CN115286091A - 处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于有机废物处理技术领域，并具体公开了一种处理中小规模有机废物的可控湿式催化氧化推流式紊态管式反应系统，包括管式反应器，所述管式反应器处理有机废物的合适规模为30～150吨/天，所述管式反应器的内部直径与高度的比值≤1:5，立式或卧式放置。本发明可以用于①高浓度有机废水的处理；②有机污泥无害化处理；③畜禽粪污资源化利用；④餐厨垃圾资源化利用；⑤农业生产有机固废资源化利用。以上有机废物可以进行单一处理，也可以多种有机废物综合处理，适用范围广。

Description

处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统
技术领域
本发明属于有机废物处理技术领域，具体涉及一种处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统。
背景技术
有机物主要包括以下三大类主要成份：(一)易降解有机物，如糖类、脂类、蛋白质、中小分子量有机物、毒性有机物等；(二)难降解有机物，如木质纤维素(含木质素、半纤维素、纤维素)、高分子(数万分子量以上)有机物等；(三)极难降解有机物，如塑料、橡胶、织物等。处理有机物和有机物资源化利用的方式，主要为预先分拣出第(三)类成份，将第(一)类成份完全或部分降解/去除，第(二)类成份部分氧化制取有机肥/营养土/建筑材料等。
现行的城市废弃物如垃圾、餐厨、污泥、园林废弃物、水肥等的主流处理处置及回收的方法包括焚烧发电、堆肥、填埋及其填埋沼气回收、厌氧发酵等方法。而农村或农业区的废弃物如畜禽粪污、秸秆、病死畜禽等则大都采用厌氧发酵、生化堆肥或焚烧法处理。其他方法，例如热解气化法、热解炼油法、湿氧化的物料或能源回收法等亦被建议采用过。但在无害化及资源化的过程上述诸法仍存在许多缺陷。这些方法的总体经济效益一般也很低或无经济效益。在废弃物处理企业化的过程也需政府补助处理费才能生存。
目前盛行的制有机肥法主要为生物化学法，使用好氧菌(例如传统堆肥法)、或厌氧菌(例如厌氧发酵法)，经由有机固体废弃物的发酵及腐熟以制有机肥，生化法制有机肥的发酵期一般需数周，腐熟则需数周至数月，依菌种、物料特性、处理操作参数及操作方法而定。此生物化学法需时长，所需空间大，处理过程时常产生恶臭，且无法充分去除废弃物中的有毒有害物。例如废弃物中常含有的重金属、有毒有机物(如PCB、二恶英、抗生素等)、病毒病菌、杂草种子也常无法去除或去除不完全。传统由废弃物产生的肥料产品一般品质低劣，农民不喜欢使用。有机肥功能也难在传统产品体现，例如持水、持肥、团具颗粒等功能皆不高。高品质有机肥中所含的植物生长促进剂，如腐植酸、黄腐酸之含量甚低，且难以生产经济价值更高的液态水溶肥。故经济效益不高。
对于高浓度、高毒性以及难生物降解的有机废水，采用常规的物化或生化法处理同样无法达到对此类废水净化的技术及经济要求，应用机械热化学原理，即湿式催化氧化法，可避免上述物化或生化法处理有机废弃物的缺陷。对于城市污水处理厂剩余污泥的无害化、减量化处理，采用干化、堆肥等方法在无害化、减量化上均存在缺陷，采用湿式催化氧化法可以避免此类缺陷。
湿式氧化(WAO)是指在高温(125～320℃)和高压(0.5～10MPa)条件下，以空气中的氧气(或其他氧化剂，如臭氧或过氧化氢等)为氧化剂，在液相中将有机污染物氧化为CO2和H2O等无机物或小分子有机废物的方法。1958年F.J.Zimmermann首次采用WAO处理造纸黑液废水，在反应温度为150～350℃，压力为5～20MPa条件下，废水COD降解率达90％以上.目前在欧洲大约有90家工厂采用WAO处理石油、化工、制药工业废水、城市污泥、活性炭再生和垃圾渗漏液等。
由于湿式氧化(WAO)技术需要在高温、高压下进行，因此，设备费用高以及反应条件苛刻限制了它的应用。而且对某些有机物(如多氯联苯、小分子羧酸等)的降解效果不理想，难以完全氧化，有时，还会产生有毒性的中间产物，因此，自70年代以后湿式催化氧化技术(catalytic wet air oxidation，简称CWAO)很快在美国、日本、欧共体等国家得到广泛深入的研究。它是在WAO的基础上，在反应过程中加入适宜的催化剂，使反应温度和压力降低，能有效提高氧化分解能力，加快反应速度，缩短反应时间，而且降低了成本，因此，湿式催化氧化技术已受到普遍的关注。
在WAO过程中，加入适宜的催化剂，可使反应在更低温度、压力和更短的时间内完成，因此，近年来催化剂的研究已成为CWAO的一个研究热点，每年都有大量新型催化剂专利发表。目前应用于CWAO中的催化剂主要包括过渡金属及其氧化物、复合氧化物和盐类，根据催化剂的状态可分为均相和非均相催化剂。
CWAO技术是目前处理高浓度难降解废水最有效的手段之一，也是水处理行业的前沿技术。它适用于治理焦化、染料、农药、印染、石化、皮革等工业中产生的含高浓度COD或高浓度难生物降解化合物(如氨氮、多环芳烃、致癌物)的有机废水。目前，该技术只有少数发达国家实现了工业应用。我国是从20世纪90年代后期开始开发该技术。
通过湿式催化氧化技术(CWAO)处理有机废弃物(包括高浓度有机废水)，以往的做法是通过多个化学反应釜来完成，例如：吕正雄2009年提出的一种高速堆肥法及装置(中国发明专利200910131605.3，简称HiSAP1方法)，2014年提出的一种用于处理有机固体废弃物的方法和装置(中国发明专利201410317274.3，简称HiSAP2方法)，以及2017年提出一种用活性氧及活化操作高速处理有机固体废弃物的方法和装置(中国发明专利201710974726.9，简称HiSAP3方法)。上述三种方法的(HiSAP1方法、HiSAP2方法和HiSAP3方法)主要工艺路线都是将有机废弃物进行预处理后，分别进入到热化反应釜进行热化水解反应，再进入后续的催化氧化反应釜中进行催化氧化反应，完成后将物料排出，排出后的物料可以通过热交换器对新进物料进行热传递，起到对物料预热的效果。
但是，在上述三种方法(HiSAP1方法、HiSAP2方法和HiSAP3方法)的反应过程中，往往要涉及到大量的化工装置和设备，导致整个湿式催化氧化要用到的装置和设备的数量庞大，并且各个装置和设备占地面积大，热化水解釜与稳定釜之间须设泵加压输送物料，该泵用于输送高温高压浆料，维修量甚大，因此，当某个装置遭到损坏并要进行维修时，要对整个系统进行排查，工作量巨大。由于上述三种方法主要用于处理餐厨垃圾、畜禽粪污、高浓度有机废水、污泥等物料，系统中管道多、阀门多、易堵塞，化学装置和设备中的工况环境较差，导致维修困难。
因此，为克服上述工艺存在的设备制作成本高、占地面积大、管路多、泵和阀门多、热量回收装置过多、设备维修周期短、费用高、频率高等缺陷，利用湿式催化氧化原理处理有机废弃物(包括高浓度有机废水)，亟需研发一种可替代上述HiSAP1方法、HiSAP2方法和HiSAP3方法的工艺技术。该工艺技术须具有占地面积更小、设备成本更低、管路及阀门少、运行成本更低和维修成本更低等功能。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统。
本发明所采用的技术方案为：
一种处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统，包括管式反应器，所述管式反应器适合处理中小规模有机废物，处理有机废物的合适规模为30～150吨/天，所述管式反应器的内部直径与高度的比值≤1:5，立式或卧式放置。
在一些实施方式中，所述管式反应器包括热化水解段和催化氧化段，所述催化氧化段设在热化水解段的后端，所述热化水解段和催化氧化段长度比为1:1，或者，所述热化水解段和催化氧化段长度比根据处理物料的性质和不同的产品需求进行调整。
在一些实施方式中，所述管式反应器的前端设有进料口，后端设有出料口，出料口处设有安全阀口，物料由进料口输入后，在反应器中沿长度方向作推流运动，由前往后依次经过热化水解段和催化氧化段，物料中的有机物进行热化水解反应及催化氧化反应后，全部从出料口排出。
在一些实施方式中，所述进料口设有流量计和流量调节阀，所述流量计能够显示物料进入的流速，所述流量调节阀能够调节物料的进料量，所述管式反应器物料的流速为5～10m/h。
在一些实施方式中，还包括混合装置，所述混合装置为径向混合式桨叶，以使得管式反应器内为径向紊流状态，搅拌轴与桨叶均采用耐腐蚀材料制作。
在一些实施方式中，所述催化氧化段设有蜂窝状催化剂填料，填料表面以及该段反应器内表面都均匀附着催化氧化反应所需的催化剂，以降低物料氧化的温度与压力。
在一些实施方式中，所述热化水解段靠近进料口处设有第一温度计，所述第一温度计能够测量热化水解段物料的温度，所述催化氧化段上靠近出料口处设有第二温度计，所述第二温度计能够测量催化氧化段物料的温度。
在一些实施方式中，所述催化氧化段上设有多个空气进气口、陶瓷微孔布气头及布气系统，通过空压机供气。
在一些实施方式中，空压机进气口上设置空气流量计，用于测量及控制空气进气量。
在一些实施方式中，还包括热交换器、闪蒸罐、浆料罐和冷却槽，所述出料口与所述热交换器相连，所述热交换器与闪蒸罐相连，闪蒸罐顶部与浆料罐相连，闪蒸罐底部与冷却槽相连。
在一些实施方式中，所述浆料罐与所述热交换器相连，所述浆料罐通过渣浆泵将物料传输至热交换器中，在热交换器与出料口进入热交换器中的物料进行热传递。
在一些实施方式中，还包括固液分离机和回流液槽，所述冷却槽的一侧与所述固液分离机相连，所述冷却槽中的物料进入到所述固液分离机中并进行固液分离，所述固液分离机与所述回流液槽相连，固液分离机将分离后的液体传输至回流液槽中，分离出来的固体为固态有机肥肥基，回流液槽中的液体经由回用泵按照回用比打入浆料罐，直到回流液槽中的液体达到液态有机肥肥基的要求后即可停止回用。
在一些实施方式中，所述热化水解段、催化氧化段和浆料罐上均设有加热装置，浆料罐上的加热装置用于给物料预热，热化水解段上的加热装置用于将物料加热至水解反应要求的温度，催化氧化段上的加热装置能够将水解后的物料加热至催化氧化反应要求的温度。
在一些实施方式中，所述加热装置为电加热装置，或者，所述加热装置为燃料加热装置。
在一些实施方式中，物料在热化水解段的容积以及物料在催化氧化段的容积均为30min设计处理量的容积，热化水解段和催化氧化段的容积可以根据处理物料的性质及不同产品需求进行调整。
在一些实施方式中，所述催化氧化段上靠近出料口处设有测压元件，所述测压元件能够测量反应器内部的压力情况。
在一些实施方式中，采用推流式紊态管式反应器处理有机废物，进料前需将有机废物破碎至粒径≤5mm并制成浆料置于浆料罐内，回用液进入浆料罐后，浆料罐内物料的含水率为90％。
本发明的有益效果为：
1.可以用于①高浓度有机废水的处理；②有机污泥无害化处理；③畜禽粪污资源化利用；④餐厨垃圾资源化利用；⑤农业生产有机固废资源化利用。以上有机废物可以进行单一处理，也可以多种有机废物综合处理，适用范围广。
2.本发明将水解步骤和氧化步骤分开为两个不同但连续的反应段，即热化水解段和催化氧化段，物料经过热化水解段发生热化水解后，随后进入到催化氧化段进行氧化还原，物料在长度方向上作推流式运动，有效避免短流。整套系统的工作过程简单、快捷，因此，整套反应系统更加的简单实用，可进行大规模推广使用。
3.本发明改变了传统的釜式反应器中热化水解釜与稳定釜之间必须设泵进行加压输送高温高压物料，运行过程中极容易出现堵塞、损坏的问题，频繁维修导致生产成本偏高，采用管式反应器则可避免设置大量的动设备，具有占地面积更小、设备成本更低、管路及阀门少、运行成本更低、维修成本更低、更节能等功能。
4.本发明采用空压机供气、微孔陶瓷布气系统布气，微孔陶瓷布气系统释放微小气泡与物料充分混合，由于气泡小，比表面积大，传质效率高，大大增加了催化氧化反应效率及氧气的利用率，节能效果显著。
5.本发明用于处理有机废物，适用的处理规模为30～150吨/天，适合中小规模地处理有机废物，其中物料在热化水解段和催化氧化段的容积均为30min设计处理量的容积，即有机废物热化水解和催化氧化的时间均为30min，根据处理物料的性质，调节进料速率即可。
6.本发明用于处理有机废物，改变传统的搅拌方式，采用径向混合式桨叶，以使得管式反应器内为径向紊流状态，管道采用耐腐蚀材料制成，表面均匀附着催化氧化反应所需的催化剂，起到催化的作用，以降低物料氧化的温度与压力，系统中物料的温度、压力更低，有利于节能。
7.本发明可以用于处理有机废物，通过热交换器可以实现物料的热量回收，热交换器将出料的物料与进料的物料进行热交换，给进料的物料预热，闪蒸罐排出的水蒸气也可以给进料预热，达到节能的效果。
8.本发明可以用于处理有机废物，如用于剩余活性污泥的无害化、减量化处理，可将有害有机物彻底的清除，产品无臭味，也不会腐败，可用于制作陶粒、改良回填土或城市绿化。
9.本发明可以用于处理有机废物，如用于有机废物的资源化利用，可用于生产高品质有机肥，通过调整运行参数即可简易地生产出含氨基酸、腐殖酸、黄腐酸、NOX -、SOX、Ca2+及其他植物生长促进剂的液态有机肥，固态有机肥主要成份为木质纤维素、纤维素、半纤维素和腐殖酸，能够改善土壤的团粒结构，吸水持肥能力强，不含有细菌、寄生虫、有害病毒等有害微生物及有毒有机物，除可以对农作物有很强的促进生长、增产、增收外，并兼具土壤重修复，盐碱地治理、土壤荒漠化/石漠化治理，解决中国种植业面源污染等功能。
附图说明
图1为本发明一种实施方式的处理有机废物的推流式紊态管式反应系统的结构示意图。
图中：1-进料口；2-出料口；21-安全阀口；3-混合装置；4-加热装置；5-第一温度计；6-第二温度计；7-陶瓷微孔布气头；8-空压机；81-空气进气口；82-空压机进气口；9-热交换器；10-闪蒸罐；11-浆料罐；12-冷却槽；13-渣浆泵；14-固液分离机；15-回流液槽；16-回用泵；17-测压元件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
图1示意性的显示了处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统的结构。
首先，本发明可以用于①高浓度有机废水的处理；②有机污泥无害化处理；③畜禽粪污资源化利用；④餐厨垃圾资源化利用；⑤农业生产有机固废资源化利用。以上有机废物可以进行单一处理，也可以多种有机废物综合处理，适用范围广。
处理上述有机废物过程主要包括下述三个工艺：前处理工艺、可控湿式催化氧化处理工艺和产品精炼工艺，其中的可控湿式催化氧化处理工艺是关键。
前处理工艺包括废弃物收集及储存、机械预处理、湿分拣制浆，其中：废弃物收集及储存是在负压密闭空间采自动的滤水及传送设备按照预计处理速率传送物料至机械预处理操作；物化预处理将上述生态垃圾进行湿度、粒度及温度调制及搅拌混合，并于需要时加入并混合添加剂。
产品精炼含两类有机肥的精炼操作：第一类操作为将上述固态有机肥进行活化膨化操作并进一步经由植物生长促进剂的生成及肥料大量元素或微量元素的调配而制成符合国家肥料标准的各类固态有机肥及专用肥，或直接经造粒或研磨成粉状制成符合国家标准的普通有机肥；或经由大量元素及腐殖酸/黄腐酸的调整而制成腐殖酸复混肥，亦可经由有益菌的调配制成符合国家肥料标准的生物有机肥或复合微生物肥；第二类操作将上述的液态水溶肥经重金属及部分小分子有机酸的去除，并可通过控制回流次数进行浓缩或不浓缩，再进行大量元素或微量元素的调配以制成大量元素水溶肥或微量元素水溶肥；亦可经由活性氧化法产生高浓度黄腐酸，在调整大量元素浓度后可制成腐植酸水溶肥。
本系统采用可控湿式催化氧化推流式紊态管式反应器处理有机废物，进料前需将有机废物破碎至粒径≤5mm，可以通过传输带将已经破碎后的有机废物传输至本反应系统中。
下面结合具体实施例对本发明做详细完整的说明。
如图1所示，本实施例公开了一种处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统，包括管式反应器，管式反应器适合处理中小规模有机废物，处理有机废物的合适规模为30～150吨/天，管式反应器的内部直径与高度的比值≤1:5，本系统可以采用立式放置，或者本系统可以采用卧式放置，当卧式放置时，上述的高度也可以看成是长度，即管式反应器的内部直径与长度的比值≤1:5。此外，根据特殊需要，也可以将本系统采用倾斜的方式进行放置，或者与水平形成一定的夹角方式放置。
在本实施例中，如图1所示，管式反应器包括热化水解段和催化氧化段，催化氧化段安装在热化水解段的后端，本实施例中，热化水解段和催化氧化段长度比最优选为1:1。在其他实施例中，热化水解段和催化氧化段长度比根据处理物料的性质和不同的产品需求进行调整，如热化水解段和催化氧化段长度比可以是1:2，或者，热化水解段和催化氧化段长度比可以是3:2等。
在本实施例中，如图1所示，在管式反应器的前端设置有进料口，即在图1中热化水解段的右端设置有进料口，在管式反应器的后端设置有出料口，即在图1中催化氧化段的左端设置有出料口，在出料口处安装有安全阀口，物料由进料口输入后，在反应器中沿长度方向作推流运动，由前往后依次经过热化水解段和催化氧化段，物料中的有机物进行热化水解反应及催化氧化反应后，全部从出料口排出。
在本实施例中，如图1所示，在进料口安装有流量计和流量调节阀，流量计能够显示物料进入的流速，因此，可以直观的看到当前物料进入的流速，而通过流量调节阀能够调节物料的进料量，管式反应器物料的流速为5～10m/h。本实施例中的流量计和流量调节阀均是一种现有的装置，其具体的工作原理不再赘述。
在本实施例中，如图1所示，本发明还可以包括混合装置，混合装置为径向混合式桨叶，混合式桨叶的轴转动时，可以推动物料向左端移动以使得管式反应器内为径向紊流状态，搅拌轴与桨叶均采用耐腐蚀材料制作，在物料进行热化水解过程中，搅拌轴与桨叶均不会受到腐蚀。
在本实施例中，在如图1所示的催化氧化段安装有蜂窝状催化剂填料，填料表面以及该段反应器内表面都均匀附着催化氧化反应所需的催化剂，通过设置蜂窝状催化剂填料，可以大大增加物料的反应速率，从而可以降低物料氧化的温度与压力，在一定程度上节省反应过程所需要的能量，并且提高反应效率，提高有机物的氧化效率。
在本实施例中，如图1所示，在热化水解段靠近进料口处安装有第一温度计，通过第一温度计能够测量热化水解段物料的温度，因此，可以较为精准的控制进入到热化水解段中物料的温度，当温度过高则降低进入到热化水解段中物料的温度，温度过低则提升进入到热化水解段中物料的温度。同理，也可以在催化氧化段上靠近出料口处设有第二温度计，通过第二温度计可以测量催化氧化段出料时的温度。
在本实施例中，如图1所示，在催化氧化段上设置有多个空气进气口81、陶瓷微孔布气头及布气系统，通过空压机供气，空压机进气口82上设置空气流量计，用于测量及控制空气进气量，具体而言，在本实施例中，陶瓷微孔布气系统连接空压机，通过空压机来向陶瓷微孔布气系统通气，起到布气的作用，微孔陶瓷布气系统释放微小气泡与物料充分混合，由于气泡小，比表面积大，传质效率高，大大增加了催化氧化反应效率及氧气的利用率，节能效果显著。
在本实施例中，如图1所示，本发明还包括热交换器、闪蒸罐、浆料罐和冷却槽，出料口与热交换器相连，出料口中的物料可以输出至热交换器中，通过热交换器来与即将要进入的物料进行热传递，而同时，从图1中可以看出，该热交换器还可以与闪蒸罐相连，闪蒸罐顶部与浆料罐相连，闪蒸罐底部与冷却槽相连。物料从出料口经过换热器后，进入到闪蒸罐中，迅速沸腾汽化并进行两相分离，产生大量的水蒸气，水蒸气由闪蒸罐罐顶出口排出后进入浆料罐，用于加热浆料，低压物料由闪蒸罐的罐底出口排出后进入冷却槽。
在本实施例中，如图1所示，浆料罐还可以与热交换器相连，浆料罐通过渣浆泵将物料传输至热交换器中，在热交换器与出料口进入热交换器中的物料进行热传递。出料口出来的已经反应的物料通过热交换器与要进行处理的物料进行热传递，完成热传递后，可以对要进行处理的物料进行预热，可以节约要进行处理的物料的加热能耗，降低整体的生产成本。
在本实施例中，如图1所示，本发明还包括固液分离机和回流液槽，冷却槽的一侧与固液分离机相连，冷却槽中的物料进入到固液分离机中并进行固液分离，固液分离机与回流液槽相连，固液分离机将分离后的液体传输至回流液槽中，分离出来的固体为固态有机肥肥基，回流液槽中的液体经由回用泵按照回用比打入浆料罐，直到回流液槽中的液体达到液态有机肥肥基的要求后即可停止回用。
在本实施例中，如图1所示，热化水解段、催化氧化段和浆料罐上均安装有加热装置，浆料罐上的加热装置用于给物料预热，热化水解段上的加热装置可以将物料加热至水解反应要求的温度，催化氧化段上的加热装置能够将水解后的物料加热至催化氧化反应要求的温度。因此，通过设置加热装置，可以使得物料达到设定的温度，满足热化水解和后续氧化还原所需要的温度，达到最佳的氧化还原，并分解有机物的效果。
更为具体的，在本实施例中加热装置可以为电加热装置，如：电磁通电加热。在其他实施例中，加热装置也可以是燃料加热装置，如：可以是天然气加热装置。
在本实施例中，具体而言，物料在热化水解段的容积以及物料在催化氧化段的容积均为30min设计处理量的容积，热化水解段和催化氧化段的容积可以根据处理物料的性质及不同产品需求进行调整。即有机废物热化水解和催化氧化的时间均为30min，根据处理物料的性质，调节进料速率即可。
在本实施例中，催化氧化段上靠近出料口处设有测压元件，测压元件能够测量反应器内部的压力情况，可以通过压力情况来反应物料状态是否稳定。
在本实施例中，回用液进入浆料罐后，浆料罐内物料的含水率最优的方式为90％。
通过实施本发明的处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统，可以达到如下的优点：
1.可以用于①高浓度有机废水的处理；②有机污泥无害化处理；③畜禽粪污资源化利用；④餐厨垃圾资源化利用；⑤农业生产有机固废资源化利用。以上有机废物可以进行单一处理，也可以多种有机废物综合处理，适用范围广。
2.本发明将水解步骤和氧化步骤分开为两个不同但连续的反应段，即热化水解段和催化氧化段，物料在反应器中沿长度方向作推流运动，避免短流。物料经过热化水解段发生热化水解后，随后进入到催化氧化段进行氧化还原，整套系统的工作过程简单、快捷，因此，整套反应系统更加的简单实用，可进行大规模推广使用。
3.本发明改变了传统的釜式反应器中热化水解釜与稳定釜之间必须设泵进行加压输送高温高压物料，运行过程中极容易出现堵塞、损坏的问题，频繁维修导致生产成本偏高，采用管式反应器则可避免设置大量的动设备，具有占地面积更小、设备成本更低、管路及阀门少、运行成本更低、维修成本更低和物料可循环更节能等功能。
4.本发明采用空压机供气，空压机进气口82上设置空气流量计，用于测量及控制空气进气量；采用微孔陶瓷布气系统布气，微孔陶瓷布气系统释放微小气泡与物料充分混合，由于气泡小，比表面积大，传质效率高，大大增加了催化氧化反应效率及氧气的利用率，节能效果显著。
5.本发明用于处理有机废物，适用的处理规模为30～150吨/天，适合中小规模地处理有机废物，其中物料在热化水解段和催化氧化段的容积均为30min设计处理量的容积，即有机废物热化水解和催化氧化的时间均为30min，根据处理物料的性质，调节进料速率即可。
6.本发明用于处理有机废物，改变传统的搅拌方式，采用径向混合式桨叶，以使得管式反应器内为径向紊流状态，管道采用耐腐蚀材料制成，表面均匀附着催化氧化反应所需的催化剂，起到催化的作用，以降低物料氧化的温度与压力，系统中物料的温度、压力更低，有利于节能。
7.本发明可以用于处理有机废物，通过可以热交换器可以实现物料的热量回收，热交换器将出料的物料与进料的物料进行热交换，给进料的物料预热，闪蒸罐排出的水蒸气也可以给进料预热，达到节能的效果。
8.本发明可以用于处理有机废物，如用于剩余活性污泥的无害化、减量化处理，可将有害有机物彻底的清除，产品无臭味，也不会腐败，可用于制作陶粒、改良回填土或城市绿化。
9.本发明可以用于处理有机废物，如用于有机废物的资源化利用，可用于生产高品质有机肥，通过调整运行参数即可简易地生产出含氨基酸、腐殖酸、黄腐酸、NOX -、SOX、Ca2+及其他植物生长促进剂的液态有机肥，固态有机肥主要成份为木质纤维素、纤维素、半纤维素和腐殖酸，能够改善土壤的团粒结构，吸水持肥能力强，不含有细菌、寄生虫、有害病毒等有害微生物及有毒有机物，除可以对农作物有很强的促进生长、增产、增收外，并兼具土壤重修复、盐碱地治理、土壤荒漠化/石漠化治理、解决中国种植业面源污染等功能。
本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统，其特征在于：包括管式反应器，所述管式反应器适合处理中小规模有机废物，处理有机废物的合适规模为30～150吨/天，所述管式反应器的内部直径与高度的比值≤1:5，立式或卧式放置。
2.根据权利要求1所述的处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统，其特征在于：所述管式反应器包括热化水解段和催化氧化段，所述催化氧化段设在热化水解段的后端，所述热化水解段和催化氧化段长度比为1:1，或者，所述热化水解段和催化氧化段长度比根据处理物料的性质和不同的产品需求进行调整。
3.根据权利要求2所述的处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统，其特征在于：所述管式反应器的前端设有进料口(1)，后端设有出料口(2)，出料口(2)处设有安全阀口(21)，物料由进料口(1)输入后，在反应器中沿长度方向作推流运动，由前往后依次经过热化水解段和催化氧化段，物料中的有机物进行热化水解反应及催化氧化反应后，全部从出料口排出。
4.根据权利要求3所述的处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统，其特征在于：所述进料口(1)设有流量计和流量调节阀，所述流量计能够显示物料进入的流速，所述流量调节阀能够调节物料的进料量，所述管式反应器物料的流速为5～10m/h。
5.根据权利要求4所述的处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统，其特征在于：还包括混合装置(3)，所述混合装置(3)为径向混合式桨叶，以使得管式反应器内为径向紊流状态，搅拌轴与桨叶均采用耐腐蚀材料制作。
6.根据权利要求5所述的处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统，其特征在于：所述催化氧化段设有蜂窝状催化剂填料，填料表面以及该段反应器内表面都均匀附着催化氧化反应所需的催化剂，以降低物料氧化的温度与压力。
7.根据权利要求6所述的处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统，其特征在于：所述热化水解段靠近进料口(1)处设有第一温度计(5)，所述第一温度计(5)能够测量热化水解段物料的温度，所述催化氧化段上靠近出料口(2)处设有第二温度计(6)，所述第二温度计(6)能够测量催化氧化段物料的温度。
8.根据权利要求7所述的处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统，其特征在于：所述催化氧化段上设有多个空气进气口(81)、陶瓷微孔布气头(7)及布气系统，通过空压机(8)供气。
9.根据权利要求8所述的处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统，其特征在于：所述空压机进气口(82)上设置空气流量计，用于测量及控制空气进气量。
10.根据权利要求9所述的处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统，其特征在于：还包括热交换器(9)、闪蒸罐(10)、浆料罐(11)和冷却槽(12)，所述出料口(2)与所述热交换器(9)相连，所述热交换器(9)与闪蒸罐(10)相连，闪蒸罐(10)顶部与浆料罐(11)相连，闪蒸罐(10)底部与冷却槽(12)相连。
11.根据权利要求10所述的处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统，其特征在于：所述浆料罐(11)与所述热交换器(9)相连，所述浆料罐(11)通过渣浆泵(13)将物料传输至热交换器(9)中，在热交换器(9)与出料口(2)进入热交换器(9)中的物料进行热传递。
12.根据权利要求11所述的处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统，其特征在于：还包括固液分离机(14)和回流液槽(15)，所述冷却槽(12)的一侧与所述固液分离机(14)相连，所述冷却槽(12)中的物料进入到所述固液分离机(14)中并进行固液分离，所述固液分离机(14)与所述回流液槽(15)相连，固液分离机(14)将分离后的液体传输至回流液槽(15)中，分离出来的固体为固态有机肥肥基，回流液槽(15)中的液体经由回用泵(16)按照回用比打入浆料罐(11)，直到回流液槽(15)中的液体达到液态有机肥肥基的要求后即可停止回用。
13.根据权利要求12所述的处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统，其特征在于：所述热化水解段、催化氧化段和浆料罐(11)上均设有加热装置(4)，浆料罐(11)上的加热装置(4)用于给物料预热，热化水解段上的加热装置(4)用于将物料加热至水解反应要求的温度，催化氧化段上的加热装置(4)能够将水解后的物料加热至催化氧化反应要求的温度。
14.根据权利要求13所述的处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统，其特征在于：所述加热装置(4)为电加热装置，或者，所述加热装置(4)为燃料加热装置。
15.根据权利要求14所述的处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统，其特征在于：物料在热化水解段的容积以及物料在催化氧化段的容积均为30min设计处理量的容积，热化水解段和催化氧化段的容积可以根据处理物料的性质及不同产品需求进行调整。
16.根据权利要求15所述的处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统，其特征在于：所述催化氧化段上靠近出料口(2)处设有测压元件(17)，所述测压元件(17)能够测量反应器内部的压力情况。
17.根据权利要求16所述的处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统，其特征在于：采用推流式紊态管式反应器处理有机废物，进料前需将有机废物破碎至粒径≤5mm并制成浆料置于浆料罐(11)内，回用液进入浆料罐(11)后，浆料罐内物料的含水率为90％。
18.根据权利要求17所述的处理有机废物的可控湿式催化氧化推流式管式反应系统，其特征在于：所述反应系统可用于高浓度有机废水的处理、有机污泥无害化处理、畜禽粪污资源化利用、餐厨垃圾资源化利用、农业生产有机固废资源化利用中的一种或者多种。
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