CN111517443A - 一种热水解-催化湿式氧化技术联合处理剩余污泥系统及工艺 - Google Patents

一种热水解-催化湿式氧化技术联合处理剩余污泥系统及工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种热水解‑催化湿式氧化技术联合处理剩余污泥工艺，包括如下步骤：步骤一、预处理后的污泥经第一换热器和预热器输送至预反应器进行热水解，细胞裂解后的废水进行初步的湿式氧化反应；步骤二、预反应器出口的浆料进入过滤装置，残渣经闪蒸后进入滤渣挤压装置，闪蒸产生的蒸汽送至污泥储罐；步骤三、过滤后的废水进入废水储罐，由高压泵输出，与空气压缩机输入的空气混合后，经第二换热器后进入催化反应塔，反应后的汽水混合物流经第二换热器、第一换热器与进料泥浆热交换后在气液分离器分离。本发明还公开了一种热水解‑催化湿式氧化技术联合处理剩余污泥系统。本发明的工艺连续运行，能量充分回收利用，处理效率高，节能环保。

Description

一种热水解-催化湿式氧化技术联合处理剩余污泥系统及 工艺
技术领域
本发明属于污泥处理技术领域，具体地说，是关于一种热水解-催化湿式氧化技术联合处理剩余污泥系统及工艺。
背景技术
随着污水处理的快速发展，近年来我国污泥产生总量迅速增长，预计到2020年剩余污泥产量将突破6000万吨，我国污水处理厂总监生规模进今后相当长的一段时间内将继续保持高速增长。
剩余污泥“预处理-干化-焚烧”是目前应用比较广泛的处理工艺，未经过干化的污泥无法直接焚烧，能耗上也极不经济。以焚烧为核心的污泥处理方法是最彻底的污泥处理方法之一，它能使有机物全部碳化，杀死病原体，可最大限度减少污泥体积。缺点在于处理设施投资大，80％含水量的湿污泥焚烧处理费用140-250元/吨，设备维护成本高，而且因为焚烧温度为800-1200℃，会产生致癌物二噁英。
在1970年，有报道指出热水解作为剩余污泥的预处理方法，污泥处理温度范围在150-220℃，热水解后产生的废水COD在0.5-5万mg/L之间，因此提出“热水解-厌氧消化”处理工艺。比如威立雅公司提出的BioThelys污泥处理工艺，污泥经过“热水解 -厌氧消化”处理后离心脱水，得到固含量为40-50％的泥饼，大大减少了污泥体积。但是由于“热水解-厌氧消化”工艺在间歇式高压搅拌釜内进行，剩余污泥加热过程消耗大量热能；热水解后废水需要冷却到50-60℃进行高温厌氧处理，又需要大量冷却水。因此，有必要加以改进。
发明内容
为了解决传统剩余污泥处理工艺存在的不足，本发明的第一目的在于提供一种可连续运行的热水解-催化湿式氧化技术联合处理剩余污泥工艺。本发明的第二个目的在于提供一种可连续运行的热水解-催化湿式氧化技术联合处理剩余污泥系统。
为了达到上述目的，本发明提供了如下的技术方案：
作为本发明的第一个方面，一种热水解-催化湿式氧化技术联合处理剩余污泥工艺，该工艺包括以下步骤:
步骤一、热水解工段：包括污泥预处理设备、第一换热器、预热器和预反应器，污泥泥浆预处理后经第一换热器和预热器输送至预反应器，在预反应器中进行热水解，细胞裂解后的废水进行初步的湿式氧化反应；
步骤二、过滤工段：预反应器出口的浆料进入过滤装置，过滤后的残渣经过闪蒸器闪蒸后进入滤渣挤压装置，闪蒸产生的蒸汽经循环压缩机至污泥储罐，以预热泥浆；其中，滤渣进入闪蒸器，所含水分闪蒸后可产生100-140℃水蒸气，滤渣经滤渣挤压装置后出料，出料的渣料满足GB/T23486-2009《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》，可作为有机肥基；
步骤三、催化湿试氧化工段：过滤后的废水进入废水储罐，由高压泵输出，与空气压缩机输入的空气混合后，经第二换热器换热后进入催化反应塔进行催化湿式氧化处理，反应后的汽水混合物流经第二换热器、第一换热器、污泥预处理设备与进料泥浆热交换后在气液分离器分离。
根据本发明，在热水解工段中，污泥预处理设备包括污泥储罐和加热搅拌釜，污泥处理时，污泥储罐的污泥被稀释至固含量为4-16％，在污泥储罐内剧烈搅拌，形成泥浆；泥浆经加热搅拌釜换热和加热，温度升高到80-120℃，用于杀死剩余污泥中的活性细胞，降低粘性，提高泥浆的流动性；泥浆预处理后经第一换热器和预热器加热至180-200℃，在预反应器中发生热水解反应；热水解过程加入空气与水解后的废水进行初步的湿式氧化反应，分解硫醇和硫醚等具有恶臭的组分。
根据本发明，在热水解工段中，泥浆预处理时，在泥浆中加入碱，将泥浆pH值调节至8-10，以提高泥浆预处理效果；和/或，
在泥浆中加入双氧水、次氯酸钠、二氧化氯等氧化剂，以提高泥浆预处理效果；和/或，
在加热搅拌釜上配置微波和超声波发生器，以提高泥浆预处理效果。
根据本发明，在催化湿式氧化工段中，废水储罐中的废水经高压泵和空气压缩机出口的空气混合，经第二换热器，升温至190-210℃，流经装有催化剂的催化反应塔，进行催化湿式氧化处理，去除废水COD并释放反应热，反应后的汽水混合物流经第二换热器、第一换热器、污泥预处理设备与进料泥浆热交换后在气液分离器分离。
根据本发明，在催化湿试氧化工段中：第二换热器和催化反应塔之间还设有加热器，过滤后的废水进入废水储罐，由高压泵输出，与空气压缩机输入的空气混合后，经第二换热器和加热器后，升温至190-240℃，流经装有催化剂的催化反应塔，进行催化湿式氧化处理，去除废水COD并释放反应热，反应后的汽水混合物温度提高15-30℃，反应后的汽水混合物流经第二换热器、第一换热器、污泥预处理设备与进料泥浆热交换后，经冷凝器冷却至常温后在气液分离器分离，尾气经尾气吸收器过滤后排空。
根据本发明，催化反应塔的催化剂为贵金属类催化剂和/或稀土类催化剂。
根据本发明，所述预热器和加热器的加热介质为过热水蒸气和导热油。
作为本发明的第二个方面，一种热水解-催化湿式氧化技术联合处理剩余污泥系统，包括热水解单元、过滤单元和湿式氧化单元，
所述热水解单元包括依次连接的污泥储罐、加热搅拌釜、第一换热器、预热器和预反应器，该热水解单元用于将稀释的污泥预处理后经第一换热器和预热器输送至预反应器，在预反应器中进行热水解，细胞裂解后的废水进行初步的湿式氧化反应；
所述污泥储罐内设有第一热交换管和第一搅拌器，所述加热搅拌釜内设有第二热交换管、加热组件和第二搅拌器，所述第一热交换管的进料端通过管道与第二热交换管的出料端连接，第一热交换管的出料端通过管道与汽水分离器连接；所述第二热交换管的进料端与第一换热器的第三热交换管的出口连接；所述第一换热器的第三热交换管的进口与第二换热器通过管道连接，用于将催化反应塔反应后的汽水混合物依次送至第一换热器、加热搅拌釜和污泥储罐，与进料泥浆进行热交换后在气液分离器分离；
所述过滤单元包括过滤装置和闪蒸器，所述过滤装置与预反应器的出液口连接，所述过滤装置的下方设有闪蒸器，闪蒸器的下方设有滤渣挤压装置，闪蒸器的气体出口通过蒸汽管与污泥储罐连接，用于预热污泥储罐内的泥浆，所述蒸汽管上设有循环压缩机；
所述湿式氧化单元包括废水储罐、第二过滤器、高压泵、空气压缩机、第二换热器和催化反应塔，所述废水储罐的进液端与过滤单元的过滤装置连接，所述废水储罐的出液端依次连接有第二过滤器、高压泵和空气压缩机，空气压缩机与高压泵之间的第一废水管道上旁通连接有第二废水管道，第二废水管道上依次连接有第二换热器和催化反应塔，所述催化反应塔的出液口与第二换热器连接，过滤后的废水进入废水储罐，由高压泵输出，与空气压缩机输入的空气混合后，经第二换热器换热后进入催化反应塔进行催化湿式氧化处理，
所述第二换热器的出液端与热水解单元连接，所述热水解单元与气液分离器连接，催化反应塔反应后的汽水混合物流经第二换热器、热水解单元与进料泥浆热交换后在气液分离器分离。
根据本发明，所述湿式氧化单元还包括加热器，所述加热器设于第二换热器和催化反应塔之间，当催化反应塔的温度需要在230-240℃时，该加热器的设置，可以确保浆料的温度达到所需温度。
进一步的，所述滤渣挤压装置为压滤机或挤压机等。
进一步的，所述过滤装置为过滤机或过滤器，所述过滤机为叠螺脱水机、螺旋挤压机或转鼓过滤机等，所述过滤器为具有反冲洗功能的过滤器，如烛式过滤器。
根据本发明，所述预热器和加热器的加热介质为过热水蒸气、有机溶剂或导热油等。
根据本发明，所述热水解-催化湿式氧化技术联合处理剩余污泥系统还包括冷凝器，所述冷凝器设于污泥储罐和汽水分离器之间，污泥储罐的第一热交换管内的汽水混合物经冷凝器冷却后进入汽水分离器内进行分离，以确保汽水混合物冷却至常温，汽水分离器的末端连接有尾气吸收器。
本发明的热水解-催化湿式氧化技术联合处理剩余污泥系统及工艺，其有益效果：
1、与焚烧法相比，催化氧化技术对反应条件要求相对较低，反应温度180-320℃，反应压力3-15MPa，设备投资适中，运行费用相对较少，具有处理效率高、占地面积小、操作简便、无二次污染等优点，是目前高浓度难降解有机废水处理技术发展方向之一。
2、产生的泥渣该残渣为有机营养土。
3、整个系统密闭连续运行，对外部环境几乎没有影响，能量充分回收利用，处理效率高，节能环保。
说明书附图
图1为本发明的热水解-催化湿式氧化技术联合处理剩余污泥工艺的系统流程示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。
如图1所示，为本发明的一种热水解-催化湿式氧化技术联合处理剩余污泥系统，包括热水解单元10、过滤单元20和湿式氧化单元30。
所述热水解单元10包括依次连接的污泥储罐12、加热搅拌釜13、第一换热器14、预热器15和预反应器11，该热水解单元10用于将稀释的污泥预处理后经第一换热器 14和预热器15输送至预反应器11，在预反应器11中进行热水解，细胞裂解后的废水进行初步的湿式氧化反应。
所述污泥储罐12内设有第一热交换管121和第一搅拌器122，所述加热搅拌釜13内设有第二热交换管131、加热组件132和第二搅拌器133，所述第一换热器14内设有第三热交换管141，所述第一热交换管121的进料端通过管道与第二热交换管131的出料端连接，第一热交换管121的出料端通过管道与汽水分离器40连接；所述第二热交换管131的进料端与第一换热器14的第三热交换管141的出口连接，所述第一换热器 14的第三热交换管141的进口与第二换热器35通过管道连接，用于将催化反应塔反应后的汽水混合物依次送至第一换热器14、加热搅拌釜13和污泥储罐12，与进料泥浆进行热交换后在气液分离器40分离。
所述过滤单元20包括过滤装置21和闪蒸器22，所述过滤装置21与预反应器11 的出液口连接，所述过滤装置21的下方设有闪蒸器22，闪蒸器22的下方设有滤渣挤压装置23，闪蒸器22的气体出口通过蒸汽管24与污泥储罐12连接，用于预热污泥储罐 12内的泥浆，所述蒸汽管23上设有循环压缩机25。
所述湿式氧化单元30包括废水储罐31、第二过滤器32、高压泵33、空气压缩机 34、第二换热器35和催化反应塔36，所述废水储罐31的进液端与过滤单元20的过滤装置21连接，所述废水储罐31的出液端的第一废水管道371上依次设置有第二过滤器 32和高压泵33，该第一废水管道371的末端设有空气压缩机34，空气压缩机34和高压泵33之间的第一废水管道71上旁通连接有第二废水管道372，所述第二废水管道372 上设有所述的第二换热器35和催化反应塔36，所述第二换热器35内设有第四热交换管 350，第二废水管道372与第二换热器35的第四热交换管350连接，第二换热器35的第四热交换管350与催化反应塔36连接，所述催化反应塔36的出液口与第二换热器35 连接，过滤单元过滤后的废水进入废水储罐31，由高压泵33输出，与空气压缩机34 输入的空气混合后，经第二换热器35换热后进入催化反应塔36进行催化湿式氧化处理。
所述第二换热器35的出液端与热水解单元10连接，所述热水解单元10与气液分离器40连接，催化反应塔36反应后的汽水混合物流经第二换热器35、热水解单元10 与进料泥浆热交换后在气液分离器40内分离。
所述湿式氧化单元30还包括加热器38，所述加热器38设于第二换热器35和催化反应塔36之间，当催化反应塔36的温度需要在230-240℃时，该加热器38的设置，当泥浆的固含量较高时，可以通过加热使浆料的温度达到所需温度，从而去除废水COD并释放反应热。
所述过滤装置21为过滤机或过滤器，所述过滤机为叠螺脱水机、螺旋挤压机或转鼓过滤机等，所述过滤器为具有反冲洗功能的过滤器，如烛式过滤器。
所述滤渣挤压装置23为压滤机或挤压机等。
所述预热器15和加热器38的加热介质为过热水蒸气、有机溶剂和导热油。
催化反应塔36的催化剂是采用中国专利文献CN102125842B所述的制备方法制备的催化剂。
所述热水解-催化湿式氧化技术联合处理剩余污泥系统还包括冷凝器50，所述冷凝器50设于污泥储罐12和汽水分离器40之间，污泥储罐12的第一热交换管121内的汽水混合物经冷凝器50冷却后进入汽水分离器40内进行分离，以确保汽水混合物冷却至常温，汽水分离器40的末端连接有尾气吸收器60。
一种热水解-催化湿式氧化技术联合处理剩余污泥工艺，该工艺包括以下步骤:
步骤一、热水解工段：包括污泥预处理设备、第一换热器14、预热器15和预反应器11，污泥泥浆预处理后经第一换热器14和预热器15输送至预反应器11，在预反应器11中进行热水解，细胞裂解后的废水进行初步的湿式氧化反应；
步骤二、过滤工段：预反应器11出口的浆料进入过滤装置21，过滤后的残渣经过闪蒸器22闪蒸后进入滤渣挤压装置23，闪蒸产生的蒸汽经循环压缩机25至污泥储罐 12，以预热泥浆；其中，滤渣进入闪蒸器22，所含水分闪蒸后可产生100-140℃水蒸气，滤渣经滤渣挤压装置23挤压后出料，出料的渣料满足GB/T23486-2009《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》，可作为有机肥基；
步骤三、催化湿试氧化工段：过滤后的废水进入废水储罐31，由高压泵33输出，与空气压缩机34输入的空气混合后，经第二换热器35换热后进入催化反应塔36进行催化湿式氧化处理，反应后的汽水混合物流经第二换热器35、第一换热器14、污泥预处理设备与进料泥浆热交换后在气液分离器分离。
在热水解工段中，污泥预处理设备包括污泥储罐12和加热搅拌釜13，污泥处理时，污泥储罐12的污泥被稀释至固含量为4-16％，在污泥储罐12内剧烈搅拌，形成泥浆；泥浆预处理是在加热搅拌釜13中进行，加热搅拌釜13中设有第二热交换管131和加热组件132，泥浆经换热和加热，温度升高到80-120℃，用于杀死剩余污泥中的活性细胞，降低粘性，提高泥浆的流动性；泥浆预处理后经第一换热器14和预热器15加热至 180-200℃，在预反应器11中发生热水解反应，停留时间0.5-1h；热水解过程加入空气与水解后的废水进行初步的湿式氧化反应，分解硫醇和硫醚等具有恶臭的组分。
在热水解工段中，泥浆预处理时，在泥浆中加入碱，将泥浆pH值调节至8-10，可以提高泥浆预处理效果；在泥浆中加入双氧水、次氯酸钠、二氧化氯等氧化剂，可以提高泥浆预处理效果；在加热搅拌釜上配置微波和超声波发生器，可以提高泥浆预处理效果。
在过滤工段中，过滤后的残渣经过闪蒸器22闪蒸后，所含水分闪蒸后产生 100-140℃水蒸气，经循环压缩机31通入污泥储罐12以预热泥浆。
在催化湿式氧化工段中，废水储罐31中的废水经高压泵33和空气压缩机34出口的空气混合，经第二换热器35换热，升温至190-210℃，流经装有催化剂的催化反应塔 36，进行催化湿式氧化处理，去除废水COD并释放反应热，反应后的汽水混合物流经第二换热器35、第一换热器14、污泥预处理设备与进料泥浆热交换后在气液分离器分离。
在催化湿试氧化工段中：第二换热器35和催化反应塔36之间还设有加热器38，过滤后的废水进入废水储罐31，由高压泵33输出，与空气压缩机34输入的空气混合后，经第二换热器35换热和加热器38加热后，升温至190-240℃，进入装有催化剂的催化反应塔36进行催化湿式氧化处理，去除废水COD并释放反应热，反应后的汽水混合物流经第二换热器35、第一换热器14、污泥预处理设备与进料泥浆热交换后在气液分离器分离。
在催化湿式氧化工段中，催化反应塔36内反应后的汽水混合物温度提高15-30℃，流经第二换热器35、第一换热器14、污泥预处理设备与进料泥浆热交换后，经冷凝器 50冷却至常温后在气液分离器分离，尾气经尾气吸收器60过滤后排空。
在催化湿式氧化工段中，催化反应塔的催化剂为贵金属类催化剂和/或稀土类催化剂，可以通过市售获得。在催化湿式氧化工段中，催化反应塔的催化剂优选为中国专利文献CN102125842B所述的制备方法制备的贵金属催化剂。
所述预热器15和加热器38的加热介质为过热水蒸气和导热油。
实施例1
将含水量75-80％的污泥稀释为含水量96％的泥浆，在污泥储罐12中剧烈搅拌，用泥浆泵输入4个串联的污泥预处理的加热搅拌釜13，加热搅拌釜13加热到80℃；接着，加热搅拌釜13内的泥浆流经第一换热器14和预热器15，泥浆加热至200℃；接着，泥浆进入预反应器11进行热水解反应。同时在预反应器11中加入湿式氧化所需空气量的 20％，与细胞裂解后的废水进行初步的湿式氧化反应，分解具有恶臭的硫醇和硫醚。
预反应器11出口的浆料进入2个转鼓过滤机，打开卸料阀出料。由于压力降低，残渣内所含水分会发生闪蒸现象，将闪蒸出的100-140℃水蒸气通入污泥储罐12，用于预热污泥储罐12内的泥浆。热水解后的污泥固含量减量30％，残渣进入螺旋挤压机，出料，过滤后的废水进入废水储罐31。
废水储罐31中的废水经高压泵33(如柱塞泵等)和空气压缩机34出口的空气混合，流经第二换热器35加热至205-210℃，无需加热器加热，进入装有催化剂的催化反应塔 36，进行催化湿式氧化处理，去除废水COD去除并释放反应热，汽水混合物温度提升 15-25℃。催化反应塔36中装填自制的陶瓷-活性炭基湿式氧化催化剂(该催化剂是采用中国专利文献CN102125842B所述的制备方法制备的贵金属铂催化剂)，处理后废水 COD为400-1000mg/L，可生化性>0.5。反应后的汽水混合物流经第二换热器35和第一换热器14预热进口的物料，并流经加热搅拌釜13和污泥储罐12，再流经气液分离器 40分离，尾气经尾气吸收器60过滤后排空，废水排到生化系统或膜过滤系统处理达标后排放。
实施例2
将含水量75-80％的污泥稀释为含水量92％的泥浆，在污泥储罐12上安装超声波发生器，剧烈搅拌污泥形成泥浆，用泥浆泵输入4个串联的加热搅拌釜13，加热到100℃，流经第一换热器14和预热器15加热至190℃，进入预反应器11进行热水解反应。同时在预反应器11中加入空气与细胞裂解后的废水进行初步的湿式氧化反应，分解具有恶臭的硫醇和硫醚。
预反应器11出口的浆料进入3个串联烛式过滤器，内残渣堆积到一定程度，关闭进水口，打开卸料阀出料。由于压力降低，残渣内所含水分会发生闪蒸现象，将闪蒸出的100-140℃水蒸气通入污泥储罐12，预热。热水解后污泥固含量减量35％，残渣进入螺旋挤压机，出料，过滤后的废水进入废水储罐31。
废水储罐31中的废水经高压泵33和空气压缩机34出口的空气混合，流经第二换热器35加热至200-210℃，无需加热器加热，进入装有催化剂的催化反应塔36，进行催化湿式氧化处理，去除废水COD去除并释放反应热，汽水混合物温度提升20-25℃。催化反应塔中装填自制的陶瓷-活性炭基湿式氧化催化剂(该催化剂是采用中国专利文献CN102125842B所述的制备方法制备的贵金属钌催化剂)，处理后废水COD为600-1200 mg/L，可生化性>0.5。反应后的汽水混合物流经第二换热器35和第一换热器14预热进口的物料，并流经加热搅拌釜13和污泥储罐12，经冷凝器50冷却至常温后在气液分离器40分离，尾气经尾气吸收器60过滤后排空，废水排到生化系统或膜过滤系统处理达标后排放。
实施例3
将含水量75-80％的污泥稀释为含水量88％的泥浆，pH值调节到10，在污泥储罐12中剧烈搅拌，用泥浆泵输入，4个串联的加热搅拌釜，加热到120℃，流经第一换热器 14加热至180℃，无需预热器加热，进入预反应器进行热水解反应。同时在预反应器11 中加入空气，与细胞裂解后的废水进行初步的湿式氧化反应，分解具有恶臭的硫醇和硫醚。
预反应器11出口的浆料进入4个串联反冲洗过滤器，内残渣堆积到一定程度，关闭进水口，打开卸料阀出料。由于压力降低，残渣内所含水分会发生闪蒸现象，将闪蒸出的100-140℃水蒸气通入污泥储罐，预热。热水解后污泥固含量减量40％，残渣进入螺旋挤压机，出料，过滤后的废水进入废水储罐31。
废水储罐31中的废水经高压泵33和空气压缩机34出口的空气混合，流经第二换热器35和加热器38加热至230-240℃，进入装有催化剂的催化反应塔36，进行催化湿式氧化处理，去除废水COD去除并释放反应热，汽水混合物温度提升25-30℃。装置中装填自制的陶瓷-活性炭基湿式氧化催化剂(该催化剂是采用中国专利文献 CN102125842B所述的制备方法制备的贵金属钯催化剂)，处理后的废水COD为600-1500 mg/L，可生化性>0.5。反应后的汽水混合物流经第二换热器35和第一换热器14预热进口的物料，并流经加热搅拌釜13和污泥储罐12，经冷凝器50冷却至常温后在气液分离器分离，尾气经尾气吸收器过滤后排空，废水排到生化系统或膜过滤系统处理达标后排放。
应当说明，加热搅拌釜、过滤装置的数量，可以根据系统每小时的处理量来进行调整。另外，本发明的剩余污泥处理系统，启动时，可以通过配置加热器或外加热源等，对催化反应塔进行加热，使催化反应塔内的温度达到湿式氧化反应所需的温度条件。当系统运行一段时间后，催化反应塔内反应后的汽水混合物的温度经第二换热器换热后，送至热水解单元的第一换热器、加热搅拌釜和污泥储罐，使热水解单元和湿式氧化单元的温度达到所需要的温度，系统内可以不用再使用加热器或外加热源。
综上所述，采用本发明的剩余污泥处理工艺，其污泥热水解后产生含有高浓度有机物的废水，经过催化湿式氧化工艺处理后，释放出大量的反应热，经过换热提供热量给热水解工段，高效的利用余热，极大地降低了运行成本。本发明的污泥处理工艺可以有效解决目前传统工艺投资大、占地面积广、能耗高、处理费用高、操作复杂、有很多二次污染产生等缺点，具有投资成本和运行费用低、处理效率高、占地面积小、操作简便、无臭味散发和无二次污染等优点。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰。这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种热水解-催化湿式氧化技术联合处理剩余污泥工艺，其特征在于，包括如下步骤:
步骤一、热水解工段：包括污泥预处理设备、第一换热器、预热器和预反应器，污泥泥浆预处理后经第一换热器和预热器输送至预反应器，在预反应器中进行热水解，细胞裂解后的废水进行初步的湿式氧化反应；
步骤二、过滤工段：预反应器出口的浆料进入过滤装置，过滤后的残渣经过闪蒸器闪蒸后进入滤渣挤压装置，闪蒸产生的蒸汽经循环压缩机至污泥储罐；
步骤三、催化湿试氧化工段：过滤后的废水进入废水储罐，由高压泵输出，与空气压缩机输入的空气混合后，经第二换热器换热后进入催化反应塔进行催化湿式氧化处理，反应后的汽水混合物流经第二换热器、第一换热器、污泥预处理设备与进料泥浆热交换后在气液分离器内分离。
2.如权利要求1所述的热水解-催化湿式氧化技术联合处理剩余污泥工艺，其特征在于，在热水解工段中，污泥预处理设备包括污泥储罐和加热搅拌釜，污泥预处理时，污泥储罐的污泥被稀释至固含量为4-16％，在污泥储罐内剧烈搅拌，形成泥浆；泥浆经加热搅拌釜加热和换热后，温度升高到80-120℃；泥浆预处理后经第一换热器和预热器加热至180-200℃，在预反应器中发生热水解反应，热水解过程中往预反应器中加入空气与水解后的废水进行初步的湿式氧化反应。
3.如权利要求1或2所述的热水解-催化湿式氧化技术联合处理剩余污泥工艺，其特征在于，泥浆预处理时加入碱，将泥浆pH值调节至8～10；和/或，
在泥浆中加入双氧水、次氯酸钠或二氧化氯；和/或，
在加热搅拌釜中配置微波和超声波发生器。
4.如权利要求1所述的热水解-催化湿式氧化技术联合处理剩余污泥工艺，其特征在于，在催化湿式氧化工段中，废水储罐中的废水经高压泵和空气压缩机出口的空气混合，经第二换热器，升温至190-210℃，流经装有催化剂的催化反应塔，进行催化湿式氧化处理，去除废水COD并释放反应热，反应后的汽水混合物流经第二换热器、第一换热器、污泥预处理设备与进料泥浆热交换后在气液分离器分离。
5.如权利要求1所述的热水解-催化湿式氧化技术联合处理剩余污泥工艺，其特征在于，在催化湿试氧化工段中：第二换热器和催化反应塔之间还设有加热器，过滤后的废水进入废水储罐，由高压泵输出，与空气压缩机输入的空气混合后，经第二换热器和加热器后，升温至190-240℃，流经装有催化剂的催化反应塔，进行催化湿式氧化处理，去除废水COD并释放反应热，反应后的汽水混合物温度提高15-30℃，反应后的汽水混合物流经第二换热器、第一换热器、污泥预处理设备与进料泥浆热交换后，经冷凝器冷却至常温后在气液分离器分离，尾气经尾气吸收器过滤后排空。
6.如权利要求1-5任一项所述的热水解-催化湿式氧化技术联合处理剩余污泥工艺，其特征在于，在催化湿式氧化工段中，催化反应塔的催化剂为贵金属类和/或稀土类催化剂。
7.一种热水解-催化湿式氧化技术联合处理剩余污泥系统，其特征在于，包括热水解单元、过滤单元和湿式氧化单元，
所述热水解单元包括依次连接的污泥储罐、加热搅拌釜、第一换热器、预热器和预反应器，所述污泥储罐内设有第一热交换管，所述加热搅拌釜内设有第二热交换管，所述第一热交换管的进料端与第二热交换管的出料端连接，第一热交换管的出料端与汽水分离器连接；所述第二热交换管的进料端与第一换热器的第三热交换管的出口连接；所述第一换热器的第三热交换管的进口与第二换热器连接；
所述过滤单元包括过滤装置和闪蒸器，所述过滤装置与预反应器的出液口连接，所述过滤装置的下方设有闪蒸器，闪蒸器的下方设有滤渣挤压装置，闪蒸器的气体出口通过蒸汽管与污泥储罐连接；
所述湿式氧化单元包括废水储罐、第二过滤器、高压泵、空气压缩机、第二换热器和催化反应塔，所述废水储罐的进液端与过滤单元的过滤装置连接，所述废水储罐的出液端依次连接有第二过滤器、高压泵和空气压缩机，空气压缩机与高压泵之间的第一废水管道上旁通连接有第二废水管道，第二废水管道上依次连接有第二换热器和催化反应塔，所述催化反应塔的出液口与第二换热器连接，
所述第二换热器的出液端与热水解单元连接，所述热水解单元与气液分离器连接，催化反应塔反应后的汽水混合物流经第二换热器、热水解单元与进料泥浆热交换后在气液分离器分离。
8.如权利要求7所述的热水解-催化湿式氧化技术联合处理剩余污泥系统，其特征在于，所述湿式氧化单元还包括加热器，所述加热器设于第二换热器和催化反应塔之间。
9.如权利要求7或8所述的热水解-催化湿式氧化技术联合处理剩余污泥系统，其特征在于，所述过滤装置为过滤机或过滤器，所述过滤机为叠螺脱水机、螺旋挤压机或转鼓过滤机；所述过滤器为具有反冲洗功能的过滤器；所述预热器和加热器的加热介质为过热水蒸气、有机溶剂或导热油。
10.如权利要求7或8所述的热水解-催化湿式氧化技术联合处理剩余污泥系统，其特征在于，还包括冷凝器，所述冷凝器设于污泥储罐和汽水分离器之间。
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