阅读说明：本技术 一种以煤、有机物为原料的废水、污泥处理系统及方法 (It is a kind of using coal, organic matter as the waste water of raw material, sludge treating system and method ) 是由 王冰 郭仕鹏 于 2019-07-31 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种以煤、有机物为原料的废水、污泥处理系统,其包括：煤有机物混合物料预处理单元；液体增压单元；氧气供应单元；超临界水氧化反应单元：包括超临界水氧化反应器,超临界水氧化反应器的液体入口连接所述煤有机物混合物料预处理单元的煤有机物混合液体出口,所述第一氧气入口与液体入口汇合后连通至超临界水氧化反应器内,所述第二氧气入口与废水/污泥入口汇合后连通至超临界水氧化反应器内；蒸发结晶单元；热量回用单元；气液分离单元；余热利用单元。本发明的以煤、有机物为原料的废水、污泥处理系统及工艺适用范围广、高效率、零污染排放、可同时实现能源和资源回收,特别适用于工业污水、污泥、高浓度有机废水及危废处理。(The present invention relates to a kind of using coal, organic matter as the waste water of raw material, sludge treating system comprising: coal organic admixture material pretreatment unit；Fluid pressurization unit；Oxygen supply unit；Supercritical water oxidation unit: including overcritical water oxidization reactor, the liquid inlet of overcritical water oxidization reactor connects the coal organic matter mixing liquid outlet of the coal organic admixture material pretreatment unit, first oxygen intake and liquid inlet are connected in overcritical water oxidization reactor after converging, and second oxygen intake is connected in overcritical water oxidization reactor after converging with waste water/sludge inlet；Evaporative crystallization unit；Heat reuse unit；Gas-liquid separation unit；UTILIZATION OF VESIDUAL HEAT IN unit.It is of the invention using coal, organic matter as the waste water of raw material, sludge treating system and technique are applied widely, high efficiency, no pollution discharge, the energy and resource reclaim can be achieved at the same time, especially suitable for the processing of trade effluent, sludge, high concentrated organic wastewater and dangerous waste.)

一种以煤、有机物为原料的废水、污泥处理系统及方法

技术领域

本发明属于煤炭清洁利用及危废无害化、资源化处理领域，特别是一种以煤、有机物为原料的废水、污泥处理系统及方法。

背景技术

传统的煤炭利用形式多为在空气中的常压燃烧，这种燃烧形式不仅会释放大量的氮氧化物、氧化硫气体，造成空气的严重污染，引发严重的雾霾，而且这种燃烧形式排出的高温气体携带走了大量的热量，能量利用率低，环境的严格管控和和尾气处理的高成本成为倒逼新的燃烧技术的出现。

另外一方面，工业污水处理领域多年来强调了减量化，却造成资源化、能源化利用技术的缺失，产生的大量浓缩废液成为危废而没有得到有效的处理，这里特别指出的有炼化废水、发酵母液、农药废液、制药废渣印染废水，目前危废中心的收处能力只有排放量的20％，80％以上的废液处在偷排边缘，政府缺少可利用的处理手段来进行处理。

工业污泥、市政污泥的传统处理模式主要是经过脱水、干化后进行填埋，焚烧。填埋的处置方式不仅占用土地，另外带来了地下水的污染隐患，已经被命令禁止，而焚烧的处理技术不仅会消耗大量的能量，还会有空气污染，每吨的处理成本高达500元以上。

因此，需要寻求一种更经济、更环保的污水综合处理方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用范围广、高效率、零污染排放、可同时实现能源和资源回收，特别适用于工业污水、污泥、高浓度有机废水及危废处理的一种以煤、有机物为原料的废水、污泥无害化资源化处理系统及工艺。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种以煤、有机物为原料的废水、污泥处理系统，其特征在于：包括：

1)煤有机物混合物料预处理单元：包括煤粉碎研磨装置、调质装置，调质装置设置煤有机物混合液体出口；

2)液体增压单元：包括煤混合液体增压单元及废水/污泥增压单元；煤混合液体增压单元包括第一增压泵、换热器及电加热器，废水/污泥增压单元包括第二增压泵；

3)氧气供应单元：包括依次连接的液氧储罐、液氧增压泵、空温换热器、氧气缓冲罐；

4)超临界水氧化反应单元：包括超临界水氧化反应器，超临界水氧化反应器的第一氧气入口、第二氧气入口连接所述氧气供应单元的氧气缓冲罐氧气出口；超临界水氧化反应器的废水/污泥入口连接所述液体增压单元的第二增压泵；超临界水氧化反应器的液体入口连接所述煤有机物混合物料预处理单元的煤有机物混合液体出口，所述第一氧气入口与液体入口汇合后连通至超临界水氧化反应器内，所述第二氧气入口与废水/污泥入口汇合后连通至超临界水氧化反应器内；

5)蒸发结晶单元：包括釜底缓冲罐及多级蒸发器；

6)热量回用单元：超临界水氧化反应器的高温蒸汽出口连接所述换热器的热流体入口；

7)气液分离单元：包括气液分离器，所述换热器的热流体出口连接气液分离器；

8)余热利用单元：气液分离单元的蒸汽出口连接蒸汽回用装置。

一种以煤、有机物为原料的废水、污泥处理方法，其包括如下步骤：

1)物料预处理：将重量份数比为5-10：10-20:70-85的煤、有机物、高浓废液的混合后经过破碎、研磨、调质后形成混合均匀的煤有机物混合液体；

2)液体增压换热：预处理后的煤有机物混合液体通过第一增压泵被增压到22-30Mpa后输送至换热器，废水/污泥通过第二增压泵被增压到22-30Mpa后输送至超临界水氧化反应器；

3)电加热：在超临界水氧化反应点火前，采用电加热器对煤有机物混合液体进行加热，反应稳定后电加热器停止加热；

4)氧气供应：液氧经液氧储罐、液氧增压泵、空温换热器、氧气缓冲罐依次串联后与超临界水氧化反应器的第一氧气入口、第二氧气入口相连，第一氧气入口流量与煤有机物混合液体流量连锁，第二氧气入口流量与废水/污泥流量连锁，保证氧气供应量为煤有机物混合液体、废水/污泥物料完全氧化为CO2和水需氧量的1-3倍；

5)超临界水氧化反应：采用多层喷烧结构烧嘴的蒸发壁式超临界水氧化反应器，第一氧气入口的氧气与煤有机物混合液体从内层喷出，先在超临界水氧化反应器中快速反应形成超临界水热焰，同时第二氧气入口的氧气与废水/污泥从外层喷入，在超临界水热焰中持续快速氧化反应；

6)蒸发结晶：超临界水氧化反应器的底部排出的高温液体通过减压后部分液体气化，剩余浓液利用气化蒸汽进行多级蒸发，盐类最终以固体盐的形式排出；

7)换热：超临界水氧化反应器的高温蒸汽出口连接换热器的热流体入口，利用超临界水氧化反应产出的400-500℃高温蒸汽进行煤/有机物混合液体的加热，从而保证整个反应自维持进行，换热器的冷流体出口温度控制在200-300℃；

8)气液分离：超临界水氧化反应器出来的高温蒸汽经过换热后形成气液两相流体，该气液两相流体经过气液分离器可以得到蒸汽和热水，可进行余热利用；

9)余热利用：根据产出的蒸汽质量及数量，可以进行发电/供热利用。

而且，所述有机物为生物质、石油、有机溶液或有机溶剂的一种或两种以上组合。

而且，所述预处理后的煤有机物混合液体的煤和有机物的质量含量为2％-75％。

而且，所述超临界水氧化反应器为多层喷烧结构的蒸发壁式反应器。

而且，所述超临界水氧化反应器的气体出口温度控制在375-600℃，液体出口控制在100-350℃。

本发明的优点和有益效果为：

1、本发明废水、污泥无害化资源化处理系统及方法，不仅实现了煤炭的清洁利用，而且适用于多种污水处理，可同时处理污泥、生物质、废油脂、废溶剂、浓缩废液等；处理后产物为二氧化碳、水和无机盐，不会产生二次污染；过程中产生的热量不仅满足系统自身的用热，而且多余热量用来供暖、供冷和发电。

2、本发明废水、污泥无害化资源化处理系统及方法，解决了现有超临界水氧化反应器的如下问题：当废水COD浓度过低时，反应器的烧嘴内反应不稳定，反应区域温度太低，甚至会造成反应的中止，因此必须对污水进行预热，由于污水中含腐蚀性成份，在高温下极易造成仪表、阀门的腐蚀、损坏，影响系统整体使用寿命及运行稳定性，本发明的煤有机物混合液体，其中有机物可实现调质剂功能，使得不同COD值类型的污水在反应器中的反应变得可控，调节了反应温度，反应产物中气液相的比例，从而降低了反应釜及其上的仪表、阀门选型的难度。

3、本发明废水、污泥无害化资源化处理系统及方法，适用范围广、高效率、零污染排放、可同时实现能源和资源回收，特别适用于工业污水、污泥、高浓度有机废水及危废处理。

附图说明

图1为本发明的系统示意图；

图2为本发明的多层喷烧的蒸发壁式超临界水氧化反应器示意图。

附图标记

1-氧气与煤有机物混合液体入口、2-中心烧嘴、3-外层烧嘴、4-反应器筒体、5-氧气与污水/污泥混合物入口。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种以煤、有机物为原料的废水、污泥处理系统，如图1所示，包括：

1)煤有机物混合物料预处理单元：包括煤粉碎研磨装置、调质装置，调质装置为调质池，设置煤有机物混合液体出口；煤粉碎研磨装置包括锤式破碎机及HGM80矿石超细磨粉机。

2)液体增压单元：包括煤混合液体增压单元及废水/污泥增压单元；煤混合液体增压单元包括第一增压泵、换热器及电加热器，废水/污泥增压单元包括第二增压泵；

3)氧气供应单元：包括依次连接的液氧储罐、液氧增压泵、空温换热器、氧气缓冲罐；

4)超临界水氧化反应单元：包括超临界水氧化反应器，超临界水氧化反应器的第一氧气入口、第二氧气入口连接所述氧气供应单元的氧气缓冲罐氧气出口；超临界水氧化反应器的废水/污泥入口连接所述液体增压单元的第二增压泵；超临界水氧化反应器的液体入口连接所述煤有机物混合物料预处理单元的煤有机物混合液体出口，所述第一氧气入口与液体入口汇合后连通至超临界水氧化反应器内，所述第二氧气入口与废水/污泥入口汇合后连通至超临界水氧化反应器内；

如图2所示，超临界水氧化反应器采用多层喷烧的蒸发壁式超临界水氧化反应器，其反应器筒体4上端设置有多层烧嘴，包括最内的中心烧嘴2及至少一个外层烧嘴3，中心烧嘴制有氧气与煤有机物混合液体入口1，外层的烧嘴制有氧气与污水/污泥混合物入口5。第一氧气入口的氧气与煤有机物混合液体从中心烧嘴喷出，先在超临界水氧化反应器中快速反应形成超临界水热焰，同时第二氧气入口的氧气与废水/污泥从外层烧嘴喷入，在超临界水热焰中持续快速氧化反应。

5)蒸发结晶单元：包括釜底缓冲罐及多级蒸发器；

6)热量回用单元：超临界水氧化反应器的高温蒸汽出口连接所述换热器的热流体入口；

7)气液分离单元：包括气液分离器，所述换热器的热流体出口连接气液分离器；

8)余热利用单元：气液分离单元的蒸汽出口连接蒸汽回用装置。

一种以煤、有机物为原料的废水、污泥处理方法，其包括如下步骤：

1)物料预处理：将重量份数比为5-10：10-20:70-85的煤、有机物、高浓废液的混合后经过破碎、研磨、调质后形成混合均匀的煤有机物混合液体,调质剂采用石灰或者高分子絮凝剂；本实施例中采用煤、乙醇溶液、VC生产发酵母液(COD：30万mg/L)比例为5：10:85)，液体增压换热：预处理后的煤有机物混合液体通过第一增压泵被增压到22-30Mpa后输送至换热器，废水/污泥通过第二增压泵被增压到22-30Mpa后输送至超临界水氧化反应器。

3)电加热：在超临界水氧化反应点火前，采用电加热器对煤有机物混合液体进行加热到375℃，反应稳定后电加热器停止加热；加热单元简单、易控，无需长距离输送管道，降低仪表、阀门的选型成本。

4)氧气供应：液氧经液氧储罐、液氧增压泵、空温换热器、氧气缓冲罐依次串联后与超临界水氧化反应器的第一氧气入口、第二氧气入口相连，第一氧气入口流量与煤有机物混合液体流量连锁，第二氧气入口流量与废水/污泥流量连锁，保证氧气供应量为煤有机物混合液体、废水/污泥物料完全氧化为CO2和水需氧量的1-3倍；

5)超临界水氧化反应：采用多层喷烧的蒸发壁式超临界水氧化反应器，第一氧气入口的氧气与煤有机物混合液体从内层喷出，先在超临界水氧化反应器中快速反应形成超临界水热焰，同时第二氧气入口的氧气与废水/污泥从外层喷入，在超临界水热焰中持续快速氧化反应；

6)蒸发结晶：超临界水氧化反应器的底部排出的高温液体通过减压后部分液体气化，剩余浓液利用气化蒸汽进行多级蒸发，盐类最终以固体盐的形式排出；

7)换热：超临界水氧化反应器的高温蒸汽出口连接换热器的热流体入口，利用超临界水氧化反应产出的400-500℃高温蒸汽进行煤/有机物混合液体的加热，从而保证整个反应自维持进行，换热器的冷流体出口温度控制在200-300℃；

8)气液分离：超临界水氧化反应器出来的高温蒸汽经过换热后形成气液两相流体，该气液两相流体经过气液分离器可以得到蒸汽和热水，可进行余热利用；

9)余热利用：根据产出的蒸汽质量及数量，可以进行发电/供热利用。

有机物为生物质、有机溶液或有机溶剂、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、石油、汽油、煤油、柴油中的一种或一种以上的混合物组合。预处理后的煤有机物混合液体的煤和有机物的质量含量为2％-75％。超临界水氧化反应器为多层喷烧的蒸发壁式超临界水氧化反应器。超临界水氧化反应器的高温蒸汽出口温度控制在375-600℃，液体出口控制在100-350℃。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。