申请日2017.04.27
公开(公告)日2017.06.30
IPC分类号C02F11/08; C02F11/06; C02F11/10
摘要
本发明公开了污泥湿式氧化的一体化处理反应器及处理方法，反应器包括热水解区和氧化区且反应器的外部包设有保温加热套，热水解区中设置有搅拌器并且热水解区的底部设置有排渣口;氧化区中设置导流筒，导流筒沿着氧化区的高度方向设置并且导流筒的顶部具有扩张口;氧化区的侧壁上设置有污泥进口、产物出口和气体入口且氧化区的顶部设置有气体出口，污泥进口开设在导流筒的扩张口的下方，气体入口开设在污泥进口的下方并且位于氧化区的底部，产物出口开设在导流筒的扩张口的上方，气体入口与设置在导流筒与氧化区的侧壁之间的第一气体分布器连接，污泥进口处设有污泥分散器。处理方法则采用上述反应器进行污泥湿式氧化降解的一体化处理。
摘要附图
权利要求书
1.一种污泥湿式氧化的一体化处理反应器，其特征在于，所述反应器包括位于反应器下部的热水解区和位于反应器中上部的氧化区并且反应器的外部包设有保温加热套，其中，
所述热水解区中设置有搅拌器并且热水解区的底部设置有排渣口;
所述氧化区中设置导流筒，所述导流筒沿着氧化区的高度方向设置并且导流筒的顶部具有扩张口;所述氧化区的侧壁上设置有污泥进口、产物出口和气体入口且氧化区的顶部设置有气体出口，所述污泥进口开设在所述导流筒的扩张口的下方，所述气体入口开设在污泥进口的下方并且位于氧化区的底部，所述产物出口开设在所述导流筒的扩张口的上方，其中，所述气体入口与设置在所述导流筒与氧化区的侧壁之间的第一气体分布器连接，所述污泥进口处设有污泥分散器。
2.根据权利要求1所述污泥湿式氧化的一体化处理反应器，其特征在于，所述热水解区中的搅拌器为电磁搅拌器，所述电磁搅拌器的转动轴不与电机的输出轴直接连接传动;所述排渣口的数量为至少一个。
3.根据权利要求1所述污泥湿式氧化的一体化处理反应器，其特征在于，所述保温加热套的加热介质为电、油或蒸汽，当采用油或蒸汽作为加热介质时，所述保温加热套上还设置有介质入口和介质出口。
4.根据权利要求1所述污泥湿式氧化的一体化处理反应器，其特征在于，在反应器启动的最初阶段利用所述保温加热套对反应器进行加热，在反应稳定后停止加热，其中，反应器上还设置有测温单元和测压单元。
5.根据权利要求1所述污泥湿式氧化的一体化处理反应器，其特征在于，所述气体入口通入的气体氧化剂为氧气和/或空气，所述污泥进口通入的污泥是含水量为80～90%的污泥;所述反应器内的反应温度为150～350℃，压力为2～20MPa。
6.根据权利要求1所述污泥湿式氧化的一体化处理反应器，其特征在于，所述氧化区的上部具有气体空间，反应后的废气进入所述气体空间后通过气体出口流出反应器，其中，一部分废气重新加压后返回至反应器中，另一部分废气用于预热新鲜的污泥或气体氧化剂或直接进行尾气处理后排放。
7.根据权利要求6所述污泥湿式氧化的一体化处理反应器，其特征在于，所述氧化区的侧壁上还设置有循环气入口，所述循环气入口通过外接气路与所述气体出口连接以将一部分废气返回至反应器中，其中，所述循环气入口开设在污泥进口的下方且在气体入口的上方，所述循环气入口与设置在所述导流筒与氧化区的侧壁之间的第二气体分布器连接。
8.一种污泥湿式氧化的一体化处理方法，其特征在于，采用权利要求1至7中任一项所述污泥湿式氧化的一体化处理反应器进行污泥湿式氧化降解的一体化处理，得到处理后的污泥。
9.根据权利要求8所述污泥湿式氧化的一体化处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
A、先将反应器中的液位提升控制至产物出口以上，使加压至预定压力的气体氧化剂通过气体入口和第一气体分布器进入反应器的氧化区中均匀鼓泡，同时开启保温加热套将反应器内的温度加热至预定温度;
B、将污泥通过污泥进口的污泥分散器分散后通入反应器中，污泥沉入反应器下部的热水解区并在搅拌器的作用下混合、水解变成污泥浆;所述污泥浆在热水解区的顶部随水流进入氧化区并且通过导流筒内外的升流式内循环与所述气体氧化剂接触反应并放出大量的反应热，待反应稳定后停止加热;
C、从排渣口间歇性地排出沉积的大块砂石，回收利用通过气体出口流出的反应后的废气，从产物出口抽出反应后的污泥，直至完成污泥的湿式氧化降解处理，其中，污泥抽出量以能够维持反应器内的正常液面高度进行控制。
10.根据权利要求9所述污泥湿式氧化的一体化处理方法，其特征在于，将一部分废气重新加压后返回至反应器中，将另一部分废气用于预热新鲜的污泥或气体氧化剂或直接进行尾气处理后排放。
说明书
一种污泥湿式氧化的一体化处理反应器及处理方法
技术领域
本发明涉及污泥处理的技术领域，更具体地讲，涉及一种污泥湿式氧化的一体化处理反应器及处理方法。
背景技术
污泥湿式氧化是继焚烧、填埋、厌氧发酵、好氧堆肥后的又一污泥处理方式，利用气体氧化剂在高温、高压下对污泥中的有机质进行“湿式燃烧”以达到污泥减量化、无害化、稳定化的目的。
现有的湿式氧化技术基本都包含了两个关键处理步骤：1)污泥的预处理过程，市政污泥特别是市政脱水污泥(含水约80%)的粘度大、无流动性、传质传热效率低，直接处理有很大困难，一般在湿式氧化之前都会先对污泥进行预处理，改变脱水污泥的性状、降低粘度、增加流动性，这个过程采用的方式是污泥的热水解;2)热水解污泥的氧化，在热水解污泥的基础上利用氧气/空气在高温高压下对污泥进行进一步的处理。
现有技术中，中国专利文献CN104341082A利用高温蒸汽在水解反应釜中对污泥进行热水解后输入高温氧化塔进行氧化，中国专利文献CN102786190A利用热的液体在预处理器中对原始污泥进行热水解之后输入氧化反应器进一步处理。但是这样的污泥湿式氧化处理流程中至少包含了两个主要装置：热水解反应器(或预处理反应器)和湿式氧化反应器，反应系统繁杂、占地面积高、经济性低。
现有涉及到污泥湿式氧化专利中大部分反应器采用半间歇釜式反应器，如中国专利文献CN201981109U、中国专利文献CN105776794A。污泥从入口进入反应器，在高温高压下维持一定的停留时间后从下方的污泥出口排出。但是此类反应器传质效率低，搅拌不均很容易造成局部过热，半间歇的操作方式也较为麻烦。同时，污泥的湿式氧化过程是一个放热反应，氧化后会产生高温高压的气体产物，现有的污泥湿式氧化工艺针对这部分气体都只利用了废气中的热量，但事实上反应器排出的气体中仍含有一部分没有来得及反应的氧气。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种融合了污泥的热水解及氧化过程并保证充分传质和反应的污泥湿式氧化的一体化处理反应器及处理方法。
本发明的一方面提供了一种污泥湿式氧化的一体化处理反应器，所述反应器包括位于反应器下部的热水解区和位于反应器中上部的氧化区并且反应器的外部包设有保温加热套，其中，
所述热水解区中设置有搅拌器并且热水解区的底部设置有排渣口;
所述氧化区中设置导流筒，所述导流筒沿着氧化区的高度方向设置并且导流筒的顶部具有扩张口;所述氧化区的侧壁上设置有污泥进口、产物出口和气体入口且氧化区的顶部设置有气体出口，所述污泥进口开设在所述导流筒的扩张口的下方，所述气体入口开设在污泥进口的下方并且位于氧化区的底部，所述产物出口开设在所述导流筒的扩张口的上方，其中，所述气体入口与设置在所述导流筒与氧化区的侧壁之间的第一气体分布器连接，所述污泥进口处设有污泥分散器。
根据本发明污泥湿式氧化的一体化处理反应器的一个实施例，所述热水解区中的搅拌器为电磁搅拌器，所述电磁搅拌器的转动轴不与电机的输出轴直接连接传动;所述排渣口的数量为至少一个。
根据本发明污泥湿式氧化的一体化处理反应器的一个实施例，所述保温加热套的加热介质为电、油或蒸汽，当采用油或蒸汽作为加热介质时，所述保温加热套上还设置有介质入口和介质出口。
根据本发明污泥湿式氧化的一体化处理反应器的一个实施例，在反应器启动的最初阶段利用所述保温加热套对反应器进行加热，在反应稳定后停止加热，其中，反应器上还设置有测温单元和测压单元。
根据本发明污泥湿式氧化的一体化处理反应器的一个实施例，所述气体入口通入的气体氧化剂为氧气和/或空气，所述污泥进口通入的污泥是含水量为80～90%的污泥;所述反应器内的反应温度为150～350℃，压力为2～20MPa。
根据本发明污泥湿式氧化的一体化处理反应器的一个实施例，所述氧化区的上部具有气体空间，反应后的废气进入所述气体空间后通过气体出口流出反应器，其中，一部分废气重新加压后返回至反应器中，另一部分废气用于预热新鲜的污泥或气体氧化剂或直接进行尾气处理后排放。
根据本发明污泥湿式氧化的一体化处理反应器的一个实施例，所述氧化区的侧壁上还设置有循环气入口，所述循环气入口通过外接气路与所述气体出口连接以将一部分废气返回至反应器中，其中，所述循环气入口开设在污泥进口的下方且在气体入口的上方，所述循环气入口与设置在所述导流筒与氧化区的侧壁之间的第二气体分布器连接。
本发明的另一方面提供了一种污泥湿式氧化的一体化处理方法，采用上述污泥湿式氧化的一体化处理反应器进行污泥湿式氧化降解的一体化处理，得到处理后的污泥。
根据本发明污泥湿式氧化的一体化处理方法的一个实施例，所述方法包括以下步骤：
A、先将反应器中的液位提升控制至产物出口以上，使加压至预定压力的气体氧化剂通过气体入口和第一气体分布器进入反应器的氧化区中均匀鼓泡，同时开启保温加热套将反应器内的温度加热至预定温度;
B、将污泥通过污泥进口的污泥分散器分散后通入反应器中，污泥沉入反应器下部的热水解区并在搅拌器的作用下混合、水解变成污泥浆;所述污泥浆在热水解区的顶部随水流进入氧化区并且通过导流筒内外的升流式内循环与所述气体氧化剂接触反应并放出大量的反应热，待反应稳定后停止加热;
C、从排渣口间歇性地排出沉积的大块砂石，回收利用通过气体出口流出的反应后的废气，从产物出口抽出反应后的污泥，直至完成污泥的湿式氧化降解处理，其中，污泥抽出量以能够维持反应器内的正常液面高度进行控制。
根据本发明污泥湿式氧化的一体化处理方法的一个实施例，将一部分废气重新加压后返回至反应器中，将另一部分废气用于预热新鲜的污泥或气体氧化剂或直接进行尾气处理后排放。
本发明整合了污泥湿式氧化过程中污泥热水解及污泥湿式氧化的两个过程，在同一反应器中实现污泥湿式氧化处理，有效地提高了污泥湿式氧化设备的经济性，设计合理且可操作性强;本发明降低了对进料污泥含水量的限值，从无流动性的脱水污泥(80%的含水量)到具有流动性的污泥(90%的含水量)均可适用，无需预处理直接进料;反应器出来的的废气中包含未反应的氧气，废气通过外部气体循环重新进入反应器中，提高了气体在反应器中的停留时间，提高了污泥降解效率，也提高了氧气的利用率。
