[发明专利]包括使湿氧化部分再循环的污泥水热碳化

说明书

提供了对污泥进行水热碳化的方法，该方法包括以下步骤：对污泥进行预热以获得经预热的污泥；将经预热的污泥与湿氧化部分混合以获得反应混合物；使反应混合物在反应器中经受水热碳化(HTC)以获得经HTC处理的污泥；从经HTC处理的污泥中分离出一部分；以及将所述一部分与氧化剂、比如氧气混合，以获得湿氧化部分，其中，所述一部分在湿氧化前的温度比经预热的污泥的温度高至少15℃。还提供了相应的系统。

技术领域

本公开涉及对污泥、尤其是来自废水处理厂的市政或工业污泥进行水热碳化的方法。

背景技术

污泥通常是市政或工业废水处理厂中的废水处理后残留的物质。市政废水处理厂处理来自城市的废水，而工业废水处理厂处理来自例如制浆造纸厂、工业食品生产设施等不同工业过程的水。畜牧业、例如大规模猪饲养也是废水和污泥的重要来源。本公开的实施方式将在所有这些领域中非常有用。

废水处理技术一般而言是相似的，但是根据待处理的废水流的特性、基本设计、当地要求和环境问题而包括特定的解决方案。在瑞典的大型工厂中，废水处理过程通常包括机械预处理，然后进行一级(沉降)和二级(好氧)处理步骤。在一些情况下，还可以采用不同形式的第三级处理来去除经处理水中残留的例如药物残留物、有毒的有机物质等的问题物质。在较小的工厂中，通常可以省略这些阶段中的一个或多个阶段。

几乎所有废水处理厂在使用中都会产生需要处理的污泥。直接从工厂回收经脱水处理(好氧污泥)后的污泥，或者首先进行厌氧处理以生产沼气，其中，一部分污泥被煮解，剩余污泥则作为厌氧污泥被回收。

全世界的废水处理厂每年产生的污泥达数亿公吨，并且量还在迅速增长。据报道，在2010年瑞典以每年干固体吨(tDS/y)为单位的总污泥量为25万，并且估计目前的数字与2010年相同或比2010年更高。因此，污泥处理对社会而言是巨大的挑战，并且当前的解决方案与高成本相关联，并且还与负面环境影响相关联。

从1986年开始，欧盟已经采取若干规范废水污泥处理和处置的指令，该指令涉及不同方面，这些方面比如将污泥用作垃圾填埋场、磷的回收、污泥的焚烧等。各个成员国已经在国家立法中反映了各个指令，并且例如在瑞典自2005年起禁止将污泥处置于垃圾填埋场中。

现今，废水污泥的主要用途是：在农业和林业/造林业中施肥，混合在用于地面建设项目的植物土壤中以及覆盖和修复垃圾填埋场，通过回收化学药品和化肥产品以及最后垃圾填埋场的能量回收的焚烧，然而，前提是污泥已经过特定的预处理、比如堆肥。

通过能量回收以及对烟道气和灰的适当处理以破坏有害化学物质并安全地处理重金属的污泥焚烧仍然是有吸引力的选择。然而，污泥的确切组成取决于进入的废水的组成和废水处理厂的类型。通常难以对具有高浓度的有机和/或生物成分的污泥进行脱水。水含量通常很高，以致在发电厂中焚烧时的净热值非常低或者甚至是负值，并且可能需要添加辅助燃料、通常为化石燃料。

C-Green Technology AB已开发出一种涉及水热碳化(HTC)步骤的污泥处理方法。既可以从燃烧前的生物燃料中提取磷，也可以从燃烧后的灰中提取磷。

发明内容

许多水热碳化(HTC)系统的运行需要例如以电力或气体的形式的外部能量的供应。本发明人已经发现，通过使经HTC处理的污泥的部分经受湿氧化，然后通过氧化使经湿氧化的部分再循环以回收所释放的热，可以消除在对污泥进行HTC处理中持续供应外部能量的需要。对已经经受HTC处理的污泥进行湿氧化的益处在于：HTC处理增加污泥的化学需氧量(COD)，并且较高的COD意味着需要用于湿氧化过程的更多的燃料。此外，经HTC处理的污泥具有比进入的污泥或预热的污泥更高的温度，而较高的温度导致更快的湿氧化过程，该湿氧化过程取决于温度。在高于120℃的温度下，较高的温度还会增加氧气在污泥中的溶解度，从而进一步促进湿氧化(当氧气为氧化剂时)。

作为本公开的第一方面，因此提供了一种对污泥进行水热碳化的方法，该方法包括以下步骤：