CN204185348U - 一种污泥氧化处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供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。

Description

一种污泥氧化处理装置

技术领域

本实用新型涉及一种污泥氧化处理装置，属于污泥处理的技术领域。

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，活性污泥法由于成本低、耗能少等优点，仍然是普遍使用的污水处理方法。然而，上述污水处理方法副产大量污泥。数据表明，一个日处理30万吨的污水处理厂，每天约产生含水率80％的污泥120吨。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。

传统污水处理方法主要是经浓缩、厌氧消化处理后，农用、填埋或焚烧。但由于污泥中含有较多的有毒物质和重金属离子，厌氧消化率低，污泥中有机物的分解率只有25％-45％，农用污泥易产生二次污染，从而污泥最终只能以填埋、焚烧为主。填埋占用大量土地，焚烧对污泥的减量化和稳定化虽然效果较好，但存在能量消耗大、二次污染严重等问题。

中国专利文献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。

上述现有技术中的污泥快速资源化方法，与传统的污泥堆肥法相比，有效缩短了污泥处理所需的时间。但是其仍旧存在的问题在于，上述现有技术中的湿式氧化反应是在较低的温度下(160-220℃)进行的，氧化处理速度较慢，并且其目的主要是稳定易腐化有机物(如其中的蛋白质、脂肪和糖类)而不是全部氧化。因此采用上述方法处理后，污泥中易腐化有机物的氧化并不完全，COD的去除率较低，污泥的COD值较高，在空气中易氧化，易腐败，不利于储存及运输。因此其并不适于作为有机肥的基料直接使用。

现有技术中，本领域技术人员公知的是，如果要实现污泥中有机物的完全氧化，就需要提高氧化的温度，但是如果为了提高污泥的氧化效率而提高反应的温度，就会大幅度提高污泥资源化工艺的能耗，从而降低整个工艺的经济价值，因此，如何探索出一种能够实现有机物完全氧化，同时能耗还比较低的污泥快速资源化工艺，是本领域技术人员尚未解决的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于现有技术中的污泥处理装置的处理速度慢，COD去除率低，从而提出一种处理速度快、能够实现有机物完全氧化、氧化速率快且能耗较低的污泥氧化处理装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种污泥氧化处理装置，包括连接设置的：

水解反应釜；

高温氧化塔，与所述水解反应釜的污泥出料口连通设置，在所述高温氧化塔上设置有氧化剂入口和气体出口，在所述高温氧化塔的底部设置有高温物料排出口；

固液分离单元，与所述高温氧化塔的高温物料排出口连通设置。

在所述高温氧化塔和所述固液分离单元之间还设置有闪蒸器，所述闪蒸器与所述高温氧化塔的高温物料排出口连通设置，在所述闪蒸器的顶部设置有蒸汽出口，底部设置有低压物料排出口；所述固液分离单元与所述闪蒸器的低压物料排出口连通设置。

在所述水解反应釜上设置有蒸汽入口，所述闪蒸器的蒸汽出口与所述水解反应釜的蒸汽入口连通设置。

所述固液分离单元包括：

离心机，与所述闪蒸器的低压物料排出口连通设置；

减压蒸发器，与所述离心机的液体出口连通设置，在所述减压蒸发器的蒸汽出口管路上设置有冷凝器；所述离心机的液体出口同时还与所述水解反应釜连通设置。

与所述离心机的液体出口连接设置有分离液储罐，所述分离液储罐分别与所述减压蒸发器与所述水解反应釜连通设置。

在所述分离液储罐与所述减压蒸发器之间还设置有重金属去除单元。

在所述高温氧化塔与所述水解反应釜的污泥出料口之间的连通管路上设置有加热装置；在所述连通管路上且位于所述加热装置的上游还设置有换热器，连接所述闪蒸器与所述高温氧化塔高温物料排出口的管道经过所述换热器。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

(1)本实用新型所述的污泥氧化处理装置，通过依次设置水解反应釜、高温氧化塔和固液分离单元，从而先将污泥经过水解，污泥絮体解体，细胞破裂，细胞的有机质释放并水解为小分子有机物，同时释放细胞结合水，使污泥可生化性显著提高；接着，在高温氧化塔中、在氧化剂的作用下，可生化性较高的污泥与氧气迅速进行高温氧化反应，使得污泥中易腐化有机物氧化完全，提高COD去除率，进一步氧化反应放出的大量热量不仅能够维持反应体系温度、节约能源，还能够使得污泥中含有的重金属由络合态分解为离子态，由固相进入液相，降低污泥重金属含量；最后采用固液分离单元进行固液分离，获得固体用于有机肥的基料；较之现有技术中的污泥处理装置的处理速度慢，COD去除率低，处理后污泥重金属含量高、稳定性差且含水率高，本实用新型所述的污泥氧化处理装置，能有效提高污泥的处理速度，处理时间控制在30min以内，处理后污泥的COD去除率高达60％以上，含水率低于30％，有效降低处理后污泥的重金属含量，提高污泥稳定性，处理后污泥可直接用作有机肥的基料。

(2)本实用新型所述的污泥氧化处理装置，在所述高温氧化塔和所述固液分离单元之间还设置有闪蒸器，从而通过采用闪蒸器对污泥进行气液相分离，释放污泥中的蒸汽，避免气体随液体一并排除，有利于进一步降低污泥含水率，分离出蒸汽的热量用于回收。

(3)本实用新型所述的污泥氧化处理装置，通过与所述液体出口连接设置减压蒸发器，使得分离液体中含量约99％的水分经减压蒸发、冷凝处理后直接排放，剩余少量残余污泥可用作有机肥的基料或进行集中处理。

(4)本实用新型所述的污泥氧化处理装置，通过与所述液体出口还连接设置重金属去除单元，使得固体分离后液体中含有重金属等微量物质得以有效去除，之后再进行减压蒸发，其中含有的水分经减压蒸发、冷凝处理后直接排放，剩余微量含重金属的固体，按危化物集中处理。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1是本实用新型实施例2所述的污泥氧化处理装置的结构示意图；

图中附图标记表示为：1-污泥料仓，11-螺杆泵，2-水解反应釜，21-固体泵，22-换热器，3-高温氧化塔，31-电磁加热装置，32-换热器，41-第一闪蒸器，42-第二闪蒸器，5-固液分离单元，6-分离液储罐，7-减压蒸发器，71-第一螺旋输送机，72-冷凝器，8-重金属去除单元，81-第二螺旋输送机。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供一种污泥氧化处理装置，依次连接设置有：

水解反应釜；

高温氧化塔3，与所述水解反应釜2的污泥出料口连通设置，在所述高温氧化塔3上设置有氧化剂入口和气体出口，在所述高温氧化塔3的底部设置有高温物料排出口；

固液分离单元5，与所述高温氧化塔3的高温物料排出口连通设置。

进一步，还提供一种污泥处理工艺，其包括如下步骤:

(1)将污泥料仓1中的污泥采用螺杆泵11送入水解反应釜2中，在80℃、0MPa的条件下进行搅拌使污泥发生水解，污泥的停留时间为5min；其中，进行水解反应时，向所述污泥中添加弱酸性盐作为水解助剂；所述污泥的含水率控制为86％，以保证污泥具有较好的流动性；

(2)将步骤(1)水解后物料采用固体泵21输送至高温氧化塔3，通入氧气作为氧化剂，在220℃、2.6MPa的条件下，将所述物料进行高温氧化处理，并放出大量热量，物料的停留时间为15min；

(3)将氧化处理后的物料进行一次固液分离，得到的固体产物中有机物等大分子物质氧化完全，COD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(即固体产物)可直接用作有机肥的基料。

实施例2

本实施例提供一种污泥氧化处理装置，如图1所示，依次连接设置有：

水解反应釜2，在所述水解反应釜2上设置有蒸汽入口；

高温氧化塔3，与所述水解反应釜2的污泥出料口连通设置，在所述高温氧化塔3上设置有氧化剂入口和气体出口，在所述高温氧化塔3的底部设置有高温物料排出口；所述高温氧化塔3的外侧，在所述氧化剂的输入管道上设置有换热器32，与所述气体出口连接的输出管道经过所述换热器32；

电磁加热装置31，设置在所述高温氧化塔3与所述水解反应釜2的污泥出料口之间的连通管路上，在所述连通管路上且位于所述加热装置的上游还设置有换热器22；

闪蒸器，包括并联设置的第一闪蒸器41和第二闪蒸器42，所述第一闪蒸器41、第二均与所述高温氧化塔3的高温物料排出口连通设置，顶部设置有蒸汽出口，底部设置有低压物料排出口；所述蒸汽出口与所述水解反应釜2的蒸汽入口连通设置；其中，连接所述第一闪蒸器41、第二闪蒸器42与所述高温氧化塔3高温物料排出口的管道经过所述换热器22，所述蒸汽排出口与所述水解反应釜2的底部连通设置；

固液分离单元5，与所述高温氧化塔3的高温物料排出口连通设置，所述固液分离单元5包括离心机和减压蒸发器7，所述离心机与所述闪蒸器的低压物料排出口连通设置，所述离心机与所述闪蒸器的低压物料排出口连通设置；在所述减压蒸发器7的蒸汽出口管路上设置有冷凝器72；所述离心机的液体出口同时还与所述水解反应釜2连通设置；

分离液储罐6，与所述离心机的液体出口连接设置，所述分离液储罐6与所述水解反应釜2连通设置；

重金属去除单元8，与所述液体储罐的液体出口连通设置；

减压蒸发器7，与所述重金属去除单元8的液体出口连通设置。

进一步，还提供一种污泥处理工艺，其包括如下步骤:

(1)将污泥料仓1中的污泥采用螺杆泵11送入水解反应釜2中，在120℃、0.3MPa的条件下进行搅拌使污泥发生水解，污泥的停留时间为10min；其中，行水解反应时，向所述污泥中添加弱酸性盐作为水解助剂；所述污泥的含水率控制为90％，以保证污泥具有较好的流动性；

(2)将步骤(1)水解后物料采用固体泵21输送，先采用电磁加热装置31预热至180℃，再输送至高温氧化塔3，通入预热至180℃的氧气，之后在260℃、4.8MPa的条件下，将所述物料进行高温氧化处理，并放出大量热量，物料的停留时间为25min；利用高温氧化处理后产生的高温气体用于对氧化剂进行预热，实现热量回收；(3)将氧化处理后的物料先在60℃、0MPa下进行闪蒸处理，并将闪蒸后产生的蒸汽通入步骤(1)所述水解反应釜2中，利用蒸汽对所述污泥进行加热处理；

(4)固液分离处理，具体操作如下：

a.对物料进行一次固液分离，得到固体产物和液体产物；

b.将所述液体产物的一部分用于步骤(1)中，与所述污泥一起进行水解反应，由于分离液本身为弱酸性液体，有利于加快水解速度，且分离液可作为污泥的溶剂对污泥溶解后改良污泥的流动性，此外，还能实现对分离液热量的有效回收；

对所述液体产物剩余的一部分先加入碱性盐作为络合剂进行重金属脱除处理，产生微量含重金属的固体，按危化物集中处理，采用第一螺旋输送机71输出；去除重金属后，进行减压蒸发，将减压蒸发得到的固体产物与步骤a中得到的固体产物混合，得到用于制作有机肥的基料，采用第二螺旋输送机81输出；对减压蒸发得到的蒸汽进行冷凝，得到冷凝水，可直接排放；其中，所述减压蒸发处理的温度为90℃，真空压力为-0.065MPa。

上述固液分离处理后，得到的固体产物中有机物等大分子物质氧化完全，COD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(即固体产物)可直接用作有机肥的基料。

实施例3

本实施例提供一种污泥氧化处理装置，依次连接设置有：

水解反应釜2，在所述水解反应釜2上设置有蒸汽入口；

高温氧化塔3，与所述水解反应釜2的污泥出料口连通设置，在所述高温氧化塔3上设置有氧化剂入口和气体出口，在所述高温氧化塔3的底部设置有高温物料排出口；所述高温氧化塔3的外侧，在所述氧化剂的输入管道上设置有换热器32，与所述气体出口连接的输出管道经过所述换热器32；

电磁加热装置31，所述电磁加热装置31设置在所述高温氧化塔3与所述水解反应釜2的污泥出料口之间的连通管路上，在所述连通管路上且位于所述加热装置的上游还设置有换热器22；

闪蒸器，所述闪蒸器与所述高温氧化塔的高温物料排出口连通设置，在所述闪蒸器的顶部设置有蒸汽出口，底部设置有低压物料排出口；所述闪蒸器的蒸汽出口与所述水解反应釜的蒸汽入口连通设置；其中，连接所述闪蒸器与所述高温氧化塔高温物料排出口的管道经过所述换热器，所述闪蒸器的蒸汽排出口与所述水解反应釜的底部连通设置；

固液分离单元5，与所述高温氧化塔3的高温物料排出口连通设置，所述固液分离单元5包括离心机和减压蒸发器7，所述离心机与所述闪蒸器的低压物料排出口连通设置，所述离心机与所述闪蒸器的低压物料排出口连通设置；在所述减压蒸发器7的蒸汽出口管路上设置有冷凝器72；所述离心机的液体出口同时还与所述水解反应釜2连通设置；

分离液储罐6，与所述离心机的液体出口连接设置，所述分离液储罐6与所述水解反应釜2连通设置；

重金属去除单元8，与所述液体储罐的液体出口连通设置。

减压蒸发器7，与所述重金属去除单元8的液体出口连通设置。

进一步，还提供一种污泥处理工艺，其包括如下步骤:

(1)将污泥料仓1中的污泥采用螺杆泵11送入水解反应釜2中，在120℃、0.3MPa的条件下进行搅拌使污泥发生水解，污泥的停留时间为8min；其中，行水解反应时，向所述污泥中添加弱酸性盐作为水解助剂；所述污泥的含水率控制为88％，以保证污泥具有较好的流动性；

(2)将步骤(1)水解后物料采用固体泵21输送，先采用电磁加热装置31预热至200℃，再输送至高温氧化塔3，通入预热至200℃的氧气，之后在240℃、3.8MPa的条件下，将所述物料进行高温氧化处理，并放出大量热量，物料的停留时间为20min；利用高温氧化处理后产生的高温气体用于对氧化剂进行预热，实现热量回收；

(3)将氧化处理后的物料先在120℃、0.5MPa条件下进行闪蒸处理，并将闪蒸后产生的蒸汽通入步骤(1)所述水解反应釜2中，利用蒸汽对所述污泥进行加热处理；

(4)固液分离处理，具体操作如下：

a.对物料进行一次固液分离，得到固体产物和液体产物；

b.将所述液体产物的一部分用于步骤(1)中，与所述污泥一起进行水解反应，由于分离液本身为弱酸性液体，有利于加快水解速度，且分离液可作为污泥的溶剂对污泥溶解后改良污泥的流动性，此外，还能实现对分离液热量的有效回收；

对所述液体产物剩余的一部分先加入碱性盐作为络合剂进行重金属脱除处理，去除重金属后，进行减压蒸发，将减压蒸发得到的固体产物与步骤a中得到的固体产物混合，得到用于制作有机肥的基料；对减压蒸发得到的蒸汽进行冷凝，得到冷凝水，可直接排放；其中，所述减压蒸发处理的温度为90℃，真空压力为-0.065MPa。

上述固液分离处理后，得到的固体产物中有机物等大分子物质氧化完全，COD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(即固体产物)可直接用作有机肥的基料。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造保护范围之中。

Claims (7)

1.一种污泥氧化处理装置，其特征在于，包括连接设置的：

水解反应釜；

高温氧化塔，与所述水解反应釜的污泥出料口连通设置，在所述高温氧化塔上设置有氧化剂入口和气体出口，在所述高温氧化塔的底部设置有高温物料排出口；

固液分离单元，与所述高温氧化塔的高温物料排出口连通设置。

2.根据权利要求1所述的污泥氧化处理装置，其特征在于，在所述高温氧化塔和所述固液分离单元之间还设置有闪蒸器，所述闪蒸器与所述高温氧化塔的高温物料排出口连通设置，在所述闪蒸器的顶部设置有蒸汽出口，底部设置有低压物料排出口；所述固液分离单元与所述闪蒸器的低压物料排出口连通设置。

3.根据权利要求1或2所述的污泥氧化处理装置，其特征在于，在所述水解反应釜上设置有蒸汽入口，所述闪蒸器的蒸汽出口与所述水解反应釜的蒸汽入口连通设置。

4.根据权利要求3所述的污泥氧化处理装置，其特征在于，所述固液分离单元包括：

离心机，与所述闪蒸器的低压物料排出口连通设置；

减压蒸发器，与所述离心机的液体出口连通设置，在所述减压蒸发器的蒸汽出口管路上设置有冷凝器；所述离心机的液体出口同时还与所述水解反应釜连通设置。

5.根据权利要求4所述的污泥氧化处理装置，其特征在于，与所述离心机的液体出口连接设置有分离液储罐，所述分离液储罐分别与所述减压蒸发器与所述水解反应釜连通设置。

6.根据权利要求5所述的污泥氧化处理装置，其特征在于，在所述分离液储罐与所述减压蒸发器之间还设置有重金属去除单元。

7.根据权利要求4或5或6所述的污泥氧化处理装置，其特征在于，在所述高温氧化塔与所述水解反应釜的污泥出料口之间的连通管路上设置有加热装置；在所述连通管路上且位于所述加热装置的上游还设置有换热器，连接所述闪蒸器与所述高温氧化塔高温物料排出口的管道经过所述换热器。