一种超临界水气化污泥试验装置的制造方法
专利名称:一种超临界水气化污泥试验装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种超临界水气化污泥试验装置，包括反应釜（9）、盐浴炉（4）、控制柜（11）和数据处理中心（12），反应釜（9）和盐浴炉（4）分别与控制柜（11）电连接，控制柜（11）与数据处理中心（12）电连接，反应釜（9）设置在盐浴炉（4）内，所述的盐浴炉（4）内设有碳酸钾溶液（5），反应釜（9）为高压反应釜，所述的盐浴炉（4）内设有温度传感器（10），温度传感器（10）与控制柜（11）电连接。本实用新型的有益效果是：本实用新型通过使用盐浴炉进行加热，能够快速升温，使反应釜设置在盐浴炉内，有利于反应釜内各处温度均匀，通过使用控制器能够方便快速调节温度，使反应釜内的温度根据具体需要快速调节。
【专利说明】
一种超临界水气化污泥试验装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及污泥处理试验装置，具体的说，是一种超临界水气化污泥试验装置。
【背景技术】
[0002]城镇污水厂产生的脱水污泥作为废弃物质，含有大量的有机物及丰富的氮磷营养盐。目前，对其进行资源化利用的探讨已较多，超临界水气化进料因无需干燥处理可节约成本，且超临界水能在一定程度上抑制反应中焦油、焦炭的生成，从而实现有效产氢。关于污泥超临界水气化处理的研究主要集中在产氢效率和产氢量等方面，污泥成分复杂，含有各种污染物，尤其是其含有的重金属在超临界水气化处理后是否存在二次污染问题同样需要关注，含水率为80%的脱水污泥超临界水气化前后重金属的性质，明确了反应后重金属富集到固相残渣中，形态整体趋于稳定态，采用超临界水氧化处理皮革污泥并回收其中高含量的Cr，发现绝大部分(达98%)的Cr富集到固相中并趋于稳定。已有研究表明，超临界水气化处理后污泥中绝大部分重金属进入到固相并发生富集现象，形态由不稳定态趋于稳定态，重金属环境安全性增加。
[0003]由于污水来源及处理工艺的影响，污泥中组成成分及自身理化性质如有机质含量、PH等差异较大。污泥性质的差异在一定程度上可影响超临界水气化过程中重金属行为。在液化处理污泥过程中发现，固相残渣中重金属的可迀移性低于原泥，可能是由于固相残渣的理化性质(pH、有机质)与原泥相比差异明显，且液化过程能促进不稳定态重金属发生热化学转化趋于稳定态，在超临界水气化处理焚烧飞灰过程中添加碱性化合物探究重金属的稳定化效果，发现添加碱性化合物可以抑制重金属离子溶于水，且反应过程中合成的铝硅酸盐对重金属有截留、吸附的作用。不同种污泥由于污水来源及雨水混入的影响，造成所含的重金属种类、含量及赋存形态大相径庭，因此，不同种脱水污泥超临界水气化处理后残留在固相产物中的重金属在后续利用、处置中是否存在二次污染问题尚不能定论。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种能够在超临界水气环境下使污泥呈碱性以便于重金属富集的超临界水气化污泥试验装置。
[0005]本实用新型通过下述技术方案实现:一种超临界水气化污泥试验装置，包括反应釜、盐浴炉、控制柜和数据处理中心，反应釜和盐浴炉分别与控制柜电连接，控制柜与数据处理中心电连接，反应釜设置在盐浴炉内。
[0006]所述的盐浴炉内设有碳酸钾溶液，反应釜为高压反应釜。
[0007]所述的盐浴炉内设有温度传感器，温度传感器与控制柜电连接。
[0008]所述的反应釜通过管道连通有碳酸氢钠容器。
[0009]所述的碳酸氢钠容器连通有容积测量仪，容积测量仪连接有容积栗，容积测量仪和容积栗分别与控制柜电连接。
[0010]所述的反应釜与碳酸氢钠容器之间的管道上设有阀门。[〇〇11] 所述的阀门与反应釜之间的管道上设有压力传感器，压力传感器与控制柜电连接。
[0012]所述的压力传感器与反应釜之间的管道上设有安全阀。
[0013]所述的碳酸氢钠容器内设有饱和的碳酸氢钠溶液。
[0014]本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果:
[0015] (1)本实用新型通过使用盐浴炉进行加热，能够快速升温，使反应釜设置在盐浴炉内，有利于反应釜内各处温度均匀，通过使用控制器能够方便快速调节温度，使反应釜内的温度根据具体需要快速调节；
[0016] (2)本实用新型通过使用温度传感器能够实时检测盐浴炉内的温度，便于控制器将温度控制在合适的范围内；
[0017] (3)本实用新型通过使高压反应釜连通有碳酸氢钠容器，能够将污泥的pH值控制在碱性范围内，有利于重金属富集到固相，从而提高了污泥处理的效率以及提高了重金属回收利用率；
[0018] (4)本实用新型通过设置容积测量仪和容积栗能够方便控制碳酸氢钠溶液的输送量，以便于控制反应的进度；
[0019] (5)本实用新型通过设置压力传感器能够实时检测出反应釜内的压强，通过设置安全阀，能够提高本实用新型的安全性能。【附图说明】
[0020]图1为一种超临界水气化污泥试验装置的结构示意图；[0021 ]其中1一容积测量仪，2—碳酸氢钠容器，3—容积栗，4 一盐浴炉，5—碳酸钾溶液， 6—阀门，7—压力传感器，8—安全阀，9 一反应爸，10—温度传感器，11 一控制柜，12—数据处理中心。【具体实施方式】
[0022]下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。[〇〇23] 实施例:
[0024]如图1所示，本实施例中，一种超临界水气化污泥试验装置，包括高压反应釜9、使用碳酸钾溶液5作为加热介质的盐浴炉4、控制柜11和数据处理中心12,反应釜9和盐浴炉4 分别与控制柜11电连接，控制柜11与数据处理中心12电连接，反应釜9设置在盐浴炉4内，盐浴炉4内设有温度传感器10,温度传感器10与控制柜11电连接，高压反应釜9通过管道连通有装有饱和的碳酸氢钠溶液的碳酸氢钠容器2,碳酸氢钠容器2连通有容积测量仪1，容积测量仪1连接有容积栗3，容积测量仪1和容积栗3分别与控制柜11电连接，本实施例中，所述的高压反应釜9与碳酸氢钠容器2之间的管道上设有阀门6,阀门6与高压反应釜9之间的管道上设有压力传感器7,压力传感器7与控制柜11电连接，压力传感器7与高压反应釜9之间的管道上设有安全阀8。[〇〇25] 不同种脱水污泥超临界水气化处理后，绝大部分污泥中重金属毒性浸出和生物可利用组分含量明显降低，表明处理后污泥的环境风险大大降低。不同重金属含量变化范围内的脱水污泥超临界水气化处理后，重金属环境污染程度及潜在生态风险程度显著降低， 环境风险值被降至相对安全水平，对环境表现出低风险或无风险。污泥pH值在一定程度上影响超临界水气化后污泥中重金属的环境风险，pH值处于碱性范围，有利于重金属富集到固相，可能导致可生物利用组分内重金属含量相应增加，pH值处于酸性范围，反应过程中易发生反应釜腐蚀现象，从而导致污泥超临界水气化处理后N1、Cr的生物可利用组分含量显著增加，因此将pH值控制在碱性范围以降低环境风险。
[0026]本实用新型运行工作时:采用批式高压反应釜9进行试验，反应釜材料为316 L不锈钢，内部容积为100 mL，可耐受650°C的高温和30 MPa的高压。该反应釜采用盐浴加热，盐浴炉配备了一个带K型热电偶的PID温度传感器10单元，根据实验记录可知，在反应温度400 °(:且反应压力超过22.1 MPa的条件下，反应釜中33 mL的水达到超临界状态，试验过程中添加到反应器中的脱水污泥的湿重根据脱水污泥的含水率计算得出，由控制柜11传送数据处理中心12做数据处理。[〇〇27] 试验中将44 g含水率74.8%的污泥置于反应釜中，密封并盐浴加热，当升温至预设温度400°C后，在该恒定温度下反应60 min，反应完成后，用电扇将反应器冷却至室温，气、 液、固三相样品的收集和分离步骤方法，固相残留物在80°C条件下烘12 h以上，称量后碾磨过100目筛，储存在样品袋中作为测定重金属含量、形态的实验材料。
[0028]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种超临界水气化污泥试验装置，其特征在于:包括反应釜(9)、盐浴炉(4)、控制柜 (11)和数据处理中心(12)，反应釜(9)和盐浴炉(4)分别与控制柜(11)电连接，控制柜(11) 与数据处理中心(12)电连接，反应釜(9)设置在盐浴炉(4)内，所述的反应釜(9)通过管道连 通有碳酸氢钠容器(2)。2.根据权利要求1所述的一种超临界水气化污泥试验装置，其特征在于:所述的盐浴炉 (4)内设有碳酸钾溶液(5)，反应釜(9)为高压反应釜。3.根据权利要求1所述的一种超临界水气化污泥试验装置，其特征在于:所述的盐浴炉 (4)内设有温度传感器(10)，温度传感器(10)与控制柜(11)电连接。4.根据权利要求1所述的一种超临界水气化污泥试验装置，其特征在于:所述的碳酸氢 钠容器(2)连通有容积测量仪(1 )，容积测量仪(1)连接有容积栗(3)，容积测量仪(1)和容积 栗(3)分别与控制柜(11)电连接。5.根据权利要求1所述的一种超临界水气化污泥试验装置，其特征在于:所述的反应釜 (9)与碳酸氢钠容器(2)之间的管道上设有阀门(6)。6.根据权利要求5所述的一种超临界水气化污泥试验装置，其特征在于:所述的阀门 (6)与反应釜(9)之间的管道上设有压力传感器(7)，压力传感器(7)与控制柜(11)电连接。7.根据权利要求6所述的一种超临界水气化污泥试验装置，其特征在于:所述的压力传 感器(7)与反应釜(9)之间的管道上设有安全阀(8)。8.根据权利要求1所述的一种超临界水气化污泥试验装置，其特征在于:所述的碳酸氢 钠容器(2)内设有饱和的碳酸氢钠溶液。
【文档编号】C02F11/00GK205710352SQ201620343741
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月22日
【发明人】张琦东
【申请人】四川建筑职业技术学院
【专利摘要】本实用新型公开了一种超临界水气化污泥试验装置，包括反应釜（9）、盐浴炉（4）、控制柜（11）和数据处理中心（12），反应釜（9）和盐浴炉（4）分别与控制柜（11）电连接，控制柜（11）与数据处理中心（12）电连接，反应釜（9）设置在盐浴炉（4）内，所述的盐浴炉（4）内设有碳酸钾溶液（5），反应釜（9）为高压反应釜，所述的盐浴炉（4）内设有温度传感器（10），温度传感器（10）与控制柜（11）电连接。本实用新型的有益效果是：本实用新型通过使用盐浴炉进行加热，能够快速升温，使反应釜设置在盐浴炉内，有利于反应釜内各处温度均匀，通过使用控制器能够方便快速调节温度，使反应釜内的温度根据具体需要快速调节。
【专利说明】
一种超临界水气化污泥试验装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及污泥处理试验装置，具体的说，是一种超临界水气化污泥试验装置。
【背景技术】
[0002]城镇污水厂产生的脱水污泥作为废弃物质，含有大量的有机物及丰富的氮磷营养盐。目前，对其进行资源化利用的探讨已较多，超临界水气化进料因无需干燥处理可节约成本，且超临界水能在一定程度上抑制反应中焦油、焦炭的生成，从而实现有效产氢。关于污泥超临界水气化处理的研究主要集中在产氢效率和产氢量等方面，污泥成分复杂，含有各种污染物，尤其是其含有的重金属在超临界水气化处理后是否存在二次污染问题同样需要关注，含水率为80%的脱水污泥超临界水气化前后重金属的性质，明确了反应后重金属富集到固相残渣中，形态整体趋于稳定态，采用超临界水氧化处理皮革污泥并回收其中高含量的Cr，发现绝大部分(达98%)的Cr富集到固相中并趋于稳定。已有研究表明，超临界水气化处理后污泥中绝大部分重金属进入到固相并发生富集现象，形态由不稳定态趋于稳定态，重金属环境安全性增加。
[0003]由于污水来源及处理工艺的影响，污泥中组成成分及自身理化性质如有机质含量、PH等差异较大。污泥性质的差异在一定程度上可影响超临界水气化过程中重金属行为。在液化处理污泥过程中发现，固相残渣中重金属的可迀移性低于原泥，可能是由于固相残渣的理化性质(pH、有机质)与原泥相比差异明显，且液化过程能促进不稳定态重金属发生热化学转化趋于稳定态，在超临界水气化处理焚烧飞灰过程中添加碱性化合物探究重金属的稳定化效果，发现添加碱性化合物可以抑制重金属离子溶于水，且反应过程中合成的铝硅酸盐对重金属有截留、吸附的作用。不同种污泥由于污水来源及雨水混入的影响，造成所含的重金属种类、含量及赋存形态大相径庭，因此，不同种脱水污泥超临界水气化处理后残留在固相产物中的重金属在后续利用、处置中是否存在二次污染问题尚不能定论。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种能够在超临界水气环境下使污泥呈碱性以便于重金属富集的超临界水气化污泥试验装置。
[0005]本实用新型通过下述技术方案实现:一种超临界水气化污泥试验装置，包括反应釜、盐浴炉、控制柜和数据处理中心，反应釜和盐浴炉分别与控制柜电连接，控制柜与数据处理中心电连接，反应釜设置在盐浴炉内。
[0006]所述的盐浴炉内设有碳酸钾溶液，反应釜为高压反应釜。
[0007]所述的盐浴炉内设有温度传感器，温度传感器与控制柜电连接。
[0008]所述的反应釜通过管道连通有碳酸氢钠容器。
[0009]所述的碳酸氢钠容器连通有容积测量仪，容积测量仪连接有容积栗，容积测量仪和容积栗分别与控制柜电连接。
[0010]所述的反应釜与碳酸氢钠容器之间的管道上设有阀门。[〇〇11] 所述的阀门与反应釜之间的管道上设有压力传感器，压力传感器与控制柜电连接。
[0012]所述的压力传感器与反应釜之间的管道上设有安全阀。
[0013]所述的碳酸氢钠容器内设有饱和的碳酸氢钠溶液。
[0014]本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果:
[0015] (1)本实用新型通过使用盐浴炉进行加热，能够快速升温，使反应釜设置在盐浴炉内，有利于反应釜内各处温度均匀，通过使用控制器能够方便快速调节温度，使反应釜内的温度根据具体需要快速调节；
[0016] (2)本实用新型通过使用温度传感器能够实时检测盐浴炉内的温度，便于控制器将温度控制在合适的范围内；
[0017] (3)本实用新型通过使高压反应釜连通有碳酸氢钠容器，能够将污泥的pH值控制在碱性范围内，有利于重金属富集到固相，从而提高了污泥处理的效率以及提高了重金属回收利用率；
[0018] (4)本实用新型通过设置容积测量仪和容积栗能够方便控制碳酸氢钠溶液的输送量，以便于控制反应的进度；
[0019] (5)本实用新型通过设置压力传感器能够实时检测出反应釜内的压强，通过设置安全阀，能够提高本实用新型的安全性能。【附图说明】
[0020]图1为一种超临界水气化污泥试验装置的结构示意图；[0021 ]其中1一容积测量仪，2—碳酸氢钠容器，3—容积栗，4 一盐浴炉，5—碳酸钾溶液， 6—阀门，7—压力传感器，8—安全阀，9 一反应爸，10—温度传感器，11 一控制柜，12—数据处理中心。【具体实施方式】
[0022]下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。[〇〇23] 实施例:
[0024]如图1所示，本实施例中，一种超临界水气化污泥试验装置，包括高压反应釜9、使用碳酸钾溶液5作为加热介质的盐浴炉4、控制柜11和数据处理中心12,反应釜9和盐浴炉4 分别与控制柜11电连接，控制柜11与数据处理中心12电连接，反应釜9设置在盐浴炉4内，盐浴炉4内设有温度传感器10,温度传感器10与控制柜11电连接，高压反应釜9通过管道连通有装有饱和的碳酸氢钠溶液的碳酸氢钠容器2,碳酸氢钠容器2连通有容积测量仪1，容积测量仪1连接有容积栗3，容积测量仪1和容积栗3分别与控制柜11电连接，本实施例中，所述的高压反应釜9与碳酸氢钠容器2之间的管道上设有阀门6,阀门6与高压反应釜9之间的管道上设有压力传感器7,压力传感器7与控制柜11电连接，压力传感器7与高压反应釜9之间的管道上设有安全阀8。[〇〇25] 不同种脱水污泥超临界水气化处理后，绝大部分污泥中重金属毒性浸出和生物可利用组分含量明显降低，表明处理后污泥的环境风险大大降低。不同重金属含量变化范围内的脱水污泥超临界水气化处理后，重金属环境污染程度及潜在生态风险程度显著降低， 环境风险值被降至相对安全水平，对环境表现出低风险或无风险。污泥pH值在一定程度上影响超临界水气化后污泥中重金属的环境风险，pH值处于碱性范围，有利于重金属富集到固相，可能导致可生物利用组分内重金属含量相应增加，pH值处于酸性范围，反应过程中易发生反应釜腐蚀现象，从而导致污泥超临界水气化处理后N1、Cr的生物可利用组分含量显著增加，因此将pH值控制在碱性范围以降低环境风险。
[0026]本实用新型运行工作时:采用批式高压反应釜9进行试验，反应釜材料为316 L不锈钢，内部容积为100 mL，可耐受650°C的高温和30 MPa的高压。该反应釜采用盐浴加热，盐浴炉配备了一个带K型热电偶的PID温度传感器10单元，根据实验记录可知，在反应温度400 °(:且反应压力超过22.1 MPa的条件下，反应釜中33 mL的水达到超临界状态，试验过程中添加到反应器中的脱水污泥的湿重根据脱水污泥的含水率计算得出，由控制柜11传送数据处理中心12做数据处理。[〇〇27] 试验中将44 g含水率74.8%的污泥置于反应釜中，密封并盐浴加热，当升温至预设温度400°C后，在该恒定温度下反应60 min，反应完成后，用电扇将反应器冷却至室温，气、 液、固三相样品的收集和分离步骤方法，固相残留物在80°C条件下烘12 h以上，称量后碾磨过100目筛，储存在样品袋中作为测定重金属含量、形态的实验材料。
[0028]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种超临界水气化污泥试验装置，其特征在于:包括反应釜(9)、盐浴炉(4)、控制柜 (11)和数据处理中心(12)，反应釜(9)和盐浴炉(4)分别与控制柜(11)电连接，控制柜(11) 与数据处理中心(12)电连接，反应釜(9)设置在盐浴炉(4)内，所述的反应釜(9)通过管道连 通有碳酸氢钠容器(2)。2.根据权利要求1所述的一种超临界水气化污泥试验装置，其特征在于:所述的盐浴炉 (4)内设有碳酸钾溶液(5)，反应釜(9)为高压反应釜。3.根据权利要求1所述的一种超临界水气化污泥试验装置，其特征在于:所述的盐浴炉 (4)内设有温度传感器(10)，温度传感器(10)与控制柜(11)电连接。4.根据权利要求1所述的一种超临界水气化污泥试验装置，其特征在于:所述的碳酸氢 钠容器(2)连通有容积测量仪(1 )，容积测量仪(1)连接有容积栗(3)，容积测量仪(1)和容积 栗(3)分别与控制柜(11)电连接。5.根据权利要求1所述的一种超临界水气化污泥试验装置，其特征在于:所述的反应釜 (9)与碳酸氢钠容器(2)之间的管道上设有阀门(6)。6.根据权利要求5所述的一种超临界水气化污泥试验装置，其特征在于:所述的阀门 (6)与反应釜(9)之间的管道上设有压力传感器(7)，压力传感器(7)与控制柜(11)电连接。7.根据权利要求6所述的一种超临界水气化污泥试验装置，其特征在于:所述的压力传 感器(7)与反应釜(9)之间的管道上设有安全阀(8)。8.根据权利要求1所述的一种超临界水气化污泥试验装置，其特征在于:所述的碳酸氢 钠容器(2)内设有饱和的碳酸氢钠溶液。
【文档编号】C02F11/00GK205710352SQ201620343741
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月22日
【发明人】张琦东
【申请人】四川建筑职业技术学院
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