CN112441714A - 一种污泥热水解-湿式氧化耦合处理方法 - Google Patents

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曾旭
姚国栋
赵建夫
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/06—Treatment of sludge; Devices therefor by oxidation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/10—Treatment of sludge; Devices therefor by pyrolysis

Abstract

本发明涉及一种污泥热水解‑湿式氧化耦合处理方法，包括以下步骤：对污泥进行热水解处理；热水解处理后的污泥进行湿式氧化反应，针对污泥进行深度氧化降解处理，在湿式氧化反应过程中，污泥中固相的有机物溶解到液相中进行深度氧化处理。湿式氧化反应罐内液相设置回流管与热水解反应罐相通，以系统污泥进料量为基准回流比为50％～200％；通过高温高压条件下的湿式氧化反应放出大量的反应热，维持整个系统的运行。与现有技术相比，本发明具有在热水解反应段实现污泥固相到液相的转移，有利于湿式氧化反应罐的效能发挥，湿式氧化反应罐效能更优业有利于热量循环到热水解反应罐，实现工艺耦合优化、降低费用、充分利用反应放热等优点。

Description

一种污泥热水解-湿式氧化耦合处理方法
技术领域
本发明属于污泥处理技术领域，尤其是涉及一种污泥热水解-湿式氧化耦合处理方法。
背景技术
制药工业关系国计民生，关系到国家安全。近年来制药工业的发展十分迅速，制药废水已成为严重的污染源，尤其是在制药废水处理的过程中会产生大量的剩余污泥。制药污泥中含有大量难降解的有机物、重金属、无机盐以及致病的细菌和寄生虫卵，如不妥善处置会对环境造成严重的影响。湿式氧化法处理市政污水厂污泥已经有较多的研究，对污泥的稳定化、减量化、无害化效果很好，而对工业污泥尤其是化学合成药厂污泥处理的研究还鲜有报道。
污泥的处理方法有以降低污泥中有机物或含水率为目的的处理技术，如浓缩、消化、脱水、热干燥、焚烧等，也有堆肥处理、填埋、制备材料等最终处理处置方式。目前，污泥处理新的思路是：不把污泥作为废弃物进行处理，而是把污泥转化为资源来利用，同时实现污染控制和资源回收利用的目的，研究较多的方法主要有制备材料和高级氧化法等。湿式氧化技术作为较为环保的方法，处理城市市政污泥研究较多，但是国内外很少有关制药污泥湿式氧化方面的报道，有学者将湿式氧化运用于危害同样较大的工业污泥，然而在湿式氧化法处理污泥过程中，面临费用高、运行不稳定等缺点。
发明内容
本发明就是针对湿式氧化技术的特点，提供一种污泥热水解-湿式氧化耦合处理方法，本发明将热水解与湿式氧化反应耦合，通过热水解作为预处理，两个步骤相互促进，从而为污泥的氧化降解提供一种新途径。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明提供一种污泥热水解-湿式氧化耦合处理方法，包括以下步骤：
对污泥进行热水解处理，针对污泥的热水解作用进行处理；
热水解处理后的污泥在湿式氧化反应罐内进行湿式氧化反应，针对污泥进行深度氧化降解处理，在湿式氧化反应过程中，污泥中固相的有机物溶解到液相中进行深度氧化处理。通过高温高压条件下的湿式氧化反应，放出大量的反应热，维持整个系统的运行。
进一步地，对污泥进行热水解处理需要添加水解催化剂。
进一步地，对污泥进行热水解处理添加的水解催化剂为Fe(OH)3，每吨进料污泥添加水解催化剂的量为1.0～2.0Kg。
进一步地，对污泥进行热水解处理的温度为160～180℃。
进一步地，对污泥进行热水解处理是在热水解反应罐内进行的。
进一步地，进行湿式氧化反应的条件为210～280℃。
进一步地，进行湿式氧化反应的进行条件为0.5-10Mpa的高压条件。
进一步地，所述湿式氧化反应罐为自吸式充氧反应器。
优选地，进行湿式氧化反应可以在含有氧化反应催化剂的条件下进行，所述氧化反应催化剂选择Fe/ZrO2催化剂。Fe/ZrO2催化剂的使用，有利于在更温和条件下达到与湿式氧化法同样的处理目标，或者在同等反应条件下达到与湿式氧化法同样的处理效果，以实现节能降耗的目的。
在添加氧化反应催化剂的情况下，Fe/ZrO2催化剂的添加量为每吨污泥添加1～2Kg。
其中，所述Fe/ZrO2催化剂是通过以下方式制备得到的：将氧氯化锆溶液与FeCl3溶液反应，反应结束后的固体进行烘干处理，得到。氯化锆溶液与FeCl3溶液反应的条件为：将ZrOCl2溶液加热搅拌到45-55℃，添加FeCl3溶液，调节pH为10后，持续搅拌0.5-2h，陈化20-30小时，抽滤，并洗涤数次。ZrOCl2溶液中氧氯化锆的浓度为1.0mol/L，FeCl3溶液的浓度为1.0mol/L。烘干处理的条件为：100-130℃下烘干18-30h。
优选地，进行湿式氧化反应的湿式氧化反应罐内液相设置回流管，该回流管与进行热水解处理的热水解反应罐相通，以系统污泥进料量为基准回流比为50％～200％；通过高温高压条件下的湿式氧化反应放出大量的反应热，维持整个系统的运行。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)充分利用了热水解的水解效能，实现了固相到液相的转移，从而有利于湿式氧化的反应发生及运行稳定性；
(2)通过高温高压条件下的湿式氧化反应，放出大量的反应热，维持整个系统的运行，湿式氧化过程的放热得到了充分利用，从而也可以促进热水解反应的发生；
(3)热水解-湿式氧化耦合，也提供了一种高效、低耗的污泥氧化降解新途径。
(4)湿式氧化过程中可以添加催化剂，Fe/ZrO2催化剂的使用，有利于在更温和条件下达到与湿式氧化法同样的处理目标，或者在同等反应条件下达到与湿式氧化法同样的处理效果，以实现节能降耗的目的。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种抗生素废水处理所产生的制药污泥，采用热水解-湿式氧化耦合处理方法，主要由热水解反应罐和湿式氧化反应罐构成。初始的脱水污泥含水率为97-98％(以质量计)，热水解反应温度为180度，湿式氧化反应温度为260度，湿式氧化反应器为自吸式充氧反应器，热水解反应罐的催化剂为Fe(OH)3，每吨进料污泥添加量为1.5Kg。热水解反应罐实现了脱水污泥的去除率35％以上，湿式氧化反应罐后污泥的减量化达到85％以上，VS去除率达到90％以上，总COD去除率达到65％以上。
实施例2
一种抗生素废水处理所产生的制药污泥，采用热水解-湿式氧化耦合处理方法，主要由热水解反应罐和湿式氧化反应罐构成。初始的脱水污泥含水率为97-98％(以质量计)，热水解反应温度为180度，湿式氧化反应温度为200度，湿式氧化反应器为自吸式充氧反应器，热水解反应罐的催化剂为Fe(OH)3，每吨进料污泥添加量为1.5Kg。热水解反应罐实现了脱水污泥的去除率35％以上，自吸式充氧反应器进行湿式氧化反应是在含有氧化反应催化剂的条件下进行，氧化反应催化剂选择Fe/ZrO2催化剂，Fe/ZrO2催化剂的添加量为每吨污泥添加1.5Kg，湿式氧化反应罐后污泥的减量化达到95％以上，VS去除率达到95％以上，总COD去除率达到85％以上。
本实施例中，进行湿式氧化反应的湿式氧化反应罐内液相设置回流管，该回流管与进行热水解处理的热水解反应罐相通，以系统污泥进料量为基准回流比为100％；通过高温高压条件下的湿式氧化反应放出大量的反应热，维持整个系统的运行。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种污泥热水解-湿式氧化耦合处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
对污泥进行热水解处理；
热水解处理后的污泥在湿式氧化反应罐内进行湿式氧化反应，针对污泥进行深度氧化降解处理，在湿式氧化反应过程中，污泥中固相的有机物溶解到液相中进行深度氧化处理。
2.根据权利要求1所述污泥热水解-湿式氧化耦合处理方法，其特征在于，对污泥进行热水解处理需要添加水解催化剂。
3.根据权利要求1所述污泥热水解-湿式氧化耦合处理方法，其特征在于，对污泥进行热水解处理添加的水解催化剂为Fe(OH)3，每吨进料污泥添加水解催化剂的量为1.0～2.0Kg。
4.根据权利要求1所述污泥热水解-湿式氧化耦合处理方法，其特征在于，对污泥进行热水解处理的温度为160～180℃。
5.根据权利要求1所述污泥热水解-湿式氧化耦合处理方法，其特征在于，对污泥进行热水解处理是在热水解反应罐内进行的。
6.根据权利要求1所述污泥热水解-湿式氧化耦合处理方法，其特征在于，进行湿式氧化反应的条件为210～280℃。
7.根据权利要求1所述污泥热水解-湿式氧化耦合处理方法，其特征在于，进行湿式氧化反应的进行条件为0.5-10Mpa的高压条件。
8.根据权利要求1所述污泥热水解-湿式氧化耦合处理方法，其特征在于，所述湿式氧化反应罐为自吸式充氧反应器。
9.根据权利要求1所述污泥热水解-湿式氧化耦合处理方法，其特征在于，进行湿式氧化反应是在含有氧化反应催化剂的条件下进行的，所述氧化反应催化剂选择Fe/ZrO2催化剂，Fe/ZrO2催化剂的添加量为每吨污泥添加1～2Kg。
10.根据权利要求1所述污泥热水解-湿式氧化耦合处理方法，其特征在于，进行湿式氧化反应的湿式氧化反应罐内液相设置回流管，该回流管与进行热水解处理的热水解反应罐相通，以系统污泥进料量为基准回流比为50％～200％；通过高温高压条件下的湿式氧化反应放出大量的反应热，维持整个系统的运行。
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