一种防止湿式空气再生系统结垢的混合炭泥热解处理方法与流程

本发明涉及固体废弃物处理技术领域，具体为一种防止活性炭湿式空气再生系统(WAR系统)结垢的混合炭泥热解处理方法。

背景技术：

西门子公司的粉末活性炭技术(PACT)和活性炭湿式空气再生技术(WAR)组合工艺是在常规活性污泥法污水处理系统中添加活性炭，通过活性炭吸附有机物的特性，促进难降解物质的吸附与降解。PACT系统中吸附了污染物和活性污泥的混合炭泥被送入WAR系统，在温度为243℃、压力为6.2MPa条件下，可将活性炭吸附的有机物和附着的生化污泥氧化成无机物或易降解有机物，而活性炭不被氧化并恢复活性，重返PACT系统使用。该技术对COD有较强的脱除功能，已应用于石化、化工等行业污水处理系统之中。

目前，PACT+WAR技术在我国已有建设投用，但是都存在着WAR系统中换热和加热部分结垢严重的问题。WAR系统中结垢的主要成分为硫酸钙，还有碳酸钙、少量有机物和其他物质，且形成上述结垢的离子，如Ca²⁺、SO4^2-等离子，绝大部分来自于PACT混合炭泥的菌胶团，采用常规压滤方式无法将结垢离子去除。目前，尚无防止WAR系统结垢的有效对策，存在着WAR系统化学清洗次数频繁、除垢效果差、除垢费用高等问题，严重影响了WAR系统正常运行以及PACT系统的处理效果。因此，如何防止WAR系统结垢问题是相关企业急需解决的技术问题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种防止湿式空气再生系统结垢的混合炭泥热解处理方法，解决现有技术中WAR系统中换热和加热部分结垢严重的问题，对进入WAR系统的混合炭泥进行热解处理，去除大部分形成结垢的离子，达到防止WAR系统结垢的目的。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种防止湿式空气再生系统结垢的混合炭泥热解处理方法，主要包括以下五个步骤：

(1)利用氧化反应釜5处理后高温混合炭泥1的余热，将低温的混合炭泥1经换热器7进行换热至一定温度后，再进入加热反应釜2，向加热反应釜2通入过热蒸汽3，将换热后的混合炭泥1继续加热到设定温度，设定温度为100～200℃，优选温度范围为150～180℃；加热反应釜操作压力范围为0.1～2MPa，优选压力范围为0.5～1.5MPa；

(2)向加热后的混合炭泥1加入浓硝酸4进行酸化，混合炭泥经酸化后有利于其中的钙离子溶于液相，酸化后的混合炭泥pH范围为3～6，优选pH范围为4～5；

(3)酸化后的混合炭泥1进入氧化反应釜5，通入氧气6与酸化后的混合炭泥1进行氧化反应，氧化反应时间为0.1～8h，优选为0.5～4h；氧化反应釜5的操作温度为100～200℃，优选温度范围为150～180℃；；氧化反应釜5的操作压力范围为0.1～2MPa，优选压力范围为0.5～1.5MPa；

(4)氧化反应后的混合炭泥1进入换热器7与低温的混合炭泥1进行换热，然后进入离心脱水机8进行泥水分离，将氧化反应后的混合炭泥分离为泥相和离心液9，离心液9外排；

(5)步骤(4)中所述泥相进入搅拌机10，加入化学水11后进行搅拌，搅拌均质后形成处理后的混合炭泥；所述处理后的混合炭泥含水率与低温的混合炭泥1含水率相差低于±3％。

处理后的混合炭泥可作为WAR系统进料12，再进入WAR系统。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种防止WAR系统结垢的混合炭泥热解处理方法，根据混合炭泥的特性，以氧化技术作为热解处理工艺，有效去除混合炭泥中形成结垢的离子，达到防止WAR系统结垢的要求。本发明具有处理效果好、流程简单、处理成本低等优点，并且能够降低企业PACT+WAR系统运行成本，投资成本较低，具有较好的经济效益和应用价值。

附图说明

本发明有如下附图：

图1WAR系统混合炭泥热解处理工艺流程示意图

图中：1为混合炭泥；2为加热反应釜；3为过热蒸汽；4为浓硝酸；5为氧化反应釜；6为氧气；7为换热器；8为离心脱水机；9为离心液；10为搅拌机；11为化学水；12为WAR系统进料。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供了一种防止活性炭湿式空气再生系统(WAR系统)结垢的混合炭泥热解处理方法，

一种防止湿式空气再生系统结垢的混合炭泥热解处理方法，包括如下步骤：

(1)利用氧化反应釜5处理后高温混合炭泥1的余热，将低温的混合炭泥1经换热器7进行换热至一定温度后，再泵入加热反应釜2。向加热反应釜2通入过热蒸汽3，将混合炭泥1继续加热到设定温度，设定温度为100～200℃，优选温度范围为150～180℃；操作压力范围为0.1～2MPa，优选压力范围为0.5～1.5MPa；

(2)向加热后的混合炭泥1加入浓硝酸4进行酸化，酸化后的混合炭泥pH范围为3～6，优选pH范围为4～5；

(3)酸化后的混合炭泥1进入氧化反应釜5；氧化反应釜5通入氧气6与混合炭泥1进行氧化反应；氧化反应时间为0.1～8h，优选为0.5～4h；氧化反应釜5的操作温度为100～200℃，优选温度范围为150～180℃；氧化反应釜5的操作压力范围为0.1～2MPa，优选压力范围为0.5～1.5MPa；

(4)氧化反应后的混合炭泥1进入换热器7与低温的混合炭泥1进行换热，然后经离心脱水机8进行泥水分离，将氧化反应后的混合炭泥分离为泥相和离心液9，离心液9外排；

(5)步骤(4)中所述泥相进入搅拌机10，加入化学水11后进行搅拌，使得搅拌均质后形成处理后的混合炭泥；所述处理后的混合炭泥含水率与低温的混合炭泥1含水率相差低于±3％。

处理后的混合炭泥可作为WAR系统进料12，再进入WAR系统。

实施例1

混合炭泥特性：某石油化工企业的PACT生化处理工艺外排再生混合炭泥，其炭泥指标为MLSS为81.5g/L，MLVSS为64.1g/L，干基炭泥中Ca含量为3.7％，S含量为1.3％；上清液指标为COD为21mg/L，Ca²⁺为86.3mg/L，SO4^2-为158.4mg/L。

上述炭泥处理实施步骤如下：

(1)利用氧化反应釜5处理后高温混合炭泥1的余热，将低温的混合炭泥1经换热器7进行换热至一定温度后，再泵入加热反应釜2。向加热反应釜2通入过热蒸汽3，将混合炭泥1继续加热到设定温度，设定温度为100℃，操作压力为0.1MPa；

(2)向加热后的混合炭泥1加入浓硝酸4进行酸化，酸化后的混合炭泥pH为3；

(3)酸化后的混合炭泥1进入氧化反应釜5；氧化反应釜5通入氧气6与加热后混合炭泥1进行氧化反应；氧化反应釜5氧化反应处理时间为8h，操作温度为100℃，操作压力为0.1MPa；

(4)氧化反应后的混合炭泥1进入换热器7与低温的混合炭泥1进行换热，然后进入离心脱水机8进行泥水分离，将氧化反应后的混合炭泥分离为泥相和离心液9，离心液9外排；

(5)步骤(4)中所述泥相进入搅拌机10，加入化学水11后进行搅拌，使得搅拌均质后形成WAR系统进料12，再进入WAR系统；所述WAR系统进料12含水率与低温的混合炭泥1含水率相差低于±3％。

处理后的混合炭泥可作为WAR系统进料12，再进入WAR系统。

WAR系统进料12的性质如下：混合悬浮固体浓度(MLSS)为83.2g/L，混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)为54.6g/L，干基炭泥中Ca含量为0.9％，S含量为0.45％；上清液指标为：COD为758mg/L，Ca²⁺为92.7mg/L，SO4^2-为106.4mg/L。经测试，经上述步骤处理后的混合炭泥在WAR系统模拟装置中没有出现结垢现象。

实施例2

混合炭泥特性：某石油化工企业的PACT生化处理工艺外排再生混合炭泥，其炭泥指标为MLSS为81.5g/L，MLVSS为64.1g/L，干基炭泥中Ca含量为3.7％，S含量为1.3％；上清液指标为COD为21mg/L，Ca²⁺为86.3mg/L，SO4^2-为158.4mg/L。

上述炭泥处理实施步骤如下：

(1)利用氧化反应釜5处理后高温混合炭泥1的余热，将低温的混合炭泥1经换热器7进行换热至一定温度后，再泵入加热反应釜2。向加热反应釜2通入过热蒸汽3，将混合炭泥1继续加热到设定温度，设定温度为150℃，操作压力为0.5MPa；

(2)向加热后的混合炭泥1加入浓硝酸4进行酸化，酸化后的混合炭泥pH为4；

(3)酸化后的混合炭泥1进入氧化反应釜5；氧化反应釜5通入氧气6与加热后混合炭泥1进行氧化反应；氧化反应釜5氧化反应处理时间为0.5h，操作温度为150℃，操作压力为0.5MPa；

(4)氧化反应后的混合炭泥1进入换热器7与低温的混合炭泥1进行换热，然后进入离心脱水机8进行泥水分离，将氧化反应后的混合炭泥分离为泥相和离心液9，离心液9外排；

(5)步骤(4)中所述泥相进入搅拌机10，加入化学水11后进行搅拌，使得搅拌均质后形成WAR系统进料12，再进入WAR系统；所述WAR系统进料12含水率与低温的混合炭泥1含水率相差低于±3％。

处理后的混合炭泥可作为WAR系统进料12，再进入WAR系统。

WAR系统进料12的性质如下：混合悬浮固体浓度(MLSS)为82.6g/L，混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)为50.3g/L，干基炭泥中Ca含量为0.8％，S含量为0.3％；上清液指标为：COD为983mg/L，Ca²⁺为102.6mg/L，SO4^2-为118.7mg/L。经测试，经上述步骤处理后的混合炭泥在WAR系统模拟装置中没有出现结垢现象。

实施例3

混合炭泥特性：某石油化工企业的PACT生化处理工艺外排再生混合炭泥，其炭泥指标为MLSS为81.5g/L，MLVSS为64.1g/L，干基炭泥中Ca含量为3.7％，S含量为1.3％；上清液指标为COD为21mg/L，Ca²⁺为86.3mg/L，SO4^2-为158.4mg/L；

上述炭泥处理实施步骤如下：

(1)利用氧化反应釜5处理后高温混合炭泥1的余热，将低温的混合炭泥1经换热器7进行换热至一定温度后，再泵入加热反应釜2。向加热反应釜2通入过热蒸汽3，将混合炭泥1继续加热到设定温度，设定温度为180℃，操作压力为1.5MPa；

(2)向加热后的混合炭泥1加入浓硝酸4进行酸化，酸化后的pH为5；

(3)酸化后的混合炭泥1进入氧化反应釜5；氧化反应釜5通入氧气6与混合炭泥1进行氧化反应；氧化反应釜5氧化反应时间为4h，操作温度为180℃，操作压力为1.5MPa；

(4)氧化反应后的混合炭泥1进入换热器7与低温的混合炭泥1进行换热，然后经离心脱水机8进行泥水分离，离心液9外排；

(5)步骤(4)中所述泥相进入搅拌机10，加入化学水11后进行搅拌，使得搅拌均质后形成处理后的混合炭泥；所述处理后的混合炭泥含水率与低温的混合炭泥1含水率相差低于±3％。

处理后的混合炭泥可作为WAR系统进料12，再进入WAR系统。

WAR系统进料12的炭泥性质如下：MLSS为82.2g/L，MLVSS为48.3g/L，干基炭泥中Ca含量为0.3％，S含量为0.09％；上清液指标为COD为1323mg/L，Ca²⁺为141.2mg/L，SO4^2-为139.3mg/L。经测试，上述处理后混合炭泥在WAR系统模拟装置没出现结垢现象。

实施例4

混合炭泥特性：某石油化工企业的PACT生化处理工艺外排再生混合炭泥，其炭泥指标为MLSS为81.5g/L，MLVSS为64.1g/L，干基炭泥中Ca含量为3.7％，S含量为1.3％；上清液指标为COD为21mg/L，Ca²⁺为86.3mg/L，SO4^2-为158.4mg/L；

上述炭泥处理实施步骤如下：

(1)利用氧化反应釜5处理后高温混合炭泥1的余热，将低温的混合炭泥1经换热器7进行换热至一定温度后，再泵入加热反应釜2。向加热反应釜2通入过热蒸汽3，将混合炭泥1继续加热到设定温度，设定温度为160℃，操作压力为1.3MPa；

(2)向加热后的混合炭泥1加入浓硝酸4进行酸化，酸化后的混合炭泥pH为5；

(3)酸化后的混合炭泥1进入氧化反应釜5；氧化反应釜5通入氧气6与混合炭泥1进行氧化反应；氧化反应釜5氧化反应处理时间为2h，操作温度为160℃，操作压力为1.3MPa；

(4)氧化反应后的混合炭泥1进入换热器7与低温的混合炭泥1进行换热，然后经离心脱水机8进行泥水分离，离心液9外排；

(5)步骤(4)中所述泥相进入搅拌机10，加入化学水11后进行搅拌，使得搅拌均质后形成处理后的混合炭泥；所述处理后的混合炭泥含水率与低温的混合炭泥1含水率相差低于±3％。

处理后的混合炭泥可作为WAR系统进料12，再进入WAR系统。

WAR系统进料12的炭泥性质如下：MLSS为82.6g/L，MLVSS为49.5g/L，干基炭泥中Ca含量为0.6％，S含量为0.15％；上清液指标为COD为1206mg/L，Ca²⁺为139.7mg/L，SO4^2-为123.5mg/L。经测试，上述处理后混合炭泥在WAR系统模拟装置没出现结垢现象。

实施例5

混合炭泥特性：某石油化工企业的PACT生化处理工艺外排再生混合炭泥，其炭泥指标为MLSS为81.5g/L，MLVSS为64.1g/L，干基炭泥中Ca含量为3.7％，S含量为1.3％；上清液指标为COD为21mg/L，Ca²⁺为86.3mg/L，SO4^2-为158.4mg/L。

上述炭泥处理实施步骤如下：

(1)利用氧化反应釜5处理后高温混合炭泥1的余热，将低温的混合炭泥1经换热器7进行换热至一定温度后，再泵入加热反应釜2。向加热反应釜2通入过热蒸汽3，将混合炭泥1继续加热到设定温度，设定温度为170℃，操作压力为1.4MPa；

(2)向加热后的混合炭泥1加入浓硝酸4进行酸化，酸化后的混合炭泥pH为4；

(3)酸化后的混合炭泥1进入氧化反应釜5；氧化反应釜5通入氧气6与混合炭泥1进行氧化反应；氧化反应釜5氧化反应处理时间为3h，操作压力为1.4MPa，操作温度为170℃；

(4)氧化反应后的混合炭泥1进入换热器7与低温的混合炭泥1进行换热，然后经离心脱水机8进行泥水分离，离心液9外排；

(5)步骤(4)中所述泥相进入搅拌机10，加入化学水11后进行搅拌，使得搅拌均质后形成处理后的混合炭泥；所述处理后的混合炭泥含水率与低温的混合炭泥1含水率相差低于±3％。

处理后的混合炭泥可作为WAR系统进料12，再进入WAR系统。

WAR系统进料12的炭泥性质如下：MLSS为81.9g/L，MLVSS为48.1g/L，干基炭泥中Ca含量为0.4％，S含量为0.10％；上清液指标为COD为1356mg/L，Ca²⁺为143.6mg/L，SO4^2-为129.5mg/L。经测试，上述处理后混合炭泥在WAR系统模拟装置没出现结垢现象。

实施例6

混合炭泥特性：某石油化工企业的PACT生化处理工艺外排再生混合炭泥，其炭泥指标为MLSS为81.5g/L，MLVSS为64.1g/L，干基炭泥中Ca含量为3.7％，S含量为1.3％；上清液指标为COD为21mg/L，Ca²⁺为86.3mg/L，SO4^2-为158.4mg/L。

上述炭泥处理实施步骤如下：

(1)利用氧化反应釜5处理后高温混合炭泥1的余热，将低温的混合炭泥1经换热器7进行换热至一定温度后，再泵入加热反应釜2。向加热反应釜2通入过热蒸汽3，将混合炭泥1继续加热到设定温度，设定温度为200℃，操作压力为2MPa；

(2)向加热后的混合炭泥1加入浓硝酸4进行酸化，酸化后的混合炭泥pH为6；

(3)酸化后的混合炭泥1进入氧化反应釜5；氧化反应釜5通入氧气6与混合炭泥1进行氧化反应；氧化反应釜5氧化反应处理时间为0.1h，操作压力为2MPa，操作温度为200℃；

(4)氧化反应后的混合炭泥1进入换热器7与低温的混合炭泥1进行换热，然后经离心脱水机8进行泥水分离，离心液9外排；

(5)步骤(4)中所述泥相进入搅拌机10，加入化学水11后进行搅拌，使得搅拌均质后形成处理后的混合炭泥；所述处理后的混合炭泥含水率与低温的混合炭泥1含水率相差低于±3％。

处理后的混合炭泥可作为WAR系统进料12，再进入WAR系统。

WAR系统进料12的炭泥性质如下：MLSS为80.1g/L，MLVSS为43.1g/L，干基炭泥中Ca含量为0.3％，S含量为0.10％；上清液指标为COD为1423mg/L，Ca²⁺为153.1mg/L，SO4^2-为152.8mg/L。经测试，上述处理后混合炭泥在WAR系统模拟装置没出现结垢现象。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。