一种多级换热耦合的污泥湿式氧化处理系统的制作方法

本发明属于环境工程污泥处理，具体涉及一种多级换热耦合的污泥湿式氧化处理系统。

背景技术：

1、污泥的絮体主要由大量微生物通过胞外聚合物(eps)、二价阳离子(ca2+、mg2+等)和其他无机细颗粒架桥而组成。大量eps为难生物降解的大分子胶体物质和微生物同化的有机物位于胞内，难以处理和利用。另外，污泥含水率可达95％以上，污泥含水可分为孔隙水(70％)，毛细水(20％)和内部水(10％)。基于此，对污泥进行破解是污泥处理的关键，将胞内有机物和水分流出，胞间毛细水被释放，并将难降解大分子有机物转化为小分子有机物或无机物。当前，污泥的破解技术主要包括机械破解、酶处理、化学破解、热处理和多种破解方式的耦合。其中，热处理具有较强的破坏凝胶状结构的能力，该技术已大规模工业运用，但是面临能量消耗大，运行成本高的不足。因此，在保障污泥热处理效果的基础上，行业内相关生产和研究单位研发出了多种污泥热处理技术和相应的余热回收技术。

2、cn214299834u公开了一种污泥湿式氧化闪蒸换热器，其包括原泥储存仓、浆化供料泵、浆化反应器、水热供料泵、水热反应器、闪蒸调节阀、闪蒸反应器、脱水供料泵、污泥冷却器、脱水机组成。浆化供料泵将含水率为75～90％污泥输送到浆化反应器中进行浆化，由水热供料泵输送到水热反应器进行污泥水热解，水热后污泥经闪蒸调节阀进入闪蒸反应器进行部分余热回收，闪蒸蒸汽回用于浆化反应器；闪蒸反应器出口污泥经脱水供料泵进入污泥冷却器进行降温处理，最后进入脱水机进行脱水。该方法污泥含水率较低、流动性差，而且工艺不能实现连续运行，只能采用间歇运行；另外，该方法余热回收率较低，锅炉蒸汽消耗量大，只有一级闪蒸回收余热用于浆化反应器，污泥冷却器无余热回收功能，导致大量余热损失。

3、cn102786190a公开了一种污泥快速资源化方法，其包括污泥储罐、物化预处理器、氧化反应器、换热器、强制过滤机、活化反应器、膨化器、离心机等。原料污泥从污泥储罐输送到物化预处理器与水配制，配置后污泥经换热器进入氧化反应器，同时通入氧气进行湿式氧化反应；湿式氧化后产生的气体外排，产生的高温物料进入换热器中进行热量回收用于进料预热；换热后物料经强制过滤机过滤浓缩后，依次进入活化反应器和膨胀器中，再经离心机进行固液分离，最后固体外运。强制过滤机和离心机产生的液体用于物化预处理器的泥水配制。该方法采用单级换热器，导致换热不充分，余热回收率低。

4、针对污泥湿式氧化处理与热量回收领域，当前缺少一种污泥热处理效果好、可连续运行、余热回收率高的技术工艺和设备。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：本发明提供了一种多级换热耦合的污泥湿式氧化处理系统，解决了污泥热处理连续稳定运行难、余热回收效率低的问题。

2、本发明目的通过下述技术方案来实现：

3、一种多级换热耦合的污泥湿式氧化处理系统，包括污泥料仓，污泥料仓与污泥均质罐连通，污泥均质罐与多级强制湍流换热站的冷端流道连通，多级强制湍流换热站的冷端流道与混合蒸汽加热器连通，混合蒸汽加热器与湿式氧化反应系统连通，湿式氧化反应系统与多级强制湍流换热站的热端流道连通，多级强制湍流换热站的热端流道与污泥浓缩系统连通。

4、进一步的，所述的污泥料仓通过原料供料泵与污泥均质罐连通，污泥均质罐通过均料供给泵与多级强制湍流换热站连通。

5、进一步的，所述的污泥料仓内储存原污泥，污泥料仓中原污泥含水率可为50～99.9％，温度可≥5℃。原污泥进入污泥均质罐中与来水进行配制，形成一定含水率的泥水混合物。污泥均质罐将原污泥与污泥浓缩系统产生的热水或外界补水进行充分混合，配制成含水率为80～99.9％的泥水混合物。

6、进一步的，所述的冷端流道内的低温进料污泥与高温流道内的高温出料污泥进行对流换热，进行高温出料污泥的逐级余热回收，并进行低温进料污泥的逐级加热。

7、进一步的，所述的多级强制湍流换热站为间壁式换热器。多级强制湍流换热站可设n级，其中n≥1；在多级强制湍流换热站中，核心为间壁式换热器，具体可为管式换热器、板面式换热器、扩展表面式换热器，包括以上述为基本原理的其他形式换热器。

8、进一步的，所述的混合蒸汽加热器与蒸汽端连通，采用蒸汽对多级强制湍流换热站的出料进行再加热，以达到湿式氧化反应系统所需温度。

9、进一步的，所述的湿式氧化反应系统与氧化剂端连通，在高温高压下通入氧化剂，对污泥进行氧化处理，将大分子有机物转化和/或分解为小分子有机物和/或无机物。湿式氧化反应系统反应温度为150～350℃，压力为0.5～20mpa；氧化剂通入湿式氧化反应系统中进行氧化反应，氧化剂不限于空气、纯氧和双氧水。

10、进一步的，所述的湿式氧化反应系统中，为提高反应速率和强化处理效果加入催化剂。

11、进一步的，所述的混合蒸汽加热器和湿式氧化反应系统形成至少一路的平行加热反应流程，并采用间歇运行，以此保证污泥进出料和换热环节的连续运行。

12、进一步的，所述的混合蒸汽加热器和湿式氧化反应系统合并设为一个罐，或分开设为两个独立系统，采用边进边出连续运行方式。

13、进一步的，所述的污泥浓缩系统的热水端与污泥均质罐连通，污泥浓缩系统与反应后出泥端连通，污泥浓缩系统对污泥进行固液分离，污泥浓缩过程产生的热水输送到污泥均质罐用于泥水混合物的配制。污泥浓缩系统对第1级强制湍流换热站出泥进行浓缩，将固液分离所得热水回流到污泥均质罐作为泥水配制的水源，并对污泥均质罐中污泥进行加热，实现余热回用。另外，若固液分离所得热水不能满足泥均质罐需求，通过外界向污泥浓缩系统进行补水及设备冲洗。

14、本发明的有益效果：可实现较高的余热回收率，且连续稳定运行效果良好。

15、前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；且本发明，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。

技术特征：

1.一种多级换热耦合的污泥湿式氧化处理系统，包括污泥料仓(1)，其特征在于：所述的污泥料仓(1)与污泥均质罐(3)连通，污泥均质罐(3)与多级强制湍流换热站(5)的冷端流道连通，多级强制湍流换热站(5)的冷端流道与混合蒸汽加热器(6)连通，混合蒸汽加热器(6)与湿式氧化反应系统(7)连通，湿式氧化反应系统(7)与多级强制湍流换热站(5)的热端流道连通，多级强制湍流换热站(5)的热端流道与污泥浓缩系统(8)连通。

2.根据权利要求1所述的多级换热耦合的污泥湿式氧化处理系统，其特征在于：所述的污泥料仓(1)内储存原污泥，原污泥进入污泥均质罐(3)中与来水进行配制，形成一定含水率的泥水混合物。

3.根据权利要求1所述的多级换热耦合的污泥湿式氧化处理系统，其特征在于：所述的冷端流道内的低温进料污泥与高温流道内的高温出料污泥进行对流换热，进行高温出料污泥的逐级余热回收，并进行低温进料污泥的逐级加热。

4.根据权利要求1所述的多级换热耦合的污泥湿式氧化处理系统，其特征在于：所述的混合蒸汽加热器(6)与蒸汽端(10)连通，采用蒸汽对多级强制湍流换热站(5)的出料进行再加热，以达到湿式氧化反应系统所需温度。

5.根据权利要求1所述的多级换热耦合的污泥湿式氧化处理系统，其特征在于：所述的湿式氧化反应系统(7)与氧化剂端(11)连通，在高温高压下通入氧化剂，对污泥进行氧化处理，将大分子有机物转化和/或分解为小分子有机物和/或无机物。

6.根据权利要求1或5所述的多级换热耦合的污泥湿式氧化处理系统，其特征在于：所述的湿式氧化反应系统(7)中，为提高反应速率和强化处理效果选择加入催化剂。

7.根据权利要求1所述的多级换热耦合的污泥湿式氧化处理系统，其特征在于：所述的混合蒸汽加热器(6)和湿式氧化反应系统(7)形成至少一路的平行加热反应流程，并采用间歇运行，以此保证污泥进出料和换热环节的连续运行。

8.根据权利要求1所述的多级换热耦合的污泥湿式氧化处理系统，其特征在于：所述的混合蒸汽加热器(6)和湿式氧化反应系统(7)选择合并设为一个罐，或分开设为两个独立系统，采用边进边出连续运行方式。

9.根据权利要求1所述的多级换热耦合的污泥湿式氧化处理系统，其特征在于：所述的污泥浓缩系统(8)的脱出热水端与污泥均质罐(3)连通，污泥浓缩系统(8)与反应后出泥端(9)连通。

10.根据权利要求1或9所述的多级换热耦合的污泥湿式氧化处理系统，其特征在于：所述的污泥浓缩系统(8)对污泥进行固液分离，污泥浓缩过程脱出的热水输送到污泥均质罐(3)用于泥水混合物的配制。

技术总结
本发明公开了一种多级换热耦合的污泥湿式氧化处理系统，包括污泥料仓，污泥料仓与污泥均质罐连通，污泥均质罐与多级强制湍流换热站的冷端流道连通，多级强制湍流换热站的冷端流道与混合蒸汽加热器连通，混合蒸汽加热器与湿式氧化反应系统连通，湿式氧化反应系统与多级强制湍流换热站的热端流道连通，多级强制湍流换热站的热端流道与污泥浓缩系统连通。本发明的有益效果：可实现较高的余热回收率，且连续稳定运行效果良好。

技术研发人员：万志刚,廖勇,王智勇,陈婷,庞晓怡,范争元,周春兰,宋宇
受保护的技术使用者：东方电气集团东方电机有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13