一种污泥水热碳化处理系统

本实用新型涉及一种污泥水热碳化处理系统。

背景技术：

根据发布的《中国污泥处理处置市场分析报告》显示，目前全国产生含水率80％的污泥高达10万吨/天，妥善处理处置率仅仅在30％-40％之间。全国污泥不仅产量巨大，通常还含有一些持久性有机污染物，如苯、氯酚、多氯联苯，这些有机污染物不易降解且毒性残留时间长；污泥还含有一些病原微生物、寄生虫卵和重金属元素等，直接地或者间接地影响人们的健康。

在我国现阶段，污泥的处置方式主要有污泥的农业利用、污泥填埋、污泥焚烧等；处理技术有石灰稳定、浓缩脱水、厌氧消化、好氧发酵、污泥热干化等。污泥处理技术的关键问题在于如何控制成本，虽然我国的污泥处理处置成本与国外情况相比，并不是很高，但污泥处理处置费在污水处理费中的比例较小，成为制约资金来源的一大难题。而常见的污泥处置方式往往会带来一系列环境问题，如污泥农业利用可能会带来农业面污染，填埋利用可能会带来土地重金属污染，进而导致食物链污染，焚烧处理会产生气体污染物，影响空气质量。

现阶段，国内外发展的水热碳化技术是一种高效的废弃生物质资源化技术。水热碳化过程主要分为以下几个阶段：一、前驱体水解成单体；二、单体脱水并诱发聚合反应；三、芳构化反应导致最终产物生物炭的形成。最终产生的生物炭表面含有丰富的官能团，可运用于多种用途。以污泥处理为例，含水率80％的污泥投入水热碳化炉中进行催化裂解，在厌氧及适当催化的条件下(在180到250摄氏度，约20到30个大气压强下)，有机物经热分解并转化为生物炭和工艺用水。水热炭化具有不受物料含水率的制约、制备过程简单、反应条件温和以及生物炭产量较高等优点，被认为是处理高含水率有机废物的一种非常有应用前景的生物炭化技术。但当前该技术在处理效率、生物炭产率及余热利用效率等方面仍有很大的提升空间。

技术实现要素：

本实用新型针对目前污泥水热碳化处理工艺等方面存在的不足，提供了一种高效、环保、新型的处理污泥等有机残渣的水热碳化系统。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种污泥水热碳化处理系统，包括污泥储存槽、进入泵、热交换器、污泥传送装置、抽出泵、固液分离器、挤压装置、储液槽和水热碳化炉；污泥传送装置设置两套，分布在水热碳化炉两侧，污泥储存槽依次经进入泵、热交换器、污泥传送装置与水热碳化炉入口相连，水热碳化炉出口依次经污泥传送装置、抽出泵、热交换器与固液分离器入口相连，固液分离器的固体出口与挤压装置相连，储液槽分别与固液分离器及两个污泥传送装置的液体出口相连。

作为本实用新型的一种改进，所述的污泥传送装置包括圆柱形壳体、螺旋叶片、旋转轴和电机；圆柱形壳体与水热碳化炉相连的端面敞开，螺旋叶片设置在旋转轴上，旋转轴同轴设置在圆柱形壳体内部，一端穿过圆柱形壳体另一封闭端面与电机相连，另一端伸入水热碳化炉。

进一步地，所述的污泥传送装置还包括外层传热管、加热装置和绝缘保温层；绝缘保温层敷设在圆柱形壳体外表面，外层传热管间隔布置在圆柱形壳体上，一端穿过绝缘保温层、圆柱形壳体与污泥传送装置内部相通，另一端与加热装置相连。

进一步地，所述的污泥传送装置倾斜设置，与地面呈15-30°。如此，可便于收集污泥在脱水过程中产生的水分。

作为本实用新型的一种改进，所述的水热碳化炉上设置有压力检测表和温度检测表。如此，可精确监测反应过程中压力与温度的变化。

作为本实用新型的一种改进，所述的进入泵配套有阀门。如此，可根据污泥量的情况以及整套系统运行的状况，适当的选择开启以及开启的程度。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型设置了热交换器，利用水热碳化产物的预热经过热交换器，对初始污泥进行预热，加速初始污泥在污泥传送装置内的脱水速度，充分利用了废热；

2、本实用新型考虑在污泥传送装置内部的旋转轴上安装旋转叶片，在输送污泥的同时起到切割污泥的作用，防止污泥结块化，分散的污泥在水热碳化炉内反应速度更快。

3、本实用新型设置了储液槽，用于接收污泥脱除的水分以及在水热碳化阶段产生的水分，这部分水分另有他用，如给植物浇水等等。

附图说明

图1为本实施例的污泥水热碳化处理系统的结构示意图；

附图标记说明：1-污泥等有机残渣；2-污泥储存槽；3-进入泵；4-阀门；5-热交换器；6-外层传热管；7-螺旋叶片；8-旋转轴；9-加热装置；10-抽出泵；11-固液分离器；12-挤压装置；13-生物炭；14-储液槽；15-压力检测表；16-温度检测表；17-水热碳化炉；18-绝缘保温层；19-电机。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，本实施例的一种污泥水热碳化处理系统，主要由污泥储存槽2、进入泵3、阀门4、热交换器5、两套污泥传送装置、抽出泵10、固液分离器11、挤压装置12、储液槽14和水热碳化炉17组成。

污泥传送装置分布在水热碳化炉17两侧，收集到的污泥等有机残渣1存储在污泥储存槽2内，然后依次经进入泵3、阀门4、热交换器5、污泥传送装置进入水热碳化炉17。阀门4可以根据污泥量的情况以及整套系统运行的状况，适当的选择开启以及开启的程度。热交换器5可以利用传热原理对污泥进行预热，加速污泥在污泥传送装置中的脱水速度。

污泥传送装置主要由圆柱形外壳、外层传热管6、螺旋叶片7、旋转轴8、加热装置9、绝缘保温层18和电机19组成。

圆柱形壳体与水热碳化炉17相连的端面敞开，另一端面封闭，绝缘保温层18敷设在壳体外表面，螺旋叶片7设置在旋转轴8上，旋转轴8同轴设置在圆柱形壳体内部，一端穿过圆柱形壳体的封闭端面与电机19相连，另一端伸入水热碳化炉17，外层传热管6间隔布置在圆柱形壳体上，一端穿过绝缘保温层18、圆柱形壳体与污泥传送装置内部相通，另一端与加热装置9相连。

污泥进入污泥传送装置后，被安装在旋转轴8上的螺旋叶片7旋转切割，在输送污泥的同时起到切割污泥的作用，防止污泥结块化，便于后期充分水热碳化。

加热装置9可以是利用天然气、生物质资源等原料，燃烧产生的热量通过外层传热管6进入污泥传送装置，在绝缘保温层18的作用下，污泥保持一定的温度进行脱水。

优选的，整个污泥转送装置与地面呈15-30°，便于收集污泥在脱水过程中产生的水分。

污泥经污泥传送装置送至水热碳化炉17后，投加一定量的酸催化剂，在一定的压力与温度下，完成水热碳化过程。水热碳化炉17上安装有压力检测表15和温度检测表16，用于监测反应过程中压力与温度的变化。优选的，可以在水热碳化炉内17添加一定量柠檬酸，有利于提高产品中的氮和磷含量，以实现更好的肥料效果。

水热碳化炉17的反应产物流入另一侧的污泥传送装置，经阀门在抽出泵10的作用下，进入热交换器5。由于反应温度较高，反应产物还保持着一定的温度，在热交换器5的作用下，实现热量的交换，对初始污泥进行预热，加速污泥在污泥传送装置中的脱水速度。

固液分离器11和挤压装置12依次布置，从热交换器5出来的反应产物在固液分离器11内完成固液分离。分离操作完成得到的固体进入挤压装置12，在挤压装置12的作用下，完成生物炭的压块操作，最后得到可用的生物炭13。

储液槽14有三个接口，分别用于接收从污泥传送装置收集到的污泥脱水和经过固液分离器11收集到的水，以便进一步处理。这部分水分可另作他用，如给植物浇水等等。

本实用新型在初始污泥与水热碳化产物之间设置热交换器5，充分利用水热碳化产物剩余的热量预热初始污泥，使得污泥在污泥传送装置中保持一定的温度，利于其脱水；污泥传送装置内部的旋转轴8上安装有旋转叶片7，运送污泥的同时，起到粉碎污泥的作用，保证在其在水热碳化炉7内高效充分反应；整个污泥传送装置设置成与地面保持一定的倾角，有利于收集污泥脱除的水分。

上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的保护范围中。