申请日2020.07.28
公开（公告）日2021.02.26
IPC分类号C04B30/00
摘要
本发明公开了一种水热系统实现脱水污泥高效减量及资源化处置装置，污水处理厂机械脱水工艺后产生的脱水污泥，经预热系统预热后进入水热反应器，反应器配备了添加剂定量供给系统和辅热系统，反应完成冷却换热后，经气液固三相分离器分离，气相产物主要产物为富氢气体，净化后可作为水热反应器辅助热源；液固旋流分离后压缩，液相产物返回至污水处理厂前段调节池，经污水处理工艺净化，固相产物收集后与生态砌块固化剂混合搅拌，经压塑工艺形成免烧生态砌块产品。本发明方法极大程度上实现了脱水污泥及其他类似湿式有机固体废弃物的高效减量及最终的资源化处置，根本上解决市政污泥的最终出路问题。
权利要求书
1.一种水热系统实现脱水污泥高效减量及资源化处置装置，其特征在于：包括水热反应系统、添加剂定量供给系统、辅热系统、气液固三相分离系统、液固旋流分离系统、压塑装置、调节池、换热系统；所述预热系统连接水热反应系统，所述水热反应系统连接气液固分离系统，所述水热反应系统连接添加剂定量供给系统和辅热系统；所述气液固分离系统的气相出口连接气相净化装置，所述气相净化装置连接辅热系统；所述气液固分离系统还连接换热系统，所述换热系统连接预热系统；所述气液固分离系统的液固相出口连接液固旋流分离系统，所述液固旋流分离系统的液相出口连接调节池；所述液固旋流分离系统的固相出口连接压塑装置。
2.如权利要求1所述的一种水热系统实现脱水污泥高效减量及资源化处置装置，其特征在于：水热反应系统为水热反应器。
3.如权利要求1所述的一种水热系统实现脱水污泥高效减量及资源化处置装置，其特征在于：所述压塑装置连接固化材料供给装置。
4.如权利要求1所述的一种水热系统实现脱水污泥高效减量及资源化处置装置，其特征在于：机械脱水系统连接预热系统，所述预热系统连接水热反应系统。
说明书
水热系统实现脱水污泥高效减量及资源化处置装置
技术领域
本发明属于资源环境领域，具体涉及一种水热系统实现脱水污泥高效减量及资源化处置装置。
背景技术
脱水污泥作为污水处理的终端产物，其组分复杂多样，含有丰富的有机物和氮、磷等营养物质，同时携带大量的病原体、致病菌等微生物，并潜在含有重金属和持久性有机污染物等有毒有害物质。随着近年来污水处理产业投入加大，城市污水产量、处理量及处理率逐年增加，导致污泥年产量日益剧增，使得脱水污泥的处理处置问题愈发凸显，如何安全有效地解决污泥的处理处置及资源化利用已成为我国乃至世界各国所面临的重大环境难题之一。
目前常用的污泥处理处置技术的应用效果受制于污泥中不易脱除的高含量水分以及存在风险的重金属、多环芳烃等污染物，复杂的预处理及潜在的二次污染风险迫使当前亟需寻找一种不受含水率限制，又可实现高效减量、污染物稳定或资源化利用的安全处理处置技术。基于水热处理技术自身独特的物化性质，恰恰可利用水分作为反应媒介，从而越过高能耗的脱水环节。因此，水热技术存在解决脱水污泥高效减量及资源化处置的可行性。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足，目的在于提供一种水热系统实现脱水污泥高效减量及资源化处置的方法。
本发明上述目的通过如下技术方案实现：
一种水热系统实现脱水污泥高效减量及资源化处置的方法，包括如下步骤：
S1：脱水污泥经预热系统预热后进入水热反应系统；水热反应系统连接添加剂定量估计系统和辅热系统；
S2：反应完成冷却换热后，进入气液固分离系统；经气液固分离系统分离后，气相产物进入气相净化装置，净化后进入辅热系统，作为辅助热源；液固相进入液固旋流分离系统；同时，气液固分离系统连接换热系统，换热系统连接余热系统；
S3：经液固旋流分离系统后，液体产物进入调节池；固相残留进入压塑装置，经压塑后得到生态砌块。
优选地，S1中，脱水污泥为机械脱水工艺后产生的脱水污泥，脱水污泥原料含水率在60~90 %。
优选的，S1中，水热反应系统为水热反应器。
优选地，S1中，添加剂定量供给系统，以NaOH和双氧水为反应添加剂，氧化剂当量比为0~3，催化剂为0~5 wt.%，反应条件为温度376~500 ℃、压力22~25 Mpa、时间0.5~15min。
优选的，S3中，压塑过程中，固相残留与生态砌块固化剂混合搅拌，经压塑工艺形成免烧生态砌块。
优选地，S3中，所使用的生态砌块固化剂按化学成分质量份百分比为，Al2O3：15～30，SiO2：2～5，CaO：28～40，Fe2O3：2～5，SO3：10～20。
优选地，S3中，固相残留与质量份2-25 wt.% 生态砌块固化剂搅拌均匀后进入压塑机，成型后养护3-10 d，获得生态砌块产品。
机械脱水工艺后产生的脱水污泥，经预热系统预热后进入水热反应系统，反应系统配备了添加剂定量供给系统和辅热系统，反应完成冷却换热后，经气液固三相分离器分离，气相产物主要产物为富氢气体，净化后可作为水热反应器辅助热源；液固旋流分离后压缩，液相产物返回至污水处理厂前段调节池，经污水处理工艺净化，固相产物收集后与生态砌块固化剂混合搅拌，经压塑工艺形成免烧生态砌块产品，实现了水热系统实现脱水污泥高效减量及资源化处置，解决市政污泥的最终出路问题。
本发明还公开了一种水热系统实现脱水污泥高效减量及资源化处置装置，包括水热反应系统、添加剂定量供给系统、辅热系统、气液固三相分离系统、液固旋流分离系统、压塑装置、调节池、换热系统；所述预热系统连接水热反应系统，所述水热反应系统连接气液固分离系统，所述水热反应系统连接添加剂定量供给系统和辅热系统；所述气液固分离系统的气相出口连接气相净化装置，所述气相净化装置连接辅热系统；所述气液固分离系统还连接换热系统，所述换热系统连接预热系统；所述气液固分离系统的液固相出口连接液固旋流分离系统，所述液固旋流分离系统的液相出口连接调节池；所述液固旋流分离系统的固相出口连接压塑装置。
水热反应系统为水热反应器。
压缩装置连接固化材料供给装置。
机械脱水系统连接预热系统，所述预热系统连接水热反应系统。
有益效果：
1、本发明制备的生态砌块，不仅质量、强度等指标满足市面上生态砌块产品的性能了良好的吸附性能，同时对表层多孔结构表现出良好的生物负载性能，便于使用过程中微生物的附着，提高净化能力，且制备方法简单、成本低；
2、本发明提供的技术方案可获得能源化利用的高品质富氢气体，作为辅助热源可以抵消系统热量损失，总体实现工艺能量的自持平衡；
3、本发明提供的技术方案以脱水污泥为处理对象，以脱水污泥中不易脱出的水分形成水热媒介，越过常规较为耗能的脱水干化环节，液相产物中主要小分子有机物和氨氮等成分为主，可返回至污水处理工艺前段实现后续处理，残留的固相产物以生态砌块产品的形式实现脱水污泥的“零排放”。最终实现以经济有效的方式同步实现了脱水污泥高效减量、无害化处理及资源化利用，具备可操作的良好应用前景。
（发明人：杜跃嵩;张会文;柳春花;刘玉东;肖航;杨勇）