的温度，方便通过管道输送并通过喷头喷洒入氧化反应器中进行湿式氧化反应，使污泥浆料在输送过程中不断进行氧化和水解，方便城市污泥在封闭环境下顺利的进行氧化过程，使得从城市污泥至污泥基物料的制备过程不会产生污染，使该方法的城市污泥的处理过程具有快速反应并无害化的特点，同时，具有较好的流动性的高温污泥浆料通过喷头喷洒入氧化反应器中进行氧化反应，实现污泥浆料在氧化反应器中的均匀分布，增加城市污泥中的有机物与氧化反应器中的氧气的接触面积，使在气相中完成污泥浆料的湿式氧化反应，由于在气相中物质的扩散效果较好，使得污泥浆料中有机物的湿式氧化区别于现有在水中进行的湿式氧化过程，不受氧的溶解度和氧气与有机物的接触面积的限制，提高了湿式氧化反应的效率，减少了氧化时间，充分去除城市污泥中的病毒病菌、寄生虫等有害生物，使制得的污泥基物料具有无害化并稳定的特点，可用于造纸、建材、农业材料、土壤改良、堆肥添加料等各种用途，适用范围较广，另外，可通过将污泥浆料在密闭条件下加热到较高温度，使其自身水分的蒸发和水解产生的水分产生具有一定压力值的饱和蒸气压，使污泥浆料在自身饱和蒸气压的作用下进行快速的输送，减少污泥浆料输送过程耗费的能源。

优选的，采用电磁加热和/或微波加热在输送污泥浆料的管道外对污泥浆料进行热交换加热，实现在封闭状态下对污泥浆料的升温加热，使污泥浆料的处理过程不会产生对环境造成污染，具有无害化和稳定性，同时，在封闭状态下加热污泥浆料容易实现通过污泥浆料受热蒸发和水解产生的蒸汽形成具有一定压强的饱和蒸气压，有利于通过该饱和蒸气压驱动污泥浆料的自动移动，进一步方便污泥浆料的输送。

优选的，所述氧化反应器中的氧气浓度大于80%，氧气压力0.01MPa-2MPa。氧化反应器中的高浓度氧气使污泥浆料喷洒形成的污泥液滴与氧气充分接触，氧化较充分彻底，进一步使快速稳定的制得无害化的污泥基物料，同时，将氧气压力限制在一个较宽的范围，使得容易将氧化反应器内的氧气压力维持在该范围内，方便氧化反应器内污泥浆料的快速氧化。

优选的，所述氧化反应器中的氧气浓度为85%-95%，氧气压力为0.05MPa-1.5MPa。根据污泥浆料的量调整氧化反应器中氧气的浓度和压力，减少制氧过程耗费的资源，使污泥浆料充分氧化，且制备过程经济环保。

优选的，所述氧化反应器中的氧气浓度为86%-91%，氧气压力为0.1MPa-1MPa。

优选的，所述氧化反应器中的氧气浓度为92%-96%。通过提高氧气浓度，使进入被喷头分散进入氧化反应器的污泥浆料与氧气充分接触，充分进行湿式氧化反应，使制得无害化的污泥基物料。

优选的，所述污泥液滴的直径为20μm-300μm。可通过控制污泥浆料的输送压力和喷头的型号调整形成的污泥液滴的尺寸大小，方便污泥浆料在气相中的湿式氧化过程的彻底进行。

优选的，步骤5中所述固液分离方式包括过滤、离心、板框压滤中的至少一种。根据制备条件采用适宜的固液分离方式去除经氧化后的污泥浆料中的水分，使制得具有适宜含水率方便使用的污泥基物料，分离得到的液体可回到污水厂或另设水处理设备进行处理达标后再进行排放，方便污泥基物料的制备。

实施例2

一种基于多相湿式氧化的污泥基物料的制备方法，其制备流程与实施例1相同，区别在于：所述污泥浆料的含水率为95%-99%；步骤3保温后的污泥浆料的温度为180℃-300℃，污泥浆料受饱和蒸气压的压力作用自动进入氧化反应器中。

本实施例的一种基于多相湿式氧化的污泥基物料的制备方法，通过将污泥浆料加热到较高温度，使得污泥浆料中的水分蒸发，且污泥浆料中的胶体、胞外聚合物、大分子有机物等得到充分水解，产生较多的水分，优选步骤3在密封环境下进行，使在步骤3的温度和时间条件下，在密封环境产生具有一定压强的饱和蒸气压，当保温用容器与氧化反应器连通时，污泥浆料在饱和蒸气压的压力作用下进入氧化反应器中，有利于通过污泥浆料的自身水解饱和蒸气压驱动污泥浆料通过喷头喷洒到氧化反应器内，使污泥浆料形成污泥液滴与氧化反应器中的氧气充分接触，并减少输送污泥浆料所耗费的能源，使污泥基物料的制备更经济环保。

优选的，所述污泥浆料的含水率为97%-99%；步骤3保温后的污泥浆料的温度为210℃-300℃。由于保温后的污泥浆料的温度高于步骤2加热污泥浆料的最低加热温度，使得保温时污泥浆料依然得到一个升温的加热过程，进一步促进污泥浆料内有机物的快速氧化，减少污泥基物料的制备时间。

实施例3

一种基于多相湿式氧化的污泥基物料的制备方法，其制备流程与实施例2相同，区别在于：经过步骤1制得的污泥浆料的含水率为96%-98%，经过步骤3保温后的污泥浆料的温度为280℃-300℃。

本实施例的一种基于多相湿式氧化的污泥基物料的制备方法，通过进一步调整污泥浆料的含水率和保温后的温度，优选在密闭空间环境下进行污泥浆料的加热和保温，使在密闭空间环境下形成饱和蒸气压，并通过调整温度，使形成具有不同压强的饱和蒸气压，使该流程的制备方法通过饱和蒸气压自动输送污泥浆料，实现制备方法的经济化，方便减少污泥基物料的制备成本，为城市生活污泥的经济环保处理提供了容易推广利用的途径。

实施例4

如图2-3所示，一种基于多相湿式氧化的污泥基物料的制备设备，包括依次通过管道6连通的搅拌装置1、加热装置2、水解装置3、氧化反应器4和固液分离装置5，所述搅拌装置1用于制备可流动的污泥浆料，污泥浆料通过喷头9喷洒入氧化反应器4中进行氧化。

本实施例的一种基于多相湿式氧化的污泥基物料的制备设备，通过采用管道6连通的各个装置，使城市污泥沿管道6密闭输送，依步骤进行处理，避免城市污泥处理过程中在环境中产生有毒有害气体，实现城市污泥的处理过程的无害化，同时，由于污泥浆料通过喷头9喷洒入氧化反应器4中进行氧化，使城市污泥在气相中进行湿式氧化，与氧气充分接触，其中的有机物与氧气充分接触，氧化较彻底，使制得的污泥基物料无害化，本实施例优选采用预混打浆器作为搅拌装置1使用，使城市污泥和水在预混打浆器中充分搅拌，去除大纤维物质，使制得的污泥浆料质地均匀，较方便的通过管道6进行顺畅的流动输送，优选采用内设盘管输送污泥浆料的加热器，延长污泥浆料在加热器的加热范围内的停留时间，使污泥浆料温度较容易的被加热到较高温度，优选水解装置3采用罐状结构，在水解装置3内设置搅拌机构，使污泥浆料在保温水解过程中不断的翻转，其中的胶体、胞外聚合物、大分子有机物等得到充分水解，也方便产生具有一定压强的饱和蒸气压，方便污泥浆料的输送。

优选的，所述氧化反应器4连接有空分制氧机8，所述空分制氧机8为所述氧化反应器4提供氧气。采用空分制氧机8实时为氧化反应器4内提供氧气，较容易的维持氧化反应器4中的高浓度、并具有一定压力的氧气，方便污泥浆料中的有机物在气相中充分进行湿式氧化。

优选的，所述搅拌装置1和加热装置2之间的管道6上设置有输送泵61和单向阀62，所述水解装置3和氧化反应器4之间的管道6上设置有用于控制管道6导通和/或截断的阀门63。设置输送泵61和单向阀62，使搅拌均匀后制得的污泥浆料顺利的进入加热装置2内进行加热处理，并受单向阀62和阀门63的作用，将污泥浆料封闭在加热装置2和水解装置3内，在密闭加热的过程中，污泥浆料中的水分不断的蒸发，形成具有一定的压强的饱和蒸气压，并随加热温度的增加饱和蒸汽压增加，一方面有利于通过输送泵61将污泥浆料输送入水解装置3中进行保温水解，另一方面提高用于输送污泥浆料的饱和蒸气压，使当阀门63开启时，通过污泥浆料加热产生的饱和蒸气压输送污泥浆料通过喷头9喷洒入氧化反应器4内，使污泥浆料中的有机物被氧化较彻底，同时，也使得城市污泥中的胶体、胞外聚合物、大分子有机物等得到充分水解，保证后续氧化过程的顺利进行。

优选的，所述氧化反应器4包括至少一个反应罐41，所述反应罐41顶部通过输气管道42与搅拌装置1连通，底部通过出料管道43与固液分离装置5连通，所述反应罐41内侧设置有至少一个与水解装置3连通的喷头9。通过设置反应罐41并将反应罐41通过输气管道42与搅拌装置1连通，使得反应罐41内污泥浆料产生的高温蒸汽通过输气管道42进入搅拌装置1内，不仅增加搅拌装置1内的水分，方便污泥浆料的制备，而且使得高温蒸汽预加热城市污泥，使进入加热装置2的污泥浆料已经具有一定的温度，减少加热资源的浪费，节约能源，同时，将反应罐41底部与固液分离装置5通过出料管道43连通，使得氧化反应器4内与氧气充分接触氧化后的污泥浆料在水分蒸发后受自身重力落入到反应罐41底部统一沿出料管道43输送入固液分离装置5进行干化处理，方便污泥浆料的收集和输送。

实施例5

如图2-3所示，本实施例的一种基于多相湿式氧化的污泥基物料的制备设备，结构与实施例5相同，区别在于：所述喷头9为螺旋喷头，所述反应罐41内设置有至少一个阻拦网7，所述阻拦网7上设置有若干通孔71，所述喷头9由下往上朝向所述阻拦网7喷洒污泥，使污泥浆料呈液滴状的附着在所述阻拦网7上，形成若干污泥液滴。

本实施例的一种基于多相湿式氧化的污泥基物料的制备设备，通过在用于连通水解装置3和反应罐41的管道6，位于反应罐41内的一端安装螺旋喷头，避免污泥浆料堵塞喷头9，保证污泥浆料的顺利喷洒，同时，通过螺旋喷头将污泥浆料与螺旋喷头上连续变小的螺旋面相切和碰撞后，变成直径较小的雾状，增加污泥浆料与氧化反应器4中的高浓度氧气的接触面积和接触时间，使污泥浆料充分快速的进行氧化反应，同时，将螺旋喷头采用朝上喷射的方式进行安装，使喷头9由下往上的朝向阻拦网7喷射污泥浆料，由于从喷头9中喷洒出的污泥浆料具有较多的水分，容易附着在阻拦网7上，并聚集成具有一定尺寸的污泥液滴，方便污泥浆料能停留在阻拦网7上与氧化反应器4中的氧气充分接触，并增加污泥浆料在反应罐41中的停留时间，延长污泥浆料中有机物与氧气的接触时间，使氧化过程进行更彻底，并进一步的确保制得无害化的污泥基物料，同时，随着在阻拦板7上的污泥液滴中的水分不断增发，污泥液滴受自身重力影响较容易与阻拦网7脱离连接，掉落到反应罐41底部进行集中收集转移，进一步的方便污泥基物料的制备。

优选的，所述通孔71直径为5-20mm，优选为15mm。阻拦网7上的通孔71孔径较大，一方面有利于部分污泥浆料在冲击阻拦网7时从通孔71中穿过，并停留在阻拦网7上，另一方面也避免阻拦网7被污泥中的小纤维堵塞，且不会影响氧化反应器4内氧气的正常流动。

实施例6

如图2-4所示，本实施例的一种基于多相湿式氧化的污泥基物料的制备设备，结构与实施例5相同，区别在于：包括两个反应罐41，相邻反应罐41之间通过管道6连通，沿物料的输送方向，相邻反应罐41内氧气压力逐级递减，每一个反应罐41内均设置有所述喷头9和阻拦网7。

本实施例的一种基于多相湿式氧化的污泥基物料的制备设备，通过将反应罐41内氧气压力设置为逐级递减，有利于避免喷头9和其他装置的正常工作，使该结构的设备使用寿命较长，同时，使污泥浆料在不断的降温降压过程中，经过不同的温度和压力的环境，实现城市污泥的气相氧化过程，使氧化过程进行更彻底。

优选的，沿物料输送方向的最后一个反应罐41内为大气压。将物料输送方向的最后一个反应罐41内压力设置为大气压，方便在最后一个反应罐41中进行污泥浆料的集中收集，使方便进行集中的固液分离处理，方便污泥基物料的制备。

以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换，而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (1)

1.一种基于多相湿式氧化的污泥基物料的制备设备，其特征在于，包括依次通过管道连通的搅拌装置、加热装置、水解装置、氧化反应器和固液分离装置，所述搅拌装置用于制备可流动的污泥浆料，采用预混打浆器作为搅拌装置使用，采用内设盘管的加热装置输送污泥浆料，采用电磁加热和/或微波加热在输送污泥浆料的管道外对污泥浆料进行热交换加热，加热后的污泥浆料的温度为180℃-300℃，采用罐状结构的水解装置，在水解装置内设置搅拌机构，对加热后的污泥浆料保温水解，保温后的污泥浆料的温度为210℃-300℃，且保温后的污泥浆料的温度高于加热后的污泥浆料的最低加热温度，在密封环境产生具有一定压强的饱和蒸气压，通过污泥浆料的自身水解饱和蒸气压驱动污泥浆料通过喷头喷洒到氧化反应器内，所述氧化反应器连接有空分制氧机，采用空分制氧机实时为氧化反应器内提供氧气，所述搅拌装置和加热装置之间的管道上设置有输送泵和单向阀，所述水解装置和氧化反应器之间的管道上设置有用于控制管道导通和/或截断的阀门，所述氧化反应器包括至少一个反应罐，所述反应罐顶部通过输气管道与搅拌装置连通，使反应罐内污泥浆料产生的高温蒸汽通过输气管道进入搅拌装置内，所述反应罐底部通过出料管道与固液分离装置连通，所述反应罐内设置有阻拦网，所述阻拦网上设置有若干通孔，所述通孔直径为5-20mm，所述喷头为螺旋喷头，污泥浆料与螺旋喷头上连续变小的螺旋面相切和碰撞后，变成雾状，所述喷头由下往上朝向所述阻拦网喷洒污泥浆料，使污泥浆料附着在所述阻拦网上，形成若干污泥液滴，在气相中进行湿式氧化，氧化反应器内与氧气充分接触氧化后的污泥浆料在水分蒸发后受自身重力落入到反应罐底部统一沿出料管道输送入固液分离装置进行干化处理，当反应罐的数量为两个或两个以上时，相邻反应罐之间通过出料管道连通，沿物料的输送方向，相邻反应罐内氧气压力逐级递减，沿物料输送方向的最后一个反应罐内为大气压，每一个反应罐内均设置有所述喷头和阻拦网，污泥浆料在不断的降温降压过程中，经过不同的温度和压力的环境，实现城市污泥的气相氧化过程。