技术领域本发明涉及超临界水氧化技术领域，具体而言，涉及一种超临界污泥处理系统及处理方法。
背景技术：
在超临界水氧化技术(SCWO)中，水的临界点是温度374.3℃、压力22.05MPa，如果将水的温度、压力升高到临界点以上，即为超临界水(SCW)，其密度、粘度、电导率、介电常数等基本性能均与普通水有很大差异，表现出类似于非极性有机化合物的性质。因此，超临界水能与非极性物质(如烃类)和其他有机物完全互溶，同时超临界水还可以和空气、氧气、氮气和二氧化碳等气体完全互溶，而无机物特别是盐类在超临界水中的电离常数和溶解度则很低。利用超临界水的特殊性质，可对各类含有机质的废物进行高效彻底的处理。近年来，我国的工业经济和水资源及环境的发展出现了极不协调的状况，超临界水氧化技术(SCWO)可以用来对污泥、危废、废水等废弃物进行处理。在超临界水氧化系统内，污泥等待处理废弃物首先进行预处理，配置成泥浆并将浓度调整至设计值，然后经过高效预热系统与来自高温反应后物料进行换热，达到反应温度后进入超临界反应装置。在现有技术中，污泥的浓度低，流动性差，调节污泥浓度和流动性的手段有限，容易造成输送管网的堵塞，且超临界系统的热量利用方式没有在污泥改性方式上的应用，能量利用方式受限。另外，利用污泥自身进行混配还可以改善现有技术中(如外加碳源等)成本高、能耗高的缺点。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种可以改善污泥流动性的超临界污泥处理系统及处理方法。为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供一种超临界污泥处理系统，包括：沿着污泥的流向依次连接的预处理系统、研磨混配系统、加压升温系统、反应处理系统，以及分别与预处理系统和研磨混配系统连接的湿污泥储罐；其中，研磨混配系统包括沿着污泥的流向依次连接的研磨装置和混合装置，以及与混合装置连接的添加剂储罐；来自湿污泥储罐的湿污泥、来自研磨装置的干污泥粉末以及来自添加剂储罐的添加剂在混合装置中混配。根据本发明的一个实施例，研磨混配系统还包括连接在研磨装置和混合装置之间的干污泥粉末储罐。根据本发明的一个实施例，预处理系统包括沿着污泥的流向依次连接的预处理装置、压滤装置和干燥装置，其中，预处理装置与湿污泥储罐连接，干燥装置与研磨装置连接，压滤装置与混合装置液体连通。根据本发明的一个实施例，加压升温系统包括沿着污泥的流向依次连接的加压泵和换热器，其中加压泵与混合装置连接。根据本发明的一个实施例，反应处理系统包括超临界反应器以及与超临界反应器连接的氧化剂储罐。根据本发明的一个实施例，超临界反应器分别与预处理系统的干燥装置、研磨混配系统的干污泥粉末储罐和混合装置以及加压升温系统的换热器以供热的方式连接。根据本发明的一个实施例，还包括与研磨混配系统的混合装置和加压升温系统的换热器分别连接的分离装置，以及与分离装置分别连接的液体产物储罐和气体产物储罐。根据本发明的另一个方面，还提供一种超临界污泥处理方法，包括如下步骤：S10，对湿污泥进行预处理后研磨，以得到干污泥粉末；S20，向混合装置提供并混配湿污泥、干污泥粉末以及添加剂，以得到污泥混合物；S30，将污泥混合物加压升温后供应至超临界反应器与氧化剂进行超临界反应。根据本发明的一个实施例，在混合装置中，湿污泥与干污泥粉末的质量比范围为1～4:1。根据本发明的一个实施例，采用超临界反应后产物的热量在预处理步骤干燥湿污泥、在研磨步骤后混配步骤前升温干污泥粉末、以及在加压升温步骤中加热污泥混合物。根据本发明的一个实施例，将预处理步骤中对湿污泥进行压滤后的压滤废水以及在加压升温步骤中热交换后的水提供至混合装置中与污泥混合物进行混合。本发明的有益效果在于：本发明的超临界污泥处理系统和方法，使用预处理系统对湿污泥进行预处理后，再通过研磨混配系统对预处理后的污泥进行研磨，以得到干污泥粉末，再向混合装置提供并混配湿污泥、干污泥粉末以及添加剂，从而调节污泥浓度并增加污泥的流动性，降低处理成本和和能耗。附图说明图1是本发明的超临界污泥处理系统一个实施例的示意图；图2是本发明的超临界污泥处理系统另一个实施例的示意图；图3是本发明的超临界污泥处理方法的流程图。具体实施方式如下参照附图描述本发明的实施例。参照图1，图1示出了本发明超临界污泥处理系统的一个实施例。在该实施例中，上述超临界污泥处理系统包括沿着污泥的流向依次连接的预处理系统20、研磨混配系统30、加压升温系统40、反应处理系统50，以及分别与预处理系统20和研磨混配系统30连接的湿污泥储罐1；其中，研磨混配系统30包括沿着污泥的流向依次连接的研磨装置5和混合装置13，以及与混合装置13连接的添加剂储罐22；来自湿污泥储罐1的湿污泥、来自研磨装置5的干污泥粉末以及来自添加剂储罐22的添加剂在混合装置13中混配。这样，通过研磨装置5研磨至合理粒径的污泥粉末与添加剂进行混合，可以有效改善污泥的流动性，使其易于泵送，并具有良好的稳定性，适合于后续设备的处理。需要注意的是，混合装置13的尺寸和功率可以根据工艺需要和处理规模确定，本发明不对其进行进一步限定。在一些实施例中，混合装置13中可以设置搅拌器，上述搅拌器可以根据混合装置13的工况和具体需求进行选择。在上述实施例中，使用预处理系统20对湿污泥进行预处理后，再通过研磨混配系统30中的研磨装置5对预处理后的污泥进行研磨，以得到干污泥粉末，再向混合装置13提供并混配湿污泥、干污泥粉末以及添加剂，从而调节污泥浓度并增加污泥的流动性，降低处理成本和和能耗。其中，预处理系统20可以通过滤网或格栅过滤的方式去除大颗粒固体杂质，也可以采用絮凝衬垫的方式去除某些特定离子。当然，根据具体情况，针对不同的待处理污泥，该预处理系统20也可以采用其他处理方式对待处理污泥中的特定成分进行预处理，本发明不局限于此。再次参照图1，根据本发明的一个实施例，研磨混配系统30还包括连接在研磨装置5和混合装置13之间的干污泥粉末储罐9。这样，在该实施例中，经过预处理的产生的干污泥通过研磨装置5研磨至一定粒径，研磨后的污泥被输送至干污泥粉末储罐9，干污泥粉末储罐9不但可以储存研磨后的污泥，并且在储存研磨后的污泥的过程中可以对污泥进行初级升温，初级升温后的污泥被输送至混合装置13。如图1所示，根据本发明的一个实施例，预处理系统20包括沿着污泥的流向依次连接的预处理装置2、压滤装置3和干燥装置4，其中，预处理装置2与湿污泥储罐1连接，干燥装置4与研磨装置5连接。在另一个可选实施例中，压滤装置3还可以与混合装置13液体连通。湿污泥储罐1中的湿污泥进入预处理装置2中进行过滤并出去大颗粒固体杂质或某些特定离子，预处理装置2的产物污泥进入压滤装置3中，进行脱水，再进入干燥装置4中进行干燥。其中，压滤装置3是实现污泥脱水的主要设备，可以将污泥中的固体提取出来，实现固液分离。压滤装置3可以包括悬梁式压滤机和带式压滤机等。污泥干燥装置4是实现污泥干燥的主要设备。污泥干燥装置4可以一次性将具有特定含水量的污泥滤饼烘干，一般包括旋转式干燥机和热风旋片干燥机，利用的干燥热源根据设备不同污泥干燥装置4可以是蒸汽、高温烟气或高温热风。根据本发明的可选实施例，预处理装置2产物污泥可以部分进入压滤装置3中，部分进入混合装置13中。污泥进入压滤装置3及混合装置13的比例可以根据工艺需求分配。如图1和图2所示，根据本发明的一个实施例，加压升温系统40包括沿着污泥的流向依次连接的加压泵10和换热器11，其中加压泵10与混合装置13连接。污泥经过加压泵10和换热器11进行加压和加热，为提高本实施例中的热量利用率并保证加热效果，换热器11可以构造为多级多位置设置的换热组件。根据本发明的一个实施例，反应处理系统50包括超临界反应器12以及与超临界反应器12连接的氧化剂储罐17。经过混配的污泥在超临界反应器12中进行反应实现污泥的彻底处理。处理后产生的废渣经收集后可用于制砖等的原料。需要注意的是，经过混配的污泥在超临界反应器12中与含碳物质和来自氧化剂储罐17中的氧化剂发生反应。在一个实施例中，含碳物质可以是甲醇，氧化剂可以是氧气。根据本发明的一个实施例，超临界反应器12分别与预处理系统20的干燥装置4、研磨混配系统30的干污泥粉末储罐9和混合装置13以及加压升温系统40的换热器11以供热的方式连接。这样，超临界反应器12中反应产生的热量可以用于为预处理系统20的干燥装置4、研磨混配系统30的干污泥粉末储罐9和混合装置13以及加压升温系统40的换热器11提供热量，实现能量的回收利用，进一步降低处理成本。在一个实施例中，超临界反应器12中产生的水杯输送至混合装置13以一定比例进行混合，以改善污泥的流动性，并实现超临界反应器12中产物的回收利用。。根据本发明的一个实施例，还包括与研磨混配系统30的混合装置13和加压升温系统40的换热器11分别连接的分离装置14，以及与分离装置14分别连接的液体产物储罐15和气体产物储罐16。这样，换热器11中产生的高温高压的产物被输送至分离装置14进行分离，并分别输送至液体产物储罐15和气体产物储罐16，并且可以根据具体情况进行循环利用或进行排放。例如，在一个实施例中，分离出的水可以输送至混合装置13与污泥进行混合，以改善污泥的流动性。如图3所示，根据本发明的另一个方面，还提供一种超临界污泥处理方法，包括如下步骤：S10，对湿污泥进行预处理后研磨，以得到干污泥粉末；S20，向混合装置提供并混配湿污泥、干污泥粉末以及添加剂，以得到污泥混合物；S30，将污泥混合物加压升温后供应至超临界反应器与氧化剂进行超临界反应。在上述实施例中，首先通过对湿污泥进行预处理和研磨，以得到干污泥粉末，再将并混配湿污泥、干污泥粉末以及添加剂，从而调节污泥浓度并增加污泥的流动性，降低处理成本和和能耗。为了进一步改善污泥的流动性，根据本发明的一个实施例，在混合装置中，湿污泥与干污泥粉末的质量比范围为1～4:1。根据本发明的一个实施例，添加剂的总添加量可以为污泥混合物重量的0.1～2.5wt％。根据本发明的一个实施例，添加剂可以包括分散剂，分散剂采用木质素磺酸钠、萘磺酸钠、萘磺酸钠甲醛缩合物和腐植酸钠中的一种，或者其中任意二者的复配物，复配物的质量比范围为1:3～3:1。当然，根据具体情况，添加剂也可以由其他成分组成，这可以根据具体情况而定，本发明不局限于此。根据本发明的一个实施例，采用超临界反应后产物的热量在预处理步骤干燥湿污泥、在研磨步骤后混配步骤前升温干污泥粉末、以及在加压升温步骤中加热污泥混合物。这样，可以实现能量的回收利用，进一步降低处理成本。根据本发明的一个实施例，将预处理步骤中对湿污泥进行压滤后的压滤废水以及在加压升温步骤中热交换后的水提供至混合装置中与污泥混合物进行混合。根据本发明的一个实施例，超临界污泥处理方法用于上述任一实施例中涉及的超临界污泥处理系统。如图1所示，根据本发明的一个实施例，待处理含碳有机污泥1进入预处理装置2，预处理装置2用于过滤和去除待处理含碳有机污泥1中的大颗粒固体杂质。待处理含碳有机污泥1的来源可以为市政污泥或工业污泥。预处理装置2可以采用滤网或格栅过滤的方式去除待处理含碳有机污泥1中大颗粒固体杂质；也可以采用絮凝沉淀的方式(此时需添加絮凝剂)去除待处理含碳有机污泥1中对后续设备有影响的某些特定离子(如钙镁离子等)。预处理装置2产物污泥部分进入后续的压滤装置3中，部分进入混合装置13中。污泥进入压滤装置3及混合装置13的比例可以根据工艺需求分配，相对合理的分配比例为4:1。压滤装置3是实现污泥脱水的主要设备。压滤装置3是一种常用的固液分离设备，可以将污泥中的固体提取出来，实现固、液分离的作用，压滤装置3可以包括悬梁式压滤机和带式压滤机等，并且压滤装置3可以根据工艺需要和处理规模进行选型。压滤装置3的产物为压滤废水及污泥滤饼。压滤废水进入厂内污水处理设施处理。污泥滤饼进入到后续的干燥装置4中，污泥滤饼含水率约为50％-55％。污泥的干燥装置4是实现污泥干燥的主要设备。干燥装置4可以一次性将具有特定含水量的污泥滤饼烘干，一般包括旋转式干燥机和热风旋片干燥机，利用的干燥热源根据设备不同可以是蒸汽、高温烟气或高温热风。干燥装置4输出干污泥。干燥后的干污泥的含水率约为20％或更低，以满足后续研磨需要为宜。干燥后的污泥按一定质量比例配置，进入研磨设备5。研磨设备5是将干污泥研磨至一定粒径的设备，是成型成熟设备，研磨后的污泥进入干污泥粉末储罐9中，该干污泥粉末储罐9在储存污泥同时给污泥进行初级升温。升温后的污泥进入混合装置13中，在混合装置中与含碳有机污泥1和添加剂进行混合，污泥与研磨设备产物的混配比例为1～4:1。合理的粒径级配和混配可以改善污泥的流动性，易于泵送，稳定性良好，适合后续超临界设备使用。混合装置13的大小根据工艺需要和处理规模确定；混合装置13内根据需要可设置搅拌器(未示出)。搅拌器根据混配工况和需求进行选型。在混合装置13中，需要添加必要的添加剂，以改善污泥的粘度和流动性。添加剂是制备高浓度、高稳定性水煤浆的关键。添加剂的总添加量为污泥混合物重量的0.1～2.5wt％。根据作用不同,添加剂可分为分散剂、稳定剂和辅助添加剂3类。分散剂是最重要的添加剂。所述分散剂采用木质素磺酸钠、萘磺酸钠、萘磺酸钠甲醛缩合物和腐植酸钠中的一种，或者其中任意二者的复配物，复配比例为1:3～3:1。如图2所示，根据本发明的一个实施例，利用来自超临界反应器12的高温高压产物(超临界反应器出液)经过换热器11给来自混合装置13的污泥产物(换热器11进料)进行加热。经过换热器11的超临界反应器进液进入加压泵，加压至22MPa左右后进入到超临界反应器12。为提高本过程中的热量利用率和保证对待处理废液的加热效果，换热器11可多级多位置设置。在本实施例中，在超临界反应器12中，来自换热器11及加压泵10的超临界反应器进液与含碳物质及来自氧化剂储罐17的氧化剂发生化学反应，实现污泥的彻底处理。超临界反应器12产生的废渣经收集后可用于制砖等的原料而达到废物利用的目的。含碳物质可选甲醇，氧化剂可选氧气。超临界反应器12的出液进入换热器11进行换热。在本实施例中，来自换热器11的高温高压产物(换热器11出液)进入分离装置14，分离装置14将换热器出液分离为液态产物和气态产物。液体产物经收集储存至液体产物罐15,以供后续回收或处理。气体产物经收集储存至气体产物罐16，并根据后续使用情况进行使用或排放；气体产物主要为二氧化碳等气体。在本实施例中，利用超临界反应器12的出液和超临界反应器12的副产水蒸气作为污泥干燥装置4、干污泥粉末储罐9、混合装置13和换热器11的热源与污泥进行换热。在本发明的另一个实施例中，混合装置13为主要固、液混合装置，实际运行中会出现液体超量的情况，这样，就需要将混合装置13中多余的液相的污泥排放到分离装置14中，进行液相系统内循环。以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。