一种多级强制循环换热的污泥湿式氧化处理方法与流程

1.本发明涉及环境工程领域，具体涉及一种多级强制循环换热的污泥湿式氧化处理方法。


背景技术：

2.污泥作为废水处理的副产物，是指处理生活污水或工业废水的过程中所截留或分离的固体部分。污泥属于非牛顿流体，具有剪切变稀及触变特性，在高剪切速率下其流动行为与触变胶体相近，而在低剪切速率下表现出的固体特性和黏弹特性。污泥热水解处理能够显著降低污泥黏度，削弱污泥的固相特性，导致热水解污泥的非牛顿流体行为减弱。
3.可见，热水解技术可实现污泥的工业化处理。污泥有机物高温热水解过程首先是微生物絮体离散和解体，细胞内的有机物质（蛋白质、脂肪、碳水化合物）被释放出来不断溶解，溶解性有机物不断水解。较低温度微生物絮体只发生部分解体；在较高温度下，微生物絮体不但会解体，溶解性有机物还会进一步水解。为强化热水解效果，行业内相关生产和研究单位研发出了湿式氧化污泥处理技术，优化了普通水热解过程，能够实现污泥大分子有机物转化为小分子有机物或者水、二氧化碳等无机物。
[0004] cn106865938a公开了一种污泥催化湿式氧化的处理技术，其将污泥脱水到80%左右后，采用130~150℃蒸汽进行混合与加热，将污泥稀释到含水率为86%左右；随后，污泥进入催化剂活化器，加入氧化剂和催化剂反应后，再进入湿式氧化器中进行湿式氧化反应；氧化处理后的污泥进入换热器中将温度降到80℃以下，最后污泥进行脱水处理；换热器和分离产生的液体温度为70~80℃，并回流用于污泥和蒸汽的混合。该方法余热回收有限，而且原污泥含水率低于80%，污泥易堵塞管路系统。
[0005]
因此，当前亟缺一种可实现较高余热回收效率和防管路堵塞的技术工艺。


技术实现要素：

[0006]
本发明旨在解决现有技术中存在的上述问题，提出了一种多级强制循环换热的污泥湿式氧化处理方法。
[0007]
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：一种多级强制循环换热的污泥湿式氧化处理方法，包括：设置一套多级强制循环换热的污泥湿式氧化处理系统，包括进料泵、多级强制循环换热站、混合蒸汽加热系统、湿式氧化系统；原污泥经进料泵进入多级强制循环换热站，通过各级强制循环换热站上的强制循环泵在各级强制循环换热站中多次循环，逐步提高污泥温度；多级强制循环换热站的出口污泥进入混合蒸汽加热系统，加热至湿式氧化系统所需温度；蒸汽加热系统出口污泥进入湿式氧化系统中，结合氧气或空气，在高温条件下进行氧化分解，转化为小分子有机物或者水、二氧化碳等无机物；
湿式氧化系统的出泥经过单向阀再次进入多级强制循环换热站中，采用与进料相同的污泥循环流动换热方式，将污泥温度依次降低，成为处理后污泥。
[0008]
进一步的，混合蒸汽加热系统与湿式氧化系统连接，多级强制循环换热站同时与混合蒸汽加热系统的进料端和湿式氧化系统的出料端连接。
[0009]
进一步的，所述多级强制循环换热站至少包括两级依次连接的强制循环换热站，每级强制循环换热站均配备有强制循环泵，每级强制循环换热站上的强制循环泵将该级强制循环换热站的出口污泥强制回流到该级强制循环换热站的进口处。
[0010]
进一步的，在每级强制循环换热站的进口端和出口端都设置有单向阀，用于防止污泥在强制循环换热站中循环流动时出现倒流现象。
[0011]
进一步的，在每一级强制循环换热站的污泥出口设置污泥临时存储池或储存罐，以供强制循环泵输送污泥。
[0012]
进一步的，强制循环换热站核心换热采用间壁式换热或者卷板式换热方式。
[0013]
进一步的，每一级强制循环换热站均设置有2台强制循环泵，分别设在进料污泥路线和出料污泥路线上。
[0014]
进一步的，湿式氧化处理时，在设定的反应时间内，选择性通入空气或者放气卸压，保证温度处于150~350℃，压力处于1~20mpa。
[0015]
进一步的，当循环10~15次后，启动清水补给系统对各个换热站进行补水；当循环20~40次后，启动清水补给系统，并进行加压，冲洗换热站，冲洗水进入原污泥中进行污泥含水率调节。
[0016]
进一步的，所述单向阀采用气动控制，一般处于常闭状态，通过温度传感器监测每级换热站的进口污泥和出口污泥温度，当温度达到设定值时，温度传感器将信号传到控制平台，启动打开单向阀，污泥进入下一级换热器。
[0017]
综上所述，本发明具有以下优点：1、本发明通过设置多级强制循环换热站，并在每级强制循环换热站设置强制循环泵，使低温进料污泥与高温出料污泥在多级强制循环换热站中不断循环回收热量，强化传热过程，提高污泥湿式氧化处理过程中的余热回收效率；2、本发明中，单向阀设置在每级强制循环换热站进口和出口处，可防止污泥在强制循环换热站中循环流动时出现倒流现象；并且单向阀与设置在每级强制循环换热站进出口的温度传感器实现联动控制，当出口污泥达到预设温度时打开单向阀进入下一级换热站；3、本发明中，在每台强制循环换热站的进料污泥和出料污泥路线上各设置有1台强制循环泵，从而减轻循环泵的工作压力；4、采用本方案出泥含水率可降到20~40%，热量回收率一般可达到82~91%，在进料污泥有机质含量≥50%时，湿式氧化系统只需在开始时通入1~1.9mpa压缩空气，湿式氧化系统可实现能量自持。
附图说明
[0018]
图1为本发明一个实施例的原理图；图中，
1、原污泥，2、进料泵，3、多级强制循环换热站，31、第一级强制循环换热站，311、强制循环泵，32、第二级强制循环换热站，321、强制循环泵，3n、第n级强制循环换热站，3n1、强制循环泵，4、混合蒸汽加热装置，41、蒸汽，5、湿式氧化装置，51、空气，6、处理后污泥，7、单向阀（71、72、7n、711、721、7n1）。
具体实施方式
[0019]
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的属于“第一”、“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和
“ꢀ
具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法或设备固有的其他步骤或单元。
[0020]
实施例1本实施例提供了一种多级强制循环换热的污泥湿式氧化处理方法，该方法基于一种多级强制循环换热的污泥湿式氧化处理系统来实现，如图1所示，该处理系统包括依次连接的进料泵2、多级强制循环换热站3、混合蒸汽加热系统4和湿式氧化系统5。
[0021]
混合蒸汽加热系统4与湿式氧化系统5连接，多级强制循环换热站3同时与混合蒸汽加热系统4的进料端和湿式氧化系统5的出料端连接，低温进料污泥经多级强制循环换热站3逐步升温，高温出料污泥经多级强制循环换热站3逐步降温，为低温进料污泥和高温出料污泥提供换热场所。
[0022]
如图1所示，在多级强制循环换热站3的进料污泥线路上设置有进料泵2，原污泥1经进料泵2依次进入多级强制循环换热站3、混合蒸汽加热系统4、湿式氧化系统5、多级强制循环换热站3，最后成为处理后污泥6，低温进料料污泥和高温出料污泥在多级强制循环换热站3进行热量交换。
[0023]
本实施例中，混合蒸汽加热系统4用于对第n级强制循环换热站的出口污泥进行再加热，以达到湿式氧化系统5所需温度；湿式氧化系统5以氧气或空气51等作为氧化剂，在高温高压条件下将污泥破解氧化，将大分子有机物转化为小分子有机物或者水、二氧化碳的无机物。
[0024]
为了更好的实施本方案，多级强制循环换热站3设为n级，其中2≤n≤6。每级强制循环换热站的出料口和进料口依次连接。
[0025]
本实施例中，多级强制循环换热站3的核心为设置强制循环泵，在每级强制循环换热站（31、32
……
3n）的出料口和进料口之间均设置有循环管道，该循环管道将换热站的出料口与进料口连通，在所述循环管道上设置有强制循环泵，强制循环泵将每级强制循环换热站出口的污泥强制回流到每级强制循环换热站进口，使得污泥在每级强制循环换热站中不断流动循环，防止污泥堵塞换热系统、同时强化传热效果。
[0026]
本实施例中，在每一级强制循环换热站的污泥出口设置有污泥临时存储池或储存罐，以供循环泵输送污泥；换热站核心换热可采用间壁式换热或者卷板式换热方式。
[0027]
进一步的，多级强制循环换热站3每级各设置有2台强制循环泵，分别设在进料污
泥和出料污泥路线上，以减轻循环泵的工作压力。
[0028]
在每级强制循环换热站的进口端和出口端都设置有单向阀，防止污泥在强制循环换热站中循环流动时出现倒流现象。在每级强制循环换热站的出口与入口均设置有温度传感器用于检测污泥温度，所述温度传感器与单向阀电性连接实现联动控制，当温度达到设定值时，进入下一级强制循环换热站前的单向阀开启。
[0029]
通过上述处理系统可实现污泥良好的热分解效果，在连续运行过程中不堵塞污泥通道，同时强化传热过程并实现热量回收。
[0030]
基于上述系统，本发明的一种多级强制循环换热的污泥湿式氧化处理方法，具体步骤如下，以设置了三级强制循环换热站为例：首先，含水率为85~95%、温度为15~30℃的原污泥1通过进料泵2进入第一级强制循环换热站31，通过强制循环泵311让污泥在第一级强制循环换热站31中多次循环换热，将其温度提高到50~65℃；第一级强制循环换热站31出泥经过单向阀71进入第二级强制循环换热站32中，同样在强制循环泵321的作用下，污泥在第二级强制循环换热站32中进行多次循环，将其温度提高到85~105℃；第二级强制循环换热站32出口污泥通过单向阀72进入第三级强制循环换热站33中，经上述同样的污泥循环模式，污泥温度提高到125~145℃；第三级强制循环换热站33出口污泥经单向阀73进入混合蒸汽加热系统4，所述混合蒸汽加热系统4采用蒸汽41将污泥加热到150~350℃；湿式氧化系统5采用氧气或空气51将混合蒸汽加热系统4出泥进行氧化分解，转化为小分子有机物或者水、二氧化碳等无机物；湿式氧化系统5的出泥经过单向阀731进入多级强制循环换热站3中，采用与进料相同的污泥循环流动换热方式，将污泥温度分别降低到155~180℃、110~135℃和60~85℃。多级强制循环换热站3处理后的污泥，经过单向阀7成为处理后污泥6。
[0031]
本实施例中，每级换热站所对应的单向阀由采用气动控制，一般处于常闭状态，通过温度传感器的作用，当换热站的进口污泥温度和出口污泥温度达到设定值，温度传感器将信号传到控制平台，启动打开单向阀，污泥则进入下一级换热器。
[0032]
本实施例中，循环泵可采用变频泵，根据换热实际温度调节循环泵的功率，在一定时间内增加或减少循环次数。
[0033]
湿式氧化系统可设置压力、温度、液位、do（环境监测氧）等监测控制参数，空气的进入方式可采用反应前通入；或者在反应过程中间歇/连续通入；或者也可以反应前通入后，反应过程中再连续（间歇）通入；该反应过程主要通过温度和压力两个参数控制，在设定反应时间（30min~1.5h）内，选择性通入空气或者放气卸压，以此保证温度处于150~350℃，压力处于1~20mpa。
[0034]
本实施例中，污泥处理前后组分变化主要在含水率的降低，出泥含水率可降到20~40%。对于热量回收而言，采用本方案热量回收率一般可达到82~91%，在进料污泥有机质含量≥50%时，湿式氧化系统只需在开始时通入1~1.9mpa压缩空气，湿式氧化系统可实现能量自持。
[0035]
本实施例中，处理系统还包括清水补给系统，根据实际经验当循环10~15次后，启
动清水补给系统，对各个换热站进行补水；当循环20~40次后，启动清水补给系统，并进行加压，冲洗换热站，冲洗水进入原污泥中进行污泥含水率调节。
[0036]
虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。
[0037]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种多级强制循环换热的污泥湿式氧化处理方法，其特征在于，包括：设置一套多级强制循环换热的污泥湿式氧化处理系统，包括进料泵、多级强制循环换热站、混合蒸汽加热系统、湿式氧化系统；原污泥经进料泵进入多级强制循环换热站，通过各级强制循环换热站上的强制循环泵在各级强制循环换热站中多次循环，逐步提高污泥温度；多级强制循环换热站的出口污泥进入混合蒸汽加热系统，加热至湿式氧化系统所需温度；蒸汽加热系统出口污泥进入湿式氧化系统中，结合氧气或空气，在高温条件下进行氧化分解，转化为小分子有机物或者水、二氧化碳等无机物；湿式氧化系统的出泥经过单向阀再次进入多级强制循环换热站中，采用与进料相同的污泥循环流动换热方式，将污泥温度依次降低，成为处理后污泥。2.根据权利要求1所述的一种多级强制循环换热的污泥湿式氧化处理方法，其特征在于，混合蒸汽加热系统与湿式氧化系统连接，多级强制循环换热站同时与混合蒸汽加热系统的进料端和湿式氧化系统的出料端连接。3.根据权利要求2所述的一种多级强制循环换热的污泥湿式氧化处理系统，其特征在于，所述多级强制循环换热站至少包括两级依次连接的强制循环换热站，每级强制循环换热站均配备有强制循环泵，每级强制循环换热站上的强制循环泵将该级强制循环换热站的出口污泥强制回流到该级强制循环换热站的进口处。4.根据权利要求1所述的一种多级强制循环换热的污泥湿式氧化处理方法，其特征在于，在每级强制循环换热站的进口端和出口端都设置有单向阀，用于防止污泥在强制循环换热站中循环流动时出现倒流现象。5.根据权利要求1所述的一种多级强制循环换热的污泥湿式氧化处理方法，其特征在于，在每一级强制循环换热站的污泥出口设置污泥临时存储池或储存罐，以供强制循环泵输送污泥。6.根据权利要求1所述的一种多级强制循环换热的污泥湿式氧化处理方法，其特征在于，强制循环换热站核心换热采用间壁式换热或者卷板式换热方式。7.根据权利要求1所述的一种多级强制循环换热的污泥湿式氧化处理方法，其特征在于，每一级强制循环换热站均设置有2台强制循环泵，分别设在进料污泥路线和出料污泥路线上。8.根据权利要求1所述的一种多级强制循环换热的污泥湿式氧化处理方法，其特征在于，湿式氧化处理时，在设定的反应时间内，选择性通入空气或者放气卸压，保证温度处于150~350℃，压力处于1~20mpa。9.根据权利要求1所述的一种多级强制循环换热的污泥湿式氧化处理方法，其特征在于，当循环10~15次后，使用清水补给系统对各个换热站进行补水；当循环20~40次后，启动清水补给系统，并进行加压，冲洗换热站，冲洗水进入原污泥中进行污泥含水率调节。10.根据权利要求4所述的一种多级强制循环换热的污泥湿式氧化处理方法，其特征在于，所述单向阀采用气动控制，一般处于常闭状态，通过温度传感器监测每级换热站的进口污泥和出口污泥温度，当温度达到设定值时，温度传感器将信号传到控制平台，启动打开单向阀，污泥进入下一级换热器。

技术总结
本发明公开了一种多级强制循环换热的污泥湿式氧化处理方法，属于污泥处理技术领域，包括：原污泥经进料泵进入多级强制循环换热站，通过各级强制循环换热站上的强制循环泵在各级强制循环换热站中多次循环，逐步提高污泥温度；第N级强制循环换热站的出口污泥进入混合蒸汽加热系统，加热至湿式氧化系统所需温度；蒸汽加热系统出口污泥进入湿式氧化系统中，结合氧气或空气，在高温条件下进行氧化分解，转化为小分子有机物或者水、二氧化碳等无机物；湿式氧化系统的出泥经过单向阀再次进入多级强制循环换热站中，采用与进料相同的污泥循环流动换热方式，将污泥温度依次降低。本发明可实现污泥良好的热分解效果，在连续运行过程中不堵塞污泥通道，同时强化传热过程并实现热量回收。热量回收。热量回收。


技术研发人员：王智勇 万志刚 廖勇 陈婷 庞晓怡 范争元 朱小梅
受保护的技术使用者：东方电气集团东方电机有限公司
技术研发日：2023.05.19
技术公布日：2023/7/27