AB C-Green技术 - 专利申请批准程序《水热碳化过程中液相氧化方法》

“污水处理的技术基本上是相同的，但包括具体的解决方案，视乎待处理废物的性质、基本设计、本地要求和环境考虑而定。”在瑞典的大型工厂，废水处理过程通常包括机械预处理，然后是一级(沉淀)和二级(好氧)处理步骤。在某些情况下，还采用不同形式的三级处理来清除处理水中残留的问题物质，例如药物残渣、有毒有机物等。在较小的植物中，这些阶段中的一个或多个可能经常被省略。
“所有污水处理厂产生的污泥都需要处理。污泥在脱水(好氧污泥)后直接从工厂回收，或首先经过厌氧处理用于沼气生产，其中部分污泥被消化，其余污泥作为厌氧污泥回收。
他说：“世界各地的污水处理厂每年产生大约1.5亿吨污泥，而且这个数字还在迅速增长。据报道，2010年瑞典每年干固体污泥总量(tDS/y)5万吨，目前的数字估计与此持平或更高。污泥处理是一个巨大的社会挑战，目前的解决方案往往伴随着高昂的成本和负面的环境影响。
“自1986年起，欧盟已通过若干指示，规管废水污泥的处理和处置，处理不同方面的问题，例如污泥的使用如堆填区、磷的回收、污泥的焚烧等。“各个会员国的国家立法都反映了各种指示，例如在瑞典，自2005年以来禁止在堆填区处置污泥。
“今天，污水污泥的主要用途是受用在农业和林业/造林，混合成植物土壤地面建设项目和垃圾填埋场的覆盖率和恢复，焚烧与能量回收，回收的化学物质和肥料的生产，最后垃圾填埋场，然而提供污泥经历了特殊的预处理，如堆肥。”
“焚烧污泥，回收能源，适当处理烟气和灰烬，以回收有害化学物质和重金属，仍然是一种有吸引力的选择。然而，污泥的确切成分取决于进入污水的成分和污水处理厂的类型。含有高浓度有机和/或生物成分的污泥通常很难脱水。水的含量经常很高，如果在发电厂焚烧，净热值非常低，甚至为负，可能需要添加辅助燃料，通常是矿物燃料。
C-Green Technology AB公司开发了一种污泥处理工艺，包括水热碳化(HTC)。这一过程导致完全的卫生和有机毒素和药物的破坏/失活，并产生一种安全实用的生物燃料处理。磷可以在燃烧前或燃烧后从生物燃料中提取。
“水热碳化(HTC)是一种热化学过程，用于生产与煤成分类似的烧焦物质。它涉及使用潮湿的有机原料，如污泥，一个相对较低的温度环境(180度)。c - 350.度。c)和高自生压力(高达16.5 MPa)的封闭系统。
“EP 2 206 688涉及可再生原料和有机废物的水热碳化后剩余的工艺水的处理，以及将HTC产品分离成富固相流和工艺水。该应用公开了一种方法，包括在一个单独的反应器中使该工艺水在催化剂存在下进行热化学过程，如氧化。氧化热化学过程的压力水平介于水热炭化压力水平和大气压力之间。EP 2 206 688显示了如何从HTC反应器中取出一个HTC产品。
“WO 2009/127727涉及一种利用生物质制备类煤材料的水热炭化工艺。该过程包括(i)加热包含水和生物质的反应混合物，以获得包含活性生物质的反应混合物；以及在步骤(i)中获得的反应混合物中添加聚合引发剂的步骤(ii)，以聚合所述活性生物质并获得包含类煤材料的反应混合物。然后把它分成固相和液相。剩余液相可以使用任何氧化剂氧化，只要有合适的氧化电位影响氧化反应概述以下，只要氧化剂或者反应产品不干扰(氧化)的进一步使用液相如下详细。有用的氧化剂的例子有，但不限于，氧，过氧化氢，过碳酸钙和过碳酸。优选地，氧化剂为含氧气体，优选地为空气。在含氧气体的情况下，如空气、液体的氧化阶段可以通过冒泡影响气体通过液相，液相搅拌在一个大气的气体或通过允许液相站在气体的存在。
“虽然htc -工艺已被披露并正在使用，但仍有必要进一步改进这些工艺。”
NewsRx记者除了获得该专利申请的背景信息外，还获得了该专利申请的发明人摘要信息:“现在发明家发现水热碳化(HTC)系统的操作和植物治疗可以显著改善污泥具有有机物含量增加一步HTC的particle-lean部分氧化反应和使用氧化带来的热量传入的污泥HTC的反应温度，这意味着不需要外部能源供应(启动过程除外)。这种工艺除了宏达电的煤外，还生产出一种可大大提高生物降解性的液体流。
“因此，第一个方面涉及污泥的处理方法，例如市政或工业污泥(优选来自废水处理厂)，包括以下步骤：用至少一个蒸汽馏分对进入的污泥进行预热，优选通过直接蒸汽喷射，以获得预热的污泥；用高温蒸汽馏分进一步加热预热污泥，优选为直接蒸汽喷射，以获得加热污泥;对加热后的污泥进行水热炭化(HTC)，得到经HTC处理的污泥；从HTC处理的污泥中分离颗粒贫馏分；湿法氧化该颗粒贫馏分，得到加热的颗粒贫馏分；将加热后的颗粒贫馏分进行第一次闪蒸，以获得在进一步加热步骤中使用的高温蒸汽馏分，通常是使进入反应器的浆料达到反应温度；从HTC处理的污泥中分离出富颗粒组分；将该富颗粒馏分闪蒸，得到至少一个用于预热步骤的蒸汽馏分和一个冷却的富颗粒馏分。
“第一个方面的重要特征的方法是湿法氧化使一代的蒸汽温度特别高的分数(高于HTC的温度反应),这高温蒸汽是最后一部分蒸汽加热的污泥一部分路由到反应堆。高温蒸汽馏分可以使污泥达到HTC反应的温度。
“据技术人员了解，颗粒贫馏分的总悬浮固体(TSS)含量低于颗粒富馏分。
湿式氧化通常包括注入氧化剂，通常从氧气、过氧化氢、过碳酸钙和过碳酸中选择。氧化剂优选为含氧气体，如空气，优选为压缩空气或氧气。
在优选实施例中，该方法包括使受热颗粒贫馏分进一步闪烁以获得至少一个用于预热步骤的蒸汽馏分。据了解，这种进一步闪动是在第一次闪动之后进行的。
“在一个实施例中，来自进一步闪蒸的蒸汽馏分与来自具有相同压力的富颗粒馏分闪蒸的蒸汽馏分合并。
对于一个成功的、节能的HTC来说，加热污泥的温度通常在180-250度之间加热污泥的温度最好为195-230度，最好是205-225度。
“进一步加热的步骤(即使用高温蒸汽馏分的步骤)通常会使污泥的温度至少提高10度。C.较好地将污泥温度提高至少15度，例如15-60度。更可取的是，它至少能使温度升高20度，例如20-50度，最好是25-50度。”
因此，高温蒸汽馏分的温度通常为25-75度，高于预热污泥的温度。最好是30-70度更高，如40-60度更高。
为了获得上述温度的升高，高温蒸汽馏分的温度一般为190 ~ 270度，最好是205-270度，高温蒸汽馏分温度的最佳范围为215-245度。
由以上讨论可知，高温蒸汽馏分温度高于加热污泥温度、温差(. delta . t)通常在9-40度范围内。如果DELTA c。T太低，高温蒸汽分数之间的压力差和污泥加热太低，这意味着必须非常精确，控制蒸汽供应有可能压差的驱动力太低成功注入的蒸汽。得到T 40.度以上。C不受欢迎，因为它要求要么提取更大体积的颗粒贫油流以产生足够的蒸汽，要么要求颗粒贫油流在非常高的温度下进行湿氧化处理，这将导致昂贵的高压设备设计…最好是10-35度。例如10-30度。在一个特别优选的实施例中，delta。T是10 - 25度。根据发明者的计算，最优的，T是10 - 21度。
在湿法氧化步骤之前，颗粒贫馏分的温度通常是相同的(例如+- 0.5度)。+ -3 degree或作为加热污泥的温度。
“平均停留时间在HTC步骤通常是0.25 - 8 h，最好是0.5 - 2 h。因此,particle-lean分数平均的内容经历了HTC前一段0.25 - 8 h湿法氧化在正常情况下，一段0.5 - 2 h首选的化身。”
在一个实施例中，该方法进一步包括脱水冷却的富含颗粒的组分以获得固体组分。此外，还可以从所述脱水中获得颗粒稀液流。这种颗粒状稀液流可以再循环并混合到进入的污泥流中。由于湿式氧化流在废水处理厂中通常更容易分解，因此，对这种液体流进行再循环比对液体流进行湿式氧化更可取。
“为了提供足够的‘燃料’进行湿氧化，将颗粒贫馏分的温度提高到足够的程度，颗粒贫馏分的COD(根据美国环保署批准的方法5220)最好至少为20 g/l。更优选的是，颗粒贫馏分在湿法氧化前COD至少为40 g/l，如至少为50 g/l。颗粒贫馏分的COD是进料污泥组成和HTC反应条件(如温度和/或停留时间)的函数。“
“以避免污染的设备用于湿法氧化并返回太多的固体材料到污水处理厂，TSS particle-lean分数通常低于50 g / l,最好低于30 g / l，最好低于20 g / l，最最好是在一个区间的清廉g / l。”
由该颗粒贫馏分的闪蒸得到颗粒贫液流。如上所述，这种颗粒稀液流是湿氧化的，因此通常不采用第一个方面的方法进行再循环。相反，它最好返回到废水处理厂，以便控制HTC处理过程的水平衡。
因此，从该颗粒贫馏分的闪蒸所获得的颗粒贫馏分流的至少部分(如按体积计至少90%)优选不添加到进入污泥中。在一个实施例中，该颗粒贫液流的至少部分(如按体积计至少90%)被返回到废水处理厂(优选为获得污泥的废水处理厂)，在该污水处理厂中可对其进行进一步的生物处理。
“第二方面，所提供的污泥处理系统，例如城市或工业污泥(最好来自废水处理厂)，包括:接收污泥的入口;第一种用于将所述污泥置于水热碳化(HTC)步骤的反应器；一种用于将污泥从入口路由到第一反应器的装置，该装置包括预热装置和进一步的加热装置，该进一步的加热装置位于预热装置的下游；一种从HTC处理的污泥中分离颗粒贫馏分和颗粒富馏分的装置;用于将颗粒贫馏分进行湿氧化的第二反应器；第一种汽液分离器装置，用于冷却所述富颗粒馏分并提供至少一个蒸汽馏分；第二个气液分离器安排冷却氧化分数表示第二反应堆和提供一个高温蒸汽分数,这第二个气液分离器安排提供下游说第二个反应堆，第一次蒸汽路由协议路由的能力表示至少有一个蒸汽从表示第一个气液分离器安排一部分预热装置；以及能够将所述高温蒸汽馏分从所述第二汽液分离器装置路由到所述加热装置的第二蒸汽路由安排。
“在实施例中，第一电抗器包括第一出口和第二出口，所述第二出口设置在所述第一出口下方。因此，将颗粒贫馏分和颗粒富馏分从HTC处理的污泥中分离出来的安排作为流化床和/或沉淀法的原理，可用于分离(见SE 1550903 A1反应器)。在本实施例中，第二电抗器连接到第一电抗器的第一出口，第一汽液分离器设置连接到第一电抗器的第二出口。
第一个方面的方法可以在第二个方面的系统中进行。
在优选实施例中，该系统进一步包括用于进一步冷却所述第二反应器的氧化馏分的第三汽液分离器装置，并提供至少一个蒸汽馏分，所述第二汽液分离器装置的下游提供所述第三汽液分离器装置。在该实施例中，所述第一蒸汽路线安排进一步能够将所述至少一个蒸汽馏分从所述第三汽液分离器安排路由到所述预热安排。从而提高了热效率。
为了启动该过程，该系统可以包括电加热装置。这种电加热装置优选地设置在用于将污泥从入口输送到第一反应器的装置上。在污泥从进气道到第一反应器的输送装置上，优选位置为进一步加热装置的下游。
在一个实施例中，该系统包括用于向所述第二反应器注入增压空气或氧气的压缩机。技术人员知道这样的压缩机可以连接到管道上，管道将压缩空气或氧气输送到第二个反应堆。
污泥最好采用直接蒸汽喷射加热。因此，预热装置可包括至少一个蒸汽混合器，例如至少一个文丘里混合器。在一个实施例中，预热装置包括用于不同压力的喷射蒸汽的至少两个蒸汽混合器。还建议进一步加热装置包括蒸汽混合器，例如文丘里混合器。一般情况下，每个蒸汽混合器下游都有一个泵，如图2所示。
第一种汽液分离器装置通常包括至少一个闪蒸罐。优选地，它包括至少两个串联布置的闪蒸罐，以提供至少两个不同压力的蒸汽馏分。这样的安排提供了有效的热量回收。
第二汽液分离器装置通常包括闪蒸罐。第三种汽液分离器装置通常包括至少一个闪蒸罐。在一个实施例中，第三汽液分离器装置包括至少两个闪蒸罐。
“第一蒸汽路线安排可设置为在预热安排之前将来自所述第一汽液分离器安排的蒸汽馏分与来自所述第三汽液分离器安排的蒸汽馏分合并。因此，在预热装置中需要的设备更少。
“在一个实施例中，该系统进一步包括用于从第一汽液分离器设置的经htc处理的冷却污泥中获得沉淀物分数的沉淀装置。该系统还可包括设置在沉淀装置下游的沉淀物分离装置，如压滤机，用于将沉淀物组分分离为固体组分和液体组分。”