[发明专利]有机污泥超临界水氧化治理及资源化利用的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种有机污泥的超临界水氧化处理及资源化利用的系统和方法，具体地说是用超临界水氧化法处理有机污泥，将其中的有害有机成分转化为水、二氧化碳及少量稳定的无机物等物质，同时利用余热进行发电，在达到污泥“减量、稳定、无害”治理目标的同时，实现能量的综合利用。

背景技术

随着城市化进程的加快及环保标准的日益提高，污水处理率和污水处理程度也日益得到提高和深化，污泥的产量也因此而大大提高。有机污泥是废水（包括生活废水和工业废水）处理后的产物，含有大量的有毒有害物质，如寄生虫卵、病原微生物、细菌、合成有机物及重金属等，如何对其进行有效的处理处置已成为一个世界性的社会和环境问题。

从世界范围看，目前常用的污泥处理处置方法主要有焚烧、填埋、堆肥和投海等。污泥的焚烧处置主要有两种方法：一种是脱水污泥直接焚烧，该法处置工艺环节少，流程简单，但燃料消耗量大，运行费用和运输费用均较高；另一种是将脱水污泥经过干化或者半干化处理后再进行焚燃，虽然能使焚烧相对简单，运输费用减少，但需有配套的干化设备，导致干化费用较高。污泥的焚烧一度很受欢迎，但一次性投资大、运行费用高、由于有机物在燃烧温度低于 850℃时会产生二恶英等剧毒物质而需对烟气和焚烧灰进行再处理等缺点限制了其应用。采用填埋法时，污泥中含有的各种有毒有害物质经雨水的浸蚀和渗漏会污染地下水及大气，另外，适宜污泥填埋的大面积场所因污泥的大量产出而显得越来越有限，而且远距离的运输成本也较高。污泥经堆肥法处理后可实现农业利用，但污泥中所含的病原体及有毒有害物直接应用于农业会造成土壤以及水体的二次污染，在相关技术未成熟的情况下还有其局限性。污泥投海会污染海洋，对海洋生态系统和人类食物链会造成威胁，国际公约已明令禁止。

为此，针对有机污泥的特性，积极开发能对污泥进行有效治理的技术具有重要的现实意义。遵循科学发展观，把污泥的处理处置与资源化利用相结合必将成为污泥最佳的最终出路

超临界水氧化技术（Supercritical Water Oxidation，SCWO）是一种新兴的有机废物和废水处理技术。SCWO是指有机物在超临界水条件下与氧化剂发生氧化反应的过程。由于超临界水是气液两相界面消失的单相体系，可与有机物、氧气、空气等以任意比例互溶，使本来发生的多相反应转化为单相反应，反应不再因相间转移而受到限制，从而加快了反应速率，反应时间一般只需几秒至几分钟；SCWO可将难降解的有机物彻底转化为CO₂和H₂O，将氮转化为N₂或N₂O等无害物质，将水体中的磷、氯、硫等元素深度氧化，以无机盐的形式从超临界水中沉积下来，实现有机有毒污染物的无害化，COD去除率可达99%以上。

超临界水氧化技术适应范围广，反应速率快，氧化分解完全，无二次污染。由于有机污泥的COD或TOC含量较高，采用超临界水氧化技术对其进行处理，不仅能实现污泥的深度处理，而且处理后的流出液具有较高的压力和温度，可先充分利用其能量生产高品位的电能，再将发电后的低品位蒸汽用作热源，可实现污泥的资源化利用。

发明内容

本发明的目的是提供一种有机污泥超临界水氧化处理及资源化利用的系统和方法。

实现上述发明目的的一个技术方案是：

一种有机污泥超临界水氧化处理及资源化利用的系统，包括格栅、污泥搅拌破碎机、污泥压力泵、预热器、氧化剂压力泵、超临界水氧化反应器、高压旋液分离器和发电系统，格栅、污泥搅拌破碎机、污泥压力泵和预热器通过输送管道依次连接，预热器的输出口连接至超临界水氧化反应器输入口，所述氧化剂压力泵连接至超临界水氧化反应器的氧化剂输入口，超临界水氧化反应器内装有加热器，超临界水氧化反应器超临界水输出口和高压旋液分离器，高压旋液分离器超临界水输出口和发电系统输入端连接。

所述氧化剂压力泵为高压柱塞泵（对于液态氧化剂）或压缩机（对于气态氧化剂）。所述的超临界反应器既可以是釜式反应器，也可以是管式反应器。

所述发电系统可以由超临界发电机组、电网、供热装置和制冷装置组成，超临界发电机组产生的电能输入电网，发电后的背压蒸汽输出至供热和制冷装置。作为该技术方案的进一步改进，在所述高压旋液分离器超临界水输出口和超临界发电机组输入口之间设有加热器，加热器可将高压旋液分离器排出的超临界水继续加热到580℃以上，维持压力在25~35MPa，用于超临界发电，将发电效率进一步提高到44%左右，对节约能源减少污染具有重要意义。