一种基于湿式氧化的污泥处理方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于湿式氧化的污泥处理方法，步骤为：在预处理过程中将污泥物料与热的液体在物化预处理器中充分混合，完成对污泥物料的配制后，将污泥物料输送进入氧化反应过程，在氧化反应过程中，污泥物料与温度为60℃～80℃的氧气在氧化反应器中发生湿式氧化反应，湿式氧化反应后形成气体和高温物料，气体主要为二氧化碳和水蒸气，直接排放到空气中；高温物料进入闪蒸脱水过程，首先进入闪蒸罐闪蒸产生气体和物料，产生的气体经净化后排放到空气中，产生的物料经换热器后进行固液分离，分离出的液体和固体都可以进行二次利用。本发明可有效合理地处理污泥使之可循环利用，能广泛应用于污泥处理中。
【专利说明】一种基于湿式氧化的污泥处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种污泥处理方法，特别是关于一种基于湿式氧化的污泥处理方法。
【背景技术】
[0002]城市污水处理厂在污水处理过程中产生大量的污泥，污泥的含水率很高，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、砷等重金属和难以降解的有毒有害及致癌物质，如果不进行妥善处理，将会对环境造成直接或潜在污染。根据国务院印发的《节能减排“十二五”规划》，到2015年，城市污水处理率和污泥无害化处置率分别达到85%和70%，县城污水处理率达到70%，预计届时污泥年产量达3500万吨，未经恰当处理处置的污泥进入环境后，将给水体和大气带来二次污染，对我国的生态环境和人们的活动构成严重威胁。因此，如何合理地处理处置污泥已成为城市健康发展的重要课题。
[0003]目前，我国污泥常见的处理方法包括填埋、制肥利用、干化和焚烧等，其中填埋操作简单，费用低，但是污泥填埋的专用污泥填埋场会存在占地面积较大、选址不易、渗浙液难处理并可能影响地下水质以及其它安全隐患等问题，一旦处理不当，很可能会造成二次污染；污泥制肥料曾是污泥利用的主要途径，但近年来随着人们对绿色食品的要求和对土壤污染的警惕，污泥肥料农用的标准日趋苛刻，并因其使用不便和肥效差等原因也无法和化肥抗衡，污泥用作农业肥料已难以为继；污泥干化技术是指利用热来破坏污泥的凝胶结构，并对污泥进行消毒灭菌，然而，干化处理工艺耗能高，设备复杂，投资及运行费用高，减量化也不彻底；污泥焚烧的优点是占地小、处理快速、处理量大、减量明显，但会产生酸性烟气、灰渣和飞灰等环境污染物，还需要后续处理。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本发明的目的是提供一种可有效合理地处理污泥使之可循环利用的基于湿式氧化的污泥处理方法。
[0005]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:一种基于湿式氧化的污泥处理方法，包括以下步骤:1)预处理过程:原料污泥输送至污泥储罐中，污泥储罐中的原料污泥由罐底部出口流出，经固体泵输送至物化预处理器中，同时向物化预处理器中通入热的液体，通入的热的液体质量与原料污泥质量之比为0.5:1?1:1，使热的液体与污泥物料充分混合，在物化预处理器中完成对污泥物料的配制后，污泥物料通过固体泵输出；2)氧化反应过程:来自步骤I)的污泥物料进入换热器的换热管中，与换热器壳体内的高温物料进行热量交换，热量交换后的污泥物料经过被加热装置加热的连接管道输送至氧化反应器，使得进入氧化反应器中的污泥物料温度达到180°C?200°C ;同时将被加热的氧气通入氧化反应器中，氧气的温度为60°C?80°C，氧气的通入量为进入氧化反应器内污泥物料COD值的50%?70% ;污泥物料与氧气在氧化反应器中发生湿式氧化反应，氧化反应器内的温度为240°C?260°C，压力为4.0MPa?5.5MPa，物料在氧化反应器中的停留时间为30min?60min，湿式氧化反应后形成气体和高温物料，气体主要为二氧化碳和水蒸气，直接排放到空气中；高温物料被送入换热器壳体中，与换热器的换热管内的污泥物料进行热量交换后，经连接管道输出；3)闪蒸脱水过程:来自步骤2)的高温物料首先进入闪蒸罐内进行闪蒸，经闪蒸后产生的气体进入尾气吸收塔净化，净化后的气体排放到空气中；经闪蒸后产生的物料经连接管道输送至换热器的换热管，对进入换热器壳体内的氧气进行加热，被加热后的氧气经连接管道输送至步骤2)中的氧化反应器；从换热器输出的高温物料再经冷却器冷却，温度降至60?70°C，然后经连接管道进入离心机进行固液分离；经离心机分离出的液体，一部分作为热的液体被输送进入步骤I)中的物化预处理器中与原料污泥进行混合；另一部分液体返回污水处理厂进行再次处理；经离心机分离出来的固体输出，进行二次利用。
[0006]所述步骤I)中通入预处理器中的热的液体温度为60°C?70°C。
[0007]所述步骤2)中换热器与氧化反应器之间连接管道外面的加热装置采用电磁加热
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[0008]所述步骤3)中闪蒸罐进行闪蒸时的温度为120°C?150°C，压力为0.5MPa?
1.0MPa,高温物料在闪蒸罐内停留时间为4min?5min。
[0009]所述步骤3)中离心机进行固液分离时的工作温度为60°C?70°C。
[0010]本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点:1、本发明由于采用湿式氧化反应处理污泥，使得污泥物料的COD去除率达到60%?80%，使存活于原污泥中的病毒、病菌、寄生虫等有害生物被有效灭活，实现了对污泥物料的无害化处理。2、本发明由于采用污泥处理过程中产生的高温物料的热量对污泥物料进行加热，采用污泥处理产生的液体作为热的液体与污泥物料混合，对污泥物料加热且增加其流动性，实现了能量的有效重复利用，减少了能源的消耗，降低了污泥处理成本。3、采用本发明的污泥处理方法处理污泥后得到的固体产物可实现稳定化、无害化、减量化、资源化，污泥减量化达70%?75%，固体产物中无机物的含量为85%?95%，可作为垃圾填埋场的覆盖土、建筑材料的辅助原料等，实现再次利用。4、本发明整个污泥处理过程仅需要2小时，处理快速，因此，本发明可以广泛应用于污泥处理过程中。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明的污泥处理方法流程示意图
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0013]如图1所示，本发明提供一种基于湿式氧化的污泥处理方法，包括以下步骤:
[0014]I)预处理过程:
[0015]原料污泥经输送机送入至污泥储罐I中，污泥储罐I中的原料污泥由罐底部出口流出，经固体泵2输送至物化预处理器3中，同时向物化预处理器3中通入热的液体，通入的热的液体质量与原料污泥质量之比为0.5:1?1:1，使热的液体与污泥物料充分混合，对污泥物料进行预热并且增加其流动性，防止污泥物料结痂结垢；在物化预处理器3中完成对污泥物料的配制后，污泥物料通过固体泵4输出。
[0016]上述通入预处理器3中的热的液体温度为60°C?70°C，经处理后的污泥物料温度可升至50°C?60°C，含水率为88%?92%。
[0017]2)氧化反应过程:
[0018]来自步骤I)的污泥物料进入换热器5的换热管中，与换热器5壳体内的高温物料进行热量交换，热量交换后的污泥物料经过被加热装置6加热的连接管道输送至氧化反应器7，使得进入氧化反应器7中的污泥物料温度达到180°C?200°C。同时将被加热的氧气通入氧化反应器7中，氧气的温度为60°C?80°C，氧气的通入量为进入氧化反应器7内污泥物料COD值(化学需氧量)的50%?70%。污泥物料与氧气在氧化反应器7内发生湿式氧化反应，氧化反应器7内的温度为240°C?260°C，压力为4.0MPa?5.5MPa，物料在氧化反应器7中的停留时间为30min?60min，湿式氧化反应后形成气体和高温物料，气体主要为二氧化碳和水蒸气，直接排放到空气中；高温物料被送入换热器5壳体中，与换热器5的换热管内的污泥物料进行热量交换后，经连接管道输出。
[0019]上述换热器5与氧化反应器7之间连接管道外面的加热装置6可以采用已有技术的电磁加热装置。
[0020]经过湿式氧化反应，污泥物料的COD去除率达到60%?80%，使存活于原污泥中的病毒、病菌、寄生虫等有害生物被有效灭活，实现了对物料的无害化处理。
[0021]3)闪蒸脱水过程:
[0022]来自步骤2)的高温物料首先进入闪蒸罐8内进行闪蒸，经闪蒸后产生的气体进入尾气吸收塔9净化，净化后的气体达到标准后，排放到空气中；经闪蒸后产生的物料经连接管道输送至换热器10的换热管，对进入换热器10壳体内的氧气进行加热，被加热后的氧气经连接管道输送至氧化反应器7 ;从换热器10输出的高温物料经冷却器11冷却，温度降至60°C?70°C，然后经连接管道进入离心机12进行固液分离；经离心机12分离出的液体，一部分作为热的液体被输送进入物化预处理器3中与原料污泥进行混合，有效回收利用能量及增加物料流动性；另一部分液体返回污水处理厂进行再次处理；经离心机12分离出来的固体，含水率低于50%，晾晒后可作为垃圾填埋场的覆盖土、建筑材料的辅助原料等完成二次利用。
[0023]上述闪蒸罐8进行闪蒸时的温度为120°C?150°C，压力为0.5MPa?1.0MPa，高温物料在闪蒸罐8内停留时间为4min?5min。
[0024]离心机12进行固液分离时的工作温度为60°C?70°C，分离出的固相产物含水率为40%?45%,经3?5天晾晒后含水率可降至30%以下。
[0025]用上述方法处理污泥后得到的固体产物可实现稳定化、无害化、减量化、资源化，污泥减量化达70%?75%，固体产物中无机物的含量为85%?95%，可作为垃圾填埋场的覆盖土、建筑材料的辅助原料等，整个污泥处理过程仅需要2小时，污泥处理过程中的热量、物料循环利用，有效地节约了能源。
[0026]实施例1
[0027]如图1所示，采用本发明方法对污泥进行处理，包括以下步骤:
[0028]I)预处理过程:
[0029]原料污泥经输送机送入至污泥储罐I中，污泥储罐I中的原料污泥由罐底部出口流出，经固体泵2输送至物化预处理器3中，同时向物化预处理器3中通入热的液体，通入的热的液体质量与原料污泥质量之比为0.5:1，使热的液体与污泥物料充分混合，对污泥物料进行预热并且增加其流动性，防止污泥物料结痂结垢，在物化预处理器3中完成对污泥物料的配制后，污泥物料通过固体泵4输出。
[0030]上述物化预处理器3中的液体温度为60°C的液体，经处理后的污泥物料温度升至50°C，含水率为88%。
[0031]2)氧化反应过程:
[0032]来自步骤I)的污泥物料进入换热器5的换热管中，与换热器5壳体内的高温物料进行热量交换，热量交换后的污泥物料经过被加热装置6加热的连接管道输送至氧化反应器7，使得进入氧化反应器7中的污泥物料温度达到180°C。同时将被加热的氧气通入氧化反应器7中，氧气的温度为60°C，氧气的通入量为进入氧化反应器7内污泥物料COD值的50%。污泥物料与氧气在氧化反应器7内发生湿式氧化反应，氧化反应器7内的温度为240°C，压力为4.0MPa，物料在氧化反应器7中的停留时间为30min，湿式氧化反应后形成气体和高温物料，其中，气体主要为二氧化碳和水蒸气，直接排放到空气中；高温物料被送入换热器5壳体中，与换热器5换热管内的污泥物料进行热量交换后，经连接管道输出。
[0033]上述换热器5与氧化反应器7之间连接管道外面的加热装置6可以采用已有技术的电磁加热装置。
[0034]经过湿式氧化反应，污泥物料的COD去除率达到60%，使存活于原污泥中的病毒、病菌、寄生虫等有害生物被有效灭活，实现了对物料的无害化处理。
[0035]3)闪蒸脱水过程:
[0036]来自步骤2)的高温物料首先进入闪蒸罐8内进行闪蒸，经闪蒸后产生的气体进入尾气吸收塔9净化，净化后的气体达到标准后，排放到空气中；经闪蒸后产生的物料经连接管道输送至换热器10的换热管，对进入换热器10壳体内的氧气进行加热，被加热后的氧气经连接管道输送至氧化反应器7 ;从换热器10输出的高温物料经冷却器11冷却，温度降至60°C，然后经连接管道进入离心机12进行固液分离；经离心机12分离出的液体，一部分作为热的液体被输送进入物化预处理器3中与原料污泥进行混合，有效回收利用能量及增加物料流动性；另一部分液体返回污水处理厂进行再次处理；经离心机12分离出来的固体，含水率低于50%，晾晒后可作为垃圾填埋场的覆盖土、建筑材料的辅助原料等完成二次利用。
[0037]上述闪蒸罐8进行闪蒸时的温度为120°C，压力为0.5MPa，高温物料在闪蒸罐8内停留时间为4min。
[0038]离心机12进行固液分离时的工作温度为60°C，分离出的固相产物含水率为40%，经3?5天晾晒后含水率可降至30%以下。
[0039]用上述方法处理污泥后得到的固体产物可实现稳定化、无害化、减量化、资源化，污泥减量化达70%，固体产物中无机物的含量为85%，可作为垃圾填埋场的覆盖土、建筑材料的辅助原料等，整个污泥处理过程仅需要2小时，污泥处理过程中的热量、物料循环利用，有效地节约了能源。
[0040]实施例2
[0041]如图1所示，采用本发明方法对污泥进行处理，包括以下步骤:
[0042]I)预处理过程:
[0043]原料污泥经输送机送入至污泥储罐I中，污泥储罐I中的原料污泥由罐底部出口流出，经固体泵2输送至物化预处理器3中，同时向物化预处理器3中通入热的液体，通入的热的液体质量与原料污泥质量之比为1: 1，使热的液体与污泥物料充分混合，对污泥物料进行预热并且增加其流动性，防止污泥物料结痂结垢，在物化预处理器3中完成对污泥物料的配制后，污泥物料通过固体泵4输出。
[0044]上述通入预处理器3中的液体温度为70°C，经处理后的污泥物料温度可升至60°C，含水率为92%。
[0045]2)氧化反应过程:
[0046]来自步骤I)的污泥物料进入换热器5的换热管中，与换热器5壳体内的高温物料进行热量交换，热量交换后的污泥物料经过被加热装置6加热的连接管道输送至氧化反应器7，使得进入氧化反应器7中的污泥物料温度达到200°C。同时将被加热的氧气通入氧化反应器7中，氧气的温度为80°C，氧气的通入量为进入氧化反应器7内污泥物料COD值的70%。污泥物料与氧气在氧化反应器7内发生湿式氧化反应，氧化反应器7内的温度为260°C，压力为5.5MPa，物料在氧化反应器7中的停留时间为60min，湿式氧化反应后形成气体和高温物料，其中，气体主要为二氧化碳和水蒸气，直接排放到空气中；高温物料被送入换热器5壳体中，与换热器5换热管内的污泥物料进行热量交换后，经连接管道输出。
[0047]上述换热器5与氧化反应器7之间连接管道外面的加热装置6可以采用已有技术的电磁加热装置。
[0048]经过湿式氧化反应，污泥物料的COD去除率达到80%，使存活于原污泥中的病毒、病菌、寄生虫等有害生物被有效灭活，实现了对物料的无害化处理。
[0049]3)闪蒸脱水过程:
[0050]来自步骤2)的高温物料首先进入闪蒸罐8内进行闪蒸，经闪蒸后产生的气体进入尾气吸收塔9净化，净化后的气体达到标准后，排放到空气中；经闪蒸后产生的物料经连接管道输送至换热器10的换热管，对进入换热器10壳体内的氧气进行加热，被加热后的氧气经连接管道输送至氧化反应器7 ;从换热器10输出的高温物料经冷却器11冷却，温度降至70°C，然后经连接管道进入离心机12进行固液分离；经离心机12分离出的液体，一部分作为热的液体被输送进入物化预处理器3中与原料污泥进行混合，有效回收利用能量及增加物料流动性；另一部分液体返回污水处理厂进行再次处理；经离心机12分离出来的固体，含水率低于50%，晾晒后可作为垃圾填埋场的覆盖土、建筑材料的辅助原料等完成二次利用。
[0051]上述闪蒸罐8进行闪蒸时的温度为150°C，压力为l.0MPa，高温物料在闪蒸罐8内停留时间为5min。
[0052]离心机12进行固液分离时的工作温度为70°C，分离出的固相产物含水率为45%，经3?5天晾晒后含水率可降至30%以下。
[0053]用上述方法处理污泥后得到的固体产物可实现稳定化、无害化、减量化、资源化，污泥减量化达75%，固体产物中无机物的含量为95%，可作为垃圾填埋场的覆盖土、建筑材料的辅助原料等，整个污泥处理过程仅需要2小时，污泥处理过程中的热量、物料循环利用，有效地节约了能源。
[0054]实施例3
[0055]如图1所示，采用本发明方法对污泥进行处理，包括以下步骤:
[0056]I)预处理过程:
[0057]原料污泥经输送机送入至污泥储罐I中，污泥储罐I中的原料污泥由罐底部出口流出，经固体泵2输送至物化预处理器3中，同时向物化预处理器3中通入热的液体，通入的热的液体质量与原料污泥质量之比为0.8:1，使热的液体与污泥物料充分混合，对污泥物料进行预热并且增加其流动性，防止污泥物料结痂结垢；在物化预处理器3中完成对污泥物料的配制后，污泥物料通过固体泵4输出。
[0058]上述通入预处理器3中的热的液体温度为65°C，经处理后的污泥物料温度可升至55 °C，含水率为90%。
[0059]2)氧化反应过程:
[0060]来自步骤I)的污泥物料进入换热器5的换热管中，与换热器5壳体内的高温物料进行热量交换，热量交换后的污泥物料经过被加热装置6加热的连接管道输送至氧化反应器7，使得进入氧化反应器7中的污泥物料温度达到190°C。同时将被加热的氧气通入氧化反应器7中，氧气的温度为70°C，氧气的通入量为进入氧化反应器7内污泥物料COD值的60%。污泥物料与氧气在氧化反应器7内发生湿式氧化反应，氧化反应器7内的温度为250 °C，压力为5.0MPa,物料在氧化反应器7中的停留时间为45min，湿式氧化反应后形成气体和高温物料，气体主要为二氧化碳和水蒸气，直接排放到空气中；高温物料被送入换热器5壳体中，与换热器5的换热管内的污泥物料进行热量交换后，经连接管道输出。
[0061]上述换热器5与氧化反应器7之间连接管道外面的加热装置6可以采用已有技术的电磁加热装置。
[0062]经过湿式氧化反应，污泥物料的COD去除率达到70%，使存活于原污泥中的病毒、病菌、寄生虫等有害生物被有效灭活，实现了对物料的无害化处理。
[0063]3)闪蒸脱水过程:
[0064]来自步骤2)的高温物料首先进入闪蒸罐8内进行闪蒸，经闪蒸后产生的气体进入尾气吸收塔9净化，净化后的气体达到标准后，排放到空气中；经闪蒸后产生的物料经连接管道输送至换热器10的换热管，对进入换热器10壳体内的氧气进行加热，被加热后的氧气经连接管道输送至氧化反应器7 ;从换热器10输出的高温物料再经冷却器11冷却，温度降至65°C，然后经连接管道进入离心机12进行固液分离；经离心机12分离出的液体，一部分作为热的液体被输送进入物化预处理器3中与原料污泥进行混合，有效回收利用能量及增加物料流动性；另一部分液体返回污水处理厂进行再次处理；经离心机12分离出来的固体，含水率低于50%，晾晒后可作为垃圾填埋场的覆盖土、建筑材料的辅助原料等完成二次利用。
[0065]上述闪蒸罐8进行闪蒸时的温度为135°C，压力为0.SMPa，高温物料在闪蒸罐8内停留时间为4.5min。
[0066]离心机12进行固液分离时的工作温度为65°C，分离出的固相产物含水率为43%，经3?5天晾晒后含水率可降至30%以下。
[0067]用上述方法处理污泥后得到的固体产物可实现稳定化、无害化、减量化、资源化，污泥减量化达73%，固体产物中无机物的含量为90%，可作为垃圾填埋场的覆盖土、建筑材料的辅助原料等，整个污泥处理过程仅需要2小时，污泥处理过程中的热量、物料循环利用，有效地节约了能源。
[0068]上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
【权利要求】
1.一种基于湿式氧化的污泥处理方法，包括以下步骤: 1)预处理过程:原料污泥输送至污泥储罐中，污泥储罐中的原料污泥由罐底部出口流出，经固体泵输送至物化预处理器中，同时向物化预处理器中通入热的液体，通入的热的液体质量与原料污泥质量之比为0.5:1?1:1，使热的液体与污泥物料充分混合，在物化预处理器中完成对污泥物料的配制后，污泥物料通过固体泵输出； 2)氧化反应过程:来自步骤1)的污泥物料进入换热器的换热管中，与换热器壳体内的高温物料进行热量交换，热量交换后的污泥物料经过被加热装置加热的连接管道输送至氧化反应器，使得进入氧化反应器中的污泥物料温度达到1801?2001 ；同时将被加热的氧气通入氧化反应器中，氧气的温度为601?801，氧气的通入量为进入氧化反应器内污泥物料(1)0值的50%?70% ；污泥物料与氧气在氧化反应器中发生湿式氧化反应，氧化反应器内的温度为2401?2601，压力为4.01？3?5.51？3，物料在氧化反应器中的停留时间为30111111?60111111，湿式氧化反应后形成气体和高温物料，气体主要为二氧化碳和水蒸气，直接排放到空气中；高温物料被送入换热器壳体中，与换热器的换热管内的污泥物料进行热量交换后，经连接管道输出； 3)闪蒸脱水过程:来自步骤2)的高温物料首先进入闪蒸罐内进行闪蒸，经闪蒸后产生的气体进入尾气吸收塔净化，净化后的气体排放到空气中；经闪蒸后产生的物料经连接管道输送至换热器的换热管，对进入换热器壳体内的氧气进行加热，被加热后的氧气经连接管道输送至步骤2)中的氧化反应器；从换热器输出的高温物料再经冷却器冷却，温度降至60?701，然后经连接管道进入离心机进行固液分离；经离心机分离出的液体，一部分作为热的液体被输送进入步骤1)中的物化预处理器中与原料污泥进行混合；另一部分液体返回污水处理厂进行再次处理；经离心机分离出来的固体输出，进行二次利用。
2.如权利要求1所述的一种基于湿式氧化的污泥处理方法，其特征在于:所述步骤1)中通入预处理器中的热的液体温度为60V?701。
3.如权利要求1所述的一种基于湿式氧化的污泥处理方法，其特征在于:所述步骤2)中换热器与氧化反应器之间连接管道外面的加热装置采用电磁加热装置。
4.如权利要求2所述的一种基于湿式氧化的污泥处理方法，其特征在于:所述步骤2)中换热器与氧化反应器之间连接管道外面的加热装置采用电磁加热装置。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种基于湿式氧化的污泥处理方法，其特征在于:所述步骤3)中闪蒸罐进行闪蒸时的温度为1201?1501，压力为0.51？3?1.01？3，高温物料在闪蒸罐内停留时间为4111111?5111111。
6.如权利要求1或2或3或4所述的一种基于湿式氧化的污泥处理方法，其特征在于:所述步骤3)中离心机进行固液分离时的工作温度为601?701。
7.如权利要求5所述的一种基于湿式氧化的污泥处理方法，其特征在于:所述步骤3)中离心机进行固液分离时的工作温度为601?701。
【文档编号】C02F11/08GK104355514SQ201410638286
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月6日 优先权日:2014年11月6日
【发明者】陶明涛, 姜鹏明, 文欣 申请人:北京绿创生态科技有限公司