[发明专利]一种催化热水解辅助水热碳化的污泥处置系统及方法

说明书

本发明公开了一种催化热水解辅助水热碳化的污泥处置系统及方法，属于污泥处理技术领域，包括污泥热水解预处理单元、污泥水热碳化单元和产物回收单元；通过将热水解技术与水热水热碳化技术相结合设计系统结构，来对生物质和工业废弃物进行资源化处置，在对废物处置的同时产生的二次污染很小，在污泥处置的过程，因为水的存在，流动性强，系统能耗和运行成本得以降低，整个系统兼具经济性和生态价值，为废物处置以及污泥的资源化利用提供了一定思路。

技术领域

本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种催化热水解辅助水热碳化的污泥处置系统及方法。

背景技术

在生产生活中不可避免地产生大量污水，且污水处理厂在对污水进行处理的过程中会产生大量的污泥，污泥中特别是城市污泥中高含水、富有机质，同时含有无机组分、病原微生物以及其他有毒有害物质(二噁英等)。

当前，填埋、堆肥、热解和焚烧等是常见的污泥处理处置技术，但它们或多或少存在一些不足，现有的污泥热化学处置系统大多为单一技术支撑，产物获取比较单一，污泥的资源化利用较低。焚烧作为污泥的主要处置方法，会产生CO,NOx,SO₂，PCDD/Fs和重金属在内的大量污染物，虽然减量化明显，但环境风险高。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种催化热水解辅助水热碳化的污泥处置系统及方法，通过将热水解以及水热碳化技术相结合，对生物质和工业废弃物进行资源化处置，该方法在注重污泥减量化的同时减少二次污染的产生。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种催化热水解辅助水热碳化的污泥处置系统，包括污泥热水解预处理单元、污泥水热碳化单元和产物回收单元；

所述污泥热水解预处理单元，包括依次相连的污泥浆化机、换热器、预热器和水解反应器，污泥浆化机的入口为污泥进料口，出口与换热器相连，在污泥浆化机与换热器相连的管路上设有阀门一，换热器的冷流体出口与预热器的入口相连，热流体出口连接至污泥水热碳化单元；水解反应器设有两个入口和两个出口，其入口a连接预热器的出口，入口b为催化剂进料口，其出口c与换热器的热流体进口相连，其出口d以及换热器的热流体出口均连接至污泥水热碳化单元；

所述污泥水热碳化单元，包括依次相连的水热碳化反应器和冷却器，水热碳化反应器设有三个入口，其入口m与换热器的热流体出口相连，入口l与水解反应器的出口d相连，入口n与产物回收单元相连。

优选地，所述产物回收单元，包括气液分离器、离心设备、液液分离器和燃烧器，气液分离器的入口与冷却器的出口相连，且在该相连的管路上还设有阀门二；气液分离器的设有两个出口，其出口p与燃烧器相连，出口q与离心设备相连，离心设备的一个出口v通过阀门三与液液分离器的入口相连，另一个出口u连接水热炭回收系统，液液分离器的一个出口x连接至燃烧器，另一个出口y通过阀门四连接至水热碳化反应器的入口n。

进一步优选地，在污泥浆化机与阀门一相连的管路上设有输送设备一，在气液分离器与离心设备相连的管路上设有输送设备二。

优选地，水解反应器中添加的催化剂为碳质催化剂。

进一步优选地，碳质催化剂选用煤灰或锯末。

优选地，离心设备采用过滤式离心机或沉降式离心机。

本发明还公开基于上述的催化热水解辅助水热碳化的污泥处置系统的污泥处理方法，包括以下步骤：

1)污泥进入污泥浆化机中进行浆化处理，然后输送至预热器中进行预热，预热污泥流入水解反应器中，同时催化剂由水解反应器的进料口加入，预热污泥与催化剂进行水解反应制得热液，热液和预热前的冷物料即污泥在换热器中换热以回收余热；