公布日：2023.12.29
申请日：2023.11.27
分类号：C02F11/143(2019.01)I
摘要
本发明公开了一种使用液态二氧化碳进行污泥预处理的系统，包括中压反应釜、二氧化碳循环回收系统、能量回收系统和低温液态二氧化碳储罐，所述中压反应釜设置为三组，三组所述中压反应釜的气体出口固定连通，设有对气态二氧化碳进行收集再利用的二氧化碳循环收集系统，设有对二氧化碳循环过程中产生的热量进行回收再利用的能量回收系统。本发明提供了一种使用液态二氧化碳进行污泥预处理的系统及处理方法，利用液态二氧化碳对污泥进行预处理，使用液态二氧化碳处理过的污泥固液分离性好，压滤的脱水效果优于使用药剂做预处理的方式，且在处理过程中使用的二氧化碳为绿色无污染，并且可以通过二氧化碳循环收集系统对二氧化碳进行回收再利用。
权利要求书
1.一种使用液态二氧化碳进行污泥预处理的系统，其特征在于：包括输送机构、二氧化碳循环收集系统、中压反应釜(11)、低温液态二氧化碳储罐(5)和待压滤污泥池(10)，所述中压反应釜(11)设置为三组，所述输送机构将需要处理的污泥输送至所述中压反应釜(11)内部，所述中压反应釜(11)的气体出口固定连通有对气态二氧化碳进行收集再利用的二氧化碳循环收集系统，所述低温液态二氧化碳储罐(5)与所述中压反应釜(11)的液态二氧化碳注入口固定连通，补充二氧化碳在循环过程中产生的损耗，所述中压反应釜(11)处理完成后的污泥通入待压滤污泥池(10)，等待进入压滤工段；所述二氧化碳循环收集系统包括第一二氧化碳压缩机(1)、二氧化碳循环低压储罐(2)、第二二氧化碳压缩机(3)、二氧化碳循环高压储罐(4)、多级冷却模块(6)、低温液态泵(7)、冷水机组(12)和循环液态二氧化碳储罐(15)，三组所述中压反应釜(11)的气体出口与第一二氧化碳压缩机(1)固定连通，所述第一二氧化碳压缩机(1)的一端与二氧化碳循环低压储罐(2)固定连通，所述二氧化碳循环低压储罐(2)的一端与第二二氧化碳压缩机(3)固定连通，所述第二二氧化碳压缩机(3)的一端与二氧化碳循环高压储罐(4)固定连通，所述二氧化碳循环高压储罐(4)与多级冷却模块(6)固定连接，同时多级冷却模块(6)对二氧化碳循环高压储罐(4)内部收集的高压气态二氧化碳进行冷却，所述多级冷却模块(6)最后一级冷却采用冷水机组(12)冷却降温，通过所述多级冷却模块(6)冷却液化后的液态二氧化碳储存到循环液态二氧化碳储罐(15)中，所述循环液态二氧化碳储罐(15)中的二氧化碳通过低温液态泵(7)输送至下一个循环的中压反应釜(11)中，所述低温液态二氧化碳储罐(5)与低温液态泵(7)固定连通；所述中压反应釜(11)设置为三组，每组所述中压反应釜(11)污泥预处理时间节拍为2小时，三组所述中压反应釜(11)同时运行，所述每个中压反应釜(11)单次预处理过程需2小时，三组中压反应釜(11)的第一组进行污泥预处理，第二组中压反应釜(11)注入污泥后进行等待，当第三组中压反应釜(11)预处理完成出料时，与第二组中压反应釜(11)进行冷热交换循环，从而可以回收第三组中压反应釜(11)内部的余冷，在冷热交换循环过程中产生的热量同时提供给第三组中压反应釜(11)内部进行水合物分解，加速出料。
2.根据权利要求1所述的一种使用液态二氧化碳进行污泥预处理的系统，其特征在于：所述输送机构对产线中污泥的输送，输送机构把泥输送至污泥原料仓(8)，所述污泥原料仓(8)内部储存有需要预处理的污泥，通过污泥泵(9)将污泥原料仓(8)中的污泥输送至中压反应釜(11)内部。
3.根据权利要求2所述的一种使用液态二氧化碳进行污泥预处理的系统，其特征在于：所述中压反应釜(11)的外部设置有真空绝热层，所述中压反应釜(11)内部设置有内盘管，所述中压反应釜(11)对污泥进行预处理，过程结束后，向内盘管内部通入热水，加速二氧化碳水合物的分解，缩短出料时间，其中热水来自于二氧化碳回收系统中的冷却用水。
4.一种利用如权利要求3所述的使用液态二氧化碳进行污泥预处理的系统的污泥预处理方法，其特征在于：所述一种利用液态二氧化碳进行污泥预处理的系统的处理方法包括以下步骤：步骤一：将待处理的污泥输送至污泥原料仓(8)内部，污泥原料仓(8)内部的污泥通过污泥泵(9)输送至中压反应釜(11)内部；步骤二：向中压反应釜(11)内部注入液态二氧化碳，同时启动中压反应釜(11)的搅拌系统，当中压反应釜(11)内部压强到达设定值后，打开中压反应釜(11)的气体出口，利用液态二氧化碳的气化吸热为中压反应釜(11)内部的污泥进行降温，使污泥温度达到设定值；步骤三：同时二氧化碳循环收集系统开始工作，气态二氧化碳经过第一二氧化碳压缩机(1)和第二二氧化碳压缩机(3)两级压缩，收集储存至循环液态二氧化碳储罐(15)中，完成二氧化碳回收；步骤四：中压反应釜(11)温度达到设定值后，关闭中压反应釜(11)的气体出口，同时继续注入二氧化碳，釜内压力持续升高，污泥中的水开始形成结合更多的二氧化碳，当中压反应釜(11)内压力达到设定值后，停止二氧化碳的注入，污泥中的水开始逐渐形成二氧化碳水合物，待中压反应釜(11)内部压力稳定后，标志着中压反应釜(11)内污泥中的水全部形成了水合物，污泥预处理完成；步骤五：释放中压反应釜(11)中的二氧化碳，并收集释放出的气态二氧化碳进入到循环系统，处理完成后的污泥排放至待压滤污泥池(10)中，待进入压滤工段。
5.根据权利要求4所述的一种使用液态二氧化碳进行污泥预处理的系统的处理方法，其特征在于：所述步骤二中压反应釜(11)中注入的液态二氧化碳的最高压力为5.5Mpa。
6.根据权利要求5所述的一种使用液态二氧化碳进行污泥预处理的系统的处理方法，其特征在于：还包括第一热交换器(13)和第二热交换器(14)，所述第一热交换器(13)与多级冷却模块(6)相互连接，通过热交换获取二氧化碳回收过程中产生的热量，所述第二热交换器(14)与中压反应釜(11)的内盘管相连通，给出料过程中的污泥进行加热，加速二氧化碳水合物的分解，加速污泥出料速度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使用液态二氧化碳进行污泥预处理的系统及处理方法，以解决背景技术中需要解决的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种使用液态二氧化碳进行污泥预处理的系统，包括输送机构、二氧化碳循环收集系统、中压反应釜、低温液态二氧化碳储罐和待压滤污泥池，所述中压反应釜设置为三组，所述输送机构将需要处理的污泥输送至所述中压反应釜内部，所述中压反应釜的气体出口固定连通有对气态二氧化碳进行收集再利用的二氧化碳循环收集系统，所述低温液态二氧化碳储罐与所述中压反应釜的液态二氧化碳注入口固定连通，补充二氧化碳在循环过程中产生的损耗，所述中压反应釜处理完成后的污泥通入待压滤污泥池，等待进入压滤工段。
目前现有的污泥脱水调理技术主要以聚铝、聚铁、氯化铁、聚丙烯酰胺等药剂提高污泥脱水性能。该方法普遍存在药耗高、能耗大、效率低等问题，药剂的添加增加了固液分离后的水和泥的二次污染，增加了分离液的水处理成本。同时含氯药剂的使用会增加污泥焚烧过程中二噁英生成的风险，污泥脱水处理已成为制约污泥处理工艺中的主要技术瓶颈，本发明设置的输送机构可以将需要处理的污泥输送至中压反应釜的内部，随后向中压反应釜中添加液态二氧化碳，同时二氧化碳在一定压力下开始循环，使得釜内污泥降温，当温度达到设定值之后，釜内二氧化碳开始升压，升压至设定值后，停止二氧化碳的注入，同时二氧化碳在中压反应釜的搅拌下与污泥充分混合，从而使污泥中的水充分吸收二氧化碳达到饱和，形成二氧化碳水合物，釜内二氧化碳压力稳定之后，预处理完成，开始释放二氧化碳和污泥出料，处理完成后的污泥则可以排放至待压滤污泥池中，等待进入压滤工段。处理过程中降温循环释放的二氧化碳和单批次预处理结束后中压反应釜内释放的二氧化碳经过二氧化碳循环收集系统进行回收处理成为液态二氧化碳，便可循环使用。低温液态二氧化碳储罐中储存的是新的二氧化碳，补充二氧化碳在循环过程中产生的损耗。
优选的，所述二氧化碳循环收集系统包括第一二氧化碳压缩机、二氧化碳循环低压储罐、第二二氧化碳压缩机、二氧化碳循环高压储罐、多级冷却模块、低温液态泵、冷水机组和循环液态二氧化碳储罐，三组所述中压反应釜的气体出口与第一二氧化碳压缩机固定连通，所述第一二氧化碳压缩机的一端与二氧化碳循环低压储罐固定连通，所述二氧化碳循环低压储罐的一端与第二二氧化碳压缩机固定连通，所述第二二氧化碳压缩机的一端与二氧化碳循环高压储罐固定连通，所述二氧化碳循环高压储罐与多级冷却模块固定连接，同时多级冷却模块对二氧化碳循环高压储罐内部收集的高压气态二氧化碳进行冷却，所述多级冷却模块最后一级冷却采用冷水机组冷却降温，通过所述多级冷却模块冷却液化后的液态二氧化碳储存到循环液态二氧化碳储罐中，所述循环液态二氧化碳储罐中的二氧化碳通过低温液态泵输送至下一个循环的中压反应釜中，所述低温液态二氧化碳储罐与低温液态泵固定连通，作用是补充二氧化碳在循环过程中产生的损耗。
优选的，所述输送机构对产线中污泥的输送，输送机构把泥输送至污泥原料仓，所述污泥原料仓内部储存有需要预处理的污泥，通过所述污泥泵将污泥原料仓中的污泥输送至中压反应釜内部。
优选的，所述中压反应釜的外部设置有真空绝热层，所述中压反应釜内部设置有内盘管，所述中压反应釜对污泥进行预处理，过程结束后，向内盘管内部通入热水，加速二氧化碳水合物的分解，缩短出料时间，其中热水来自于二氧化碳回收系统中的冷却过程。
优选的，一种利用液态二氧化碳进行污泥预处理的处理方法包括以下步骤：
步骤一：将待处理的污泥输送至污泥原料仓内部，污泥原料仓内部的污泥通过污泥泵输送至中压反应釜内部；
步骤二：向中压反应釜内部注入液态二氧化碳，同时启动中压反应釜的搅拌系统，当中压反应釜内部压强到达设定值后，打开中压反应釜的气体出口，利用液态二氧化碳的气化吸热为中压反应釜内部的污泥进行降温，使污泥温度达到设定值；
步骤三：同时二氧化碳循环收集系统开始工作，气态二氧化碳经过第一二氧化碳压缩机和第二二氧化碳压缩机两级压缩，收集储存至循环液态二氧化碳储罐中，完成二氧化碳回收；
步骤四：中压反应釜温度达到设定值后，关闭中压反应釜的气体出口，同时继续注入二氧化碳，釜内压力持续升高，污泥中的水开始形成结合更多的二氧化碳，当中压反应釜内压力达到设定值后，停止二氧化碳的注入，污泥中的水开始逐渐形成二氧化碳水合物，待中压反应釜内部压力稳定后，标志着中压反应釜内污泥中的水全部形成了水合物，污泥预处理完成。
步骤五：释放中压反应釜中的二氧化碳，并收集释放出的气态二氧化碳进入到循环系统，处理完成后的污泥排放至待压滤污泥池中，待进入压滤工段。
优选的，所述中压反应釜设置为三组，每组所述中压反应釜污泥预处理时间节拍为2小时，三组所述中压反应釜同时运行。
优选的，所述步骤二中压反应釜中注入的液态二氧化碳的最高压力为5.5Mpa。
优选的，还包括第一热交换器和第二热交换器，所述第一热交换器与多级冷却模块相互连接，通过热交换获取二氧化碳回收过程中产生的热量，所述第二热交换器与中压反应釜的内盘管相连通，给出料过程中的污泥进行加热，加速二氧化碳水合物的分解，加速污泥出料速度。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）、本发明提供了一种使用二氧化碳预处理污泥的系统以及方法，利用液态二氧化碳对污泥进行预处理，使用液态二氧化碳处理过的污泥固液分离性好，压滤的脱水效果强于添加使用药剂做预处理的方式，且在处理过程中使用的二氧化碳为绿色无污染，并且可以通过二氧化碳循环收集系统对二氧化碳进行回收再利用，从而实现了工业生产的绿色可持续发展。
（2）、并且本发明使用液态二氧化碳做污泥的预处理，提高后端压滤过程中的固液分离效果，降低压滤后的污泥含水率。
（发明人：徐凤阳;周翠平;陈淼）