[发明专利]低含水率脱水污泥直接超临界水气化处理装置及其方法

说明书

技术领域

本发明属于资源环境领域，具体涉及一种污水厂提供的脱水污泥直接超临界水气化处理装置及其方法。

背景技术

目前我国大部分污水处理厂的脱水污泥的含水率在74～86%之间，且其中含有一定量的固体无机物，这样导致在污泥处理过程中泵送增压的困难；所以污水厂实现脱水污泥的无害化、减量化、资源化成为研究者们关注的焦点，脱水污泥的处理处置问题已经成为我国环境保护中的重要课题之一。近年来不少学者提出采用超临界水处理的方法， 如于2008年12月24日公开的专利申请号为“200810063091.8”的中国专利申请文献，提出一种污泥在超临界水中连续催化气化制取富氢气体的方法，文献中采用的技术方案为污泥与水分别加压加温后按一定比例配比注入反应器，从污泥处理角度出发由于添加水分调配泥浆，从而降低了脱水污泥的处理效率，同时增加了含水率调配的工序，增加处理成本。此外，该专利仅从产氢的角度出发，而未明确处理后固相产物是否达到无害化的标准。

另外，2002年10月23日公开的专利号为“02114529.6”的中国专利，报道了锯屑浓度为2.0wt%的超临界水气化产氢，相当于处理含水率为98%，但该专利的处理对象并非脱水污泥，且该处理方法单位时间内的有机固态物质处理率低下。

发明内容

解决的技术问题：针对目前超临界水气化处理污泥中，由于添加水分条件使得处理效率低下的问题，本发明提供一种低含水率脱水污泥直接超临界水气化处理装置及其方法。

技术方案：

本发明以污水厂提供的脱水污泥（含水量约80%）作为处理对象，先对其进行预液化处理，使脱水污泥流动性增加，然后在高温、高压的作用下完成超临界气化反应，形成超临界流体，其中气化污泥中有机物为富含氢气的可燃气体，并能通过热作用稳定污泥中的有毒有害的重金属，最后通过气液固三相分离，实现脱水污泥的无害化、减量化、资源化处理。

基于此本发明提供一种低含水率脱水污泥直接超临界水气化处理的方法，具体处理步骤如下：

（1）将脱水污泥加入液化装置进行液化形成泥浆以提高污泥流动性能，同时使部分固体无机物沉降以减少后续输送时的堵塞问题；

（2）泥浆加压预热后进入超临界水气化反应装置进行超临界水气化反应；

（3）反应完成后将反应产物进行冷却，然后通过减压阀降压后以分离气液产物，其中气相产物主要为富氢气体，其上清液可回流至污水厂或回收液体中的铵氮进行资源化利用。

作为本发明的进一步改进：步骤（1）中所述液化装置的操作参数为：温度160～180℃，压力1.2MPa，液化时间30～60 min。

作为本发明的另一种改进：步骤（2）中所述泥浆加压至25MPa，预热至500℃进入超临界水气化反应装置。

作为本发明的另一种改进：步骤（2）中所述超临界水气化反应装置的操作参数为：温度600℃，压力30 MPa，反应2～5分钟。

作为本发明的另一种改进：步骤（2）中所述泥浆预热步骤中包括设置热交换器4，通入热交换器4的热流体为超临界水气化反应装置出口端的流体，以回收利用超临界水气化反应后流出的高温流体所携带的热量，热交换器4出口端的流体温度约为200℃。 

作为本发明的另一种改进：步骤（3）中所述反应产物中带有的热量，通过冷却器7进行热交换回收，形成80℃热水，可回收热量再利用。

作为本发明的另一种改进：还包括步骤（4）：定期排出超临界水气化反应器及液化装置中的固体残渣。排除的残渣进行直接填埋处理。

同时本发明还提供一种低含水率脱水污泥直接超临界水气化处理的装置，包括热交换器1、液化装置2、高压泵3、加热器5、超临界水气化反应器6、冷却器7、减压阀8、气液分离器9，通过输送管道依次连接。

作为本发明进一步改进：还包括热交换器4，通入热交换器4的热流体为超临界水气化反应装置6出口端的流体，以回收利用超临界水气化反应后流出的高温流体所携带的热量。 

作为本发明的另一种改进：通入热交换器1的冷热流体分别为脱水污泥原料与液化装置2出口端的液化后泥浆，由此可回收利用液化反应后泥浆所携带的热量。

本发明还包括所述各设备的操作参数：液化装置2：温度160～180℃，压力1.2MPa，液化时间30～60 min；加压泵3出口压力25MPa；加热器4出口温度500℃；超临界水气化反应装置：温度600℃，压力30 MPa，反应2～5分钟。

有益效果