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霍尼艾格
“污水處理的技術(shù)基本上是相同的，但包括具體的解決方案，視乎待處理廢物的性質(zhì)、基本設(shè)計(jì)、本地要求和環(huán)境考慮而定。”在瑞典的大型工廠，廢水處理過程通常包括機(jī)械預(yù)處理，然后是一級(沉淀)和二級(好氧)處理步驟。在某些情況下，還采用不同形式的三級處理來清除處理水中殘留的問題物質(zhì)，例如藥物殘?jiān)⒂卸居袡C(jī)物等。在較小的植物中，這些階段中的一個(gè)或多個(gè)可能經(jīng)常被省略。
“所有污水處理廠產(chǎn)生的污泥都需要處理。污泥在脫水(好氧污泥)后直接從工廠回收，或首先經(jīng)過厭氧處理用于沼氣生產(chǎn)，其中部分污泥被消化，其余污泥作為厭氧污泥回收。
他說：“世界各地的污水處理廠每年產(chǎn)生大約1.5億噸污泥，而且這個(gè)數(shù)字還在迅速增長。據(jù)報(bào)道，2010年瑞典每年干固體污泥總量(tDS/y)5萬噸，目前的數(shù)字估計(jì)與此持平或更高。污泥處理是一個(gè)巨大的社會挑戰(zhàn)，目前的解決方案往往伴隨著高昂的成本和負(fù)面的環(huán)境影響。
“自1986年起，歐盟已通過若干指示，規(guī)管廢水污泥的處理和處置，處理不同方面的問題，例如污泥的使用如堆填區(qū)、磷的回收、污泥的焚燒等。“各個(gè)會員國的國家立法都反映了各種指示，例如在瑞典，自2005年以來禁止在堆填區(qū)處置污泥。
“今天，污水污泥的主要用途是受用在農(nóng)業(yè)和林業(yè)/造林，混合成植物土壤地面建設(shè)項(xiàng)目和垃圾填埋場的覆蓋率和恢復(fù)，焚燒與能量回收，回收的化學(xué)物質(zhì)和肥料的生產(chǎn)，后垃圾填埋場，然而提供污泥經(jīng)歷了特殊的預(yù)處理，如堆肥。”
“焚燒污泥，回收能源，適當(dāng)處理煙氣和灰燼，以回收有害化學(xué)物質(zhì)和重金屬，仍然是一種有吸引力的選擇。然而，污泥的確切成分取決于進(jìn)入污水的成分和污水處理廠的類型。含有高濃度有機(jī)和/或生物成分的污泥通常很難脫水。水的含量經(jīng)常很高，如果在發(fā)電廠焚燒，凈熱值非常低，甚至為負(fù)，可能需要添加輔助燃料，通常是礦物燃料。
C-Green Technology AB公司開發(fā)了一種污泥處理工藝，包括水熱碳化(HTC)。這一過程導(dǎo)致完全的衛(wèi)生和有機(jī)毒素和藥物的破壞/失活，并產(chǎn)生一種安全實(shí)用的生物燃料處理。磷可以在燃燒前或燃燒后從生物燃料中提取。
“水熱碳化(HTC)是一種熱化學(xué)過程，用于生產(chǎn)與煤成分類似的燒焦物質(zhì)。它涉及使用潮濕的有機(jī)原料，如污泥，一個(gè)相對較低的溫度環(huán)境(180度)。c - 350.度。c)和高自生壓力(高達(dá)16.5 MPa)的封閉系統(tǒng)。
“EP 2 206 688涉及可再生原料和有機(jī)廢物的水熱碳化后剩余的工藝水的處理，以及將HTC產(chǎn)品分離成富固相流和工藝水。該應(yīng)用公開了一種方法，包括在一個(gè)單獨(dú)的反應(yīng)器中使該工藝水在催化劑存在下進(jìn)行熱化學(xué)過程，如氧化。氧化熱化學(xué)過程的壓力水平介于水熱炭化壓力水平和大氣壓力之間。EP 2 206 688顯示了如何從HTC反應(yīng)器中取出一個(gè)HTC產(chǎn)品。
“WO 2009/127727涉及一種利用生物質(zhì)制備類煤材料的水熱炭化工藝。該過程包括(i)加熱包含水和生物質(zhì)的反應(yīng)混合物，以獲得包含活性生物質(zhì)的反應(yīng)混合物；以及在步驟(i)中獲得的反應(yīng)混合物中添加聚合引發(fā)劑的步驟(ii)，以聚合所述活性生物質(zhì)并獲得包含類煤材料的反應(yīng)混合物。然后把它分成固相和液相。剩余液相可以使用任何氧化劑氧化，只要有合適的氧化電位影響氧化反應(yīng)概述以下，只要氧化劑或者反應(yīng)產(chǎn)品不干擾(氧化)的進(jìn)一步使用液相如下詳細(xì)。有用的氧化劑的例子有，但不限于，氧，過氧化氫，過碳酸鈣和過碳酸。優(yōu)選地，氧化劑為含氧氣體，優(yōu)選地為空氣。在含氧氣體的情況下，如空氣、液體的氧化階段可以通過冒泡影響氣體通過液相，液相攪拌在一個(gè)大氣的氣體或通過允許液相站在氣體的存在。
“雖然htc -工藝已被披露并正在使用，但仍有必要進(jìn)一步改進(jìn)這些工藝。”
NewsRx記者除了獲得該申請的背景信息外，還獲得了該申請的發(fā)明人摘要信息:“現(xiàn)在發(fā)明家發(fā)現(xiàn)水熱碳化(HTC)系統(tǒng)的操作和植物治療可以顯著改善污泥具有有機(jī)物含量增加一步HTC的particle-lean部分氧化反應(yīng)和使用氧化帶來的熱量傳入的污泥HTC的反應(yīng)溫度，這意味著不需要外部能源供應(yīng)(啟動過程除外)。這種工藝除了宏達(dá)電的煤外，還生產(chǎn)出一種可大大提高生物降解性的液體流。
“因此，第一個(gè)方面涉及污泥的處理方法，例如市政或工業(yè)污泥(優(yōu)選來自廢水處理廠)，包括以下步驟：用至少一個(gè)蒸汽餾分對進(jìn)入的污泥進(jìn)行預(yù)熱，優(yōu)選通過直接蒸汽噴射，以獲得預(yù)熱的污泥；用高溫蒸汽餾分進(jìn)一步加熱預(yù)熱污泥，優(yōu)選為直接蒸汽噴射，以獲得加熱污泥;對加熱后的污泥進(jìn)行水熱炭化(HTC)，得到經(jīng)HTC處理的污泥；從HTC處理的污泥中分離顆粒貧餾分；濕法氧化該顆粒貧餾分，得到加熱的顆粒貧餾分；將加熱后的顆粒貧餾分進(jìn)行第一次閃蒸，以獲得在進(jìn)一步加熱步驟中使用的高溫蒸汽餾分，通常是使進(jìn)入反應(yīng)器的漿料達(dá)到反應(yīng)溫度；從HTC處理的污泥中分離出富顆粒組分；將該富顆粒餾分閃蒸，得到至少一個(gè)用于預(yù)熱步驟的蒸汽餾分和一個(gè)冷卻的富顆粒餾分。
“第一個(gè)方面的重要特征的方法是濕法氧化使一代的蒸汽溫度特別高的分?jǐn)?shù)(高于HTC的溫度反應(yīng)),這高溫蒸汽是后一部分蒸汽加熱的污泥一部分路由到反應(yīng)堆。高溫蒸汽餾分可以使污泥達(dá)到HTC反應(yīng)的溫度。
“據(jù)技術(shù)人員了解，顆粒貧餾分的總懸浮固體(TSS)含量低于顆粒富餾分。
濕式氧化通常包括注入氧化劑，通常從氧氣、過氧化氫、過碳酸鈣和過碳酸中選擇。氧化劑優(yōu)選為含氧氣體，如空氣，優(yōu)選為壓縮空氣或氧氣。
在優(yōu)選實(shí)施例中，該方法包括使受熱顆粒貧餾分進(jìn)一步閃爍以獲得至少一個(gè)用于預(yù)熱步驟的蒸汽餾分。據(jù)了解，這種進(jìn)一步閃動是在第一次閃動之后進(jìn)行的。
“在一個(gè)實(shí)施例中，來自進(jìn)一步閃蒸的蒸汽餾分與來自具有相同壓力的富顆粒餾分閃蒸的蒸汽餾分合并。
對于一個(gè)成功的、節(jié)能的HTC來說，加熱污泥的溫度通常在180-250度之間加熱污泥的溫度為195-230度，是205-225度。
“進(jìn)一步加熱的步驟(即使用高溫蒸汽餾分的步驟)通常會使污泥的溫度至少提高10度。C.較好地將污泥溫度提高至少15度，例如15-60度。更可取的是，它至少能使溫度升高20度，例如20-50度，是25-50度。”
因此，高溫蒸汽餾分的溫度通常為25-75度，高于預(yù)熱污泥的溫度。是30-70度更高，如40-60度更高。
為了獲得上述溫度的升高，高溫蒸汽餾分的溫度一般為190 ~ 270度，是205-270度，高溫蒸汽餾分溫度的范圍為215-245度。
由以上討論可知，高溫蒸汽餾分溫度高于加熱污泥溫度、溫差(. delta . t)通常在9-40度范圍內(nèi)。如果DELTA c。T太低，高溫蒸汽分?jǐn)?shù)之間的壓力差和污泥加熱太低，這意味著必須非常準(zhǔn)確，控制蒸汽供應(yīng)有可能壓差的驅(qū)動力太低成功注入的蒸汽。得到T 40.度以上。C不受歡迎，因?yàn)樗笠刺崛「篌w積的顆粒貧油流以產(chǎn)生足夠的蒸汽，要么要求顆粒貧油流在非常高的溫度下進(jìn)行濕氧化處理，這將導(dǎo)致昂貴的高壓設(shè)備設(shè)計(jì)…是10-35度。例如10-30度。在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施例中，delta。T是10 - 25度。根據(jù)計(jì)算，T是10 - 21度。
在濕法氧化步驟之前，顆粒貧餾分的溫度通常是相同的(例如+- 0.5度)。+ -3 degree或作為加熱污泥的溫度。
“平均停留時(shí)間在HTC步驟通常是0.25 - 8 h，是0.5 - 2 h。因此,particle-lean分?jǐn)?shù)平均的內(nèi)容經(jīng)歷了HTC前一段0.25 - 8 h濕法氧化在正常情況下，一段0.5 - 2 h化身。”
在一個(gè)實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括脫水冷卻的富含顆粒的組分以獲得固體組分。此外，還可以從所述脫水中獲得顆粒稀液流。這種顆粒狀稀液流可以再循環(huán)并混合到進(jìn)入的污泥流中。由于濕式氧化流在廢水處理廠中通常更容易分解，因此，對這種液體流進(jìn)行再循環(huán)比對液體流進(jìn)行濕式氧化更可取。
“為了提供足夠的‘燃料’進(jìn)行濕氧化，將顆粒貧餾分的溫度提高到足夠的程度，顆粒貧餾分的COD(根據(jù)美國環(huán)保署批準(zhǔn)的方法5220)至少為20 g/l。更優(yōu)選的是，顆粒貧餾分在濕法氧化前COD至少為40 g/l，如至少為50 g/l。顆粒貧餾分的COD是進(jìn)料污泥組成和HTC反應(yīng)條件(如溫度和/或停留時(shí)間)的函數(shù)。“
“以避免污染的設(shè)備用于濕法氧化并返回太多的固體材料到污水處理廠，TSS particle-lean分?jǐn)?shù)通常低于50 g / l,低于30 g / l，低于20 g / l，是在一個(gè)區(qū)間的清廉g / l。”
由該顆粒貧餾分的閃蒸得到顆粒貧液流。如上所述，這種顆粒稀液流是濕氧化的，因此通常不采用第一個(gè)方面的方法進(jìn)行再循環(huán)。相反，它返回到廢水處理廠，以便控制HTC處理過程的水平衡。
因此，從該顆粒貧餾分的閃蒸所獲得的顆粒貧餾分流的至少部分(如按體積計(jì)至少90%)優(yōu)選不添加到進(jìn)入污泥中。在一個(gè)實(shí)施例中，該顆粒貧液流的至少部分(如按體積計(jì)至少90%)被返回到廢水處理廠(優(yōu)選為獲得污泥的廢水處理廠)，在該污水處理廠中可對其進(jìn)行進(jìn)一步的生物處理。
“第二方面，所提供的污泥處理系統(tǒng)，例如城市或工業(yè)污泥(來自廢水處理廠)，包括:接收污泥的入口;第一種用于將所述污泥置于水熱碳化(HTC)步驟的反應(yīng)器；一種用于將污泥從入口路由到第一反應(yīng)器的裝置，該裝置包括預(yù)熱裝置和進(jìn)一步的加熱裝置，該進(jìn)一步的加熱裝置位于預(yù)熱裝置的下游；一種從HTC處理的污泥中分離顆粒貧餾分和顆粒富餾分的裝置;用于將顆粒貧餾分進(jìn)行濕氧化的第二反應(yīng)器；第一種汽液分離器裝置，用于冷卻所述富顆粒餾分并提供至少一個(gè)蒸汽餾分；第二個(gè)氣液分離器安排冷卻氧化分?jǐn)?shù)表示第二反應(yīng)堆和提供一個(gè)高溫蒸汽分?jǐn)?shù),這第二個(gè)氣液分離器安排提供下游說第二個(gè)反應(yīng)堆，第一次蒸汽路由協(xié)議路由的能力表示至少有一個(gè)蒸汽從表示第一個(gè)氣液分離器安排一部分預(yù)熱裝置；以及能夠?qū)⑺龈邷卣羝s分從所述第二汽液分離器裝置路由到所述加熱裝置的第二蒸汽路由安排。
“在實(shí)施例中，第一電抗器包括第一出口和第二出口，所述第二出口設(shè)置在所述第一出口下方。因此，將顆粒貧餾分和顆粒富餾分從HTC處理的污泥中分離出來的安排作為流化床和/或沉淀法的原理，可用于分離(見SE 1550903 A1反應(yīng)器)。在本實(shí)施例中，第二電抗器連接到第一電抗器的第一出口，第一汽液分離器設(shè)置連接到第一電抗器的第二出口。
第一個(gè)方面的方法可以在第二個(gè)方面的系統(tǒng)中進(jìn)行。
在優(yōu)選實(shí)施例中，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于進(jìn)一步冷卻所述第二反應(yīng)器的氧化餾分的第三汽液分離器裝置，并提供至少一個(gè)蒸汽餾分，所述第二汽液分離器裝置的下游提供所述第三汽液分離器裝置。在該實(shí)施例中，所述第一蒸汽路線安排進(jìn)一步能夠?qū)⑺鲋辽僖粋€(gè)蒸汽餾分從所述第三汽液分離器安排路由到所述預(yù)熱安排。從而提高了熱效率。
為了啟動該過程，該系統(tǒng)可以包括電加熱裝置。這種電加熱裝置優(yōu)選地設(shè)置在用于將污泥從入口輸送到第一反應(yīng)器的裝置上。在污泥從進(jìn)氣道到第一反應(yīng)器的輸送裝置上，優(yōu)選位置為進(jìn)一步加熱裝置的下游。
在一個(gè)實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括用于向所述第二反應(yīng)器注入增壓空氣或氧氣的壓縮機(jī)。技術(shù)人員知道這樣的壓縮機(jī)可以連接到管道上，管道將壓縮空氣或氧氣輸送到第二個(gè)反應(yīng)堆。
污泥采用直接蒸汽噴射加熱。因此，預(yù)熱裝置可包括至少一個(gè)蒸汽混合器，例如至少一個(gè)文丘里混合器。在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)熱裝置包括用于不同壓力的噴射蒸汽的至少兩個(gè)蒸汽混合器。還建議進(jìn)一步加熱裝置包括蒸汽混合器，例如文丘里混合器。一般情況下，每個(gè)蒸汽混合器下游都有一個(gè)泵，如圖2所示。
第一種汽液分離器裝置通常包括至少一個(gè)閃蒸罐。優(yōu)選地，它包括至少兩個(gè)串聯(lián)布置的閃蒸罐，以提供至少兩個(gè)不同壓力的蒸汽餾分。這樣的安排提供了有效的熱量回收。
第二汽液分離器裝置通常包括閃蒸罐。第三種汽液分離器裝置通常包括至少一個(gè)閃蒸罐。在一個(gè)實(shí)施例中，第三汽液分離器裝置包括至少兩個(gè)閃蒸罐。
“第一蒸汽路線安排可設(shè)置為在預(yù)熱安排之前將來自所述第一汽液分離器安排的蒸汽餾分與來自所述第三汽液分離器安排的蒸汽餾分合并。因此，在預(yù)熱裝置中需要的設(shè)備更少。
“在一個(gè)實(shí)施例中，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于從第一汽液分離器設(shè)置的經(jīng)htc處理的冷卻污泥中獲得沉淀物分?jǐn)?shù)的沉淀裝置。該系統(tǒng)還可包括設(shè)置在沉淀裝置下游的沉淀物分離裝置，如壓濾機(jī)，用于將沉淀物組分分離為固體組分和液體組分。”
