使用液态二甲醚对污泥进行溶解分离脱水的连续式反应器.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010412264.3 (22)申请日 2020.05.15 (71)申请人 河海大学 地址 211100 江苏省南京市江宁开发区佛 城西路8号 (72)发明人 朱伟朱瑜星牟彪林乃喜 陈思鹏李卓 (74)专利代理机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 代理人 曹翠珍 (51)Int.Cl. C02F 11/147(2019.01) C02F 11/121(2019.01) (54)发明名称 一种使用液态二甲醚对污泥进行溶解分离 脱水的连续式反应器 (57)摘要 本。

2、发明公开了一种使用液态二甲醚对污泥 进行溶解分离脱水的连续式反应器。 包括： 管式 静态混合器； 其输入端连接污泥储罐和DME储罐， 出口端连接至螺旋输料机； 螺旋送料机下部设置 抽滤段， 并经管道连接至液体分离罐， 螺旋输料 机顶部连接到固相物储存罐； 整个反应器进料端 的压力都比出料端高出0.1MPa。 整个反应器属于 密闭高压， 半固态的市政污泥和液态二甲醚在向 管式静态混合器中混合， 经抽滤段分离后， 液体 进入液体分离罐， 固体部分输出到固相物储存 罐， 整个反应器可以实现连续进料、 出料， 污泥的 含水率经处理后由70-90%降至2030%， 可实现污 泥的深度脱水。 权利要求书1。

3、页 说明书4页 附图2页 CN 111484231 A 2020.08.04 CN 111484231 A 1.一种使用液态二甲醚对污泥进行溶解分离脱水的连续式反应器， 其特征在于， 包括： 管式静态混合器； 管式静态混合器的输入端连接污泥储罐和DME储罐， 出口端连接至螺旋输料机； 螺旋送料机下部设置抽滤段， 并经管道连接至液体分离罐， 螺旋输料机顶部连接到固 相物储存罐； 整个反应器进料端的压力都比出料端高出0.1MPa。 2.根据权利要求1所述的一种使用液态二甲醚对污泥进行溶解分离脱水的连续式反应 器， 其特征在于， DME储罐的输出管道上设有液体压力泵将气态DME转换为液态后输入管式 。

4、静态混合器中， 污泥储罐的输出管道设有柱塞泵用于向静态混合器中连续输入所定量的污 泥。 3.根据权利要求1所述的一种使用液态二甲醚对污泥进行溶解分离脱水的连续式反应 器， 其特征在于， 所述抽滤段的构成方式是： 在螺旋输料机的下半部筒壁上开有多个15mm 孔径的圆孔， 外部密闭设置一个半圆形的抽滤器， 抽滤器与螺旋输料机接触部分设置半圆 形过滤层， 过滤层由土工滤布和钢丝支撑网双层构成。 4.根据权利要求1所述的一种使用液态二甲醚对污泥进行溶解分离脱水的连续式反应 器， 其特征在于液体分离罐设置为并列的两个， 与抽滤器连接处设有切换开关， 当其中一个 液体分离罐储满后， 切换阀门开始向另一个液。

5、体分离罐储存； 同时对第一个液体分离罐进行减压使液态DME气化并进行回收； 剩余的水、 油脂等液体 物质也进行处理或回收利用。 5.根据权利要求1所述的一种使用液态二甲醚对污泥进行溶解分离脱水的连续式反应 器， 其特征在于固相物储存罐并列设置两个进行切换使用。 6.根据权利要求1所述的一种使用液态二甲醚对污泥进行溶解分离脱水的连续式反应 器， 其特征在于螺旋输料机倾斜10 30 设置。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111484231 A 2 一种使用液态二甲醚对污泥进行溶解分离脱水的连续式反 应器 0001 技术领域 0002 本发明涉及一种使用液态二甲醚(DME)对污泥进行溶解分离脱水。

6、的连续式反应 器， 属于资源环境领域、 为市政污泥和各种高含有机质的泥状物的脱水减量处理及其中有 用资源萃取利用的技术方向。 背景技术 0003 我国以及国外都存在大量高含水率、 高有机质的泥状物， 如市政污泥、 餐厨垃圾、 厨余、 油泥、 藻泥等废弃物。 这些泥状物内部大多数含有油脂、 蛋白、 和氮、 磷等有用的成分， 但是由于处于胶状半固体状态， 其中水分难以脱除， 不但其中含有的有用成分难以提取利 用， 而且整体的处理处置往往产生二次污染引起严重的环境问题。 以市政污泥为例， 目前我 国每年发生量5000万方、 数量巨大， 但是常用的焚烧、 堆肥、 消化、 脱水、 填埋等等的技术都 因为。

7、其含有水分太多、 热值不足、 成分复杂而不能广泛应用。 将污泥中的水分、 各种有用成 分进行分离然后进行资源化利用成为对待这种泥状物的主要发展方向。 污泥处理反应器按 操作方式可分为序批式、 连续式、 半连续式反应器。 序批式反应器是指将原料按一定配比一 次加入反应器， 待反应达到一定要求后， 一次卸出物料。 连续式反应器指连续加入原料， 连 续排出反应产物， 当操作达到定态时， 反应器内任何位置上物料的组成、 温度等状态参数不 随时间而变化。 半连续式反应器介于上述两者之间， 通常是将一种反应物一次加入， 然后连 续加入另一种反应物， 反应达到一定要求后， 停止操作并卸出物料。 0004 D。

8、ewatering a superabsorbent polymer using liquefied dimethyl ether. Drying Technol 2009;28(1):30-5； Sewage sludge dewatering process using liquefied dimethyl ether as solid fuel. Drying Technol 2011;29(6):624-32） 中出 现过的类似反应装置都是序批式(釜式)反应器， 也就是反应媒介(DME)与反应物(各种污 泥)一次性地放入反应容器， 在其中实现反应、 分离等过程后再进行第二次反应。 00。

9、05 申请号为CN201410709436.8的中国专利公开了一种絮体污泥与颗粒污泥共生实 现城市污水自养脱氮的方法。 城市污水首先进入高负荷活性污泥反应器， 将污水中的有机 物吸附至活性污泥中， 而后其出水经中间水箱进入絮体污泥与颗粒污泥共生的自养脱氮反 应器， 实现同步短程硝化厌氧氨氧化自养脱氮； 自养脱氮反应器通过设置旋流分离器将混 合污泥筛分为颗粒污泥和絮体污泥； 通过每天定期排放絮体污泥控制絮体污泥的污泥龄； 定期采用亚硝酸盐处理絮体污泥， 控制絮体污泥中亚硝酸盐氧化菌的增长， 维持系统稳定 短程硝化； 通过上述措施实现城市污水稳定短程硝化厌氧氨氧化自养脱氮， 达到节能降耗 的目的。。

10、 但结构复杂， 程序繁杂。 说明书 1/4 页 3 CN 111484231 A 3 发明内容 0006 为了克服现有技术的不足， 本专利提供一种对泥状物各种成分进行连续分离的装 置， 结构简单， 克服了连续分离的难点， 实现了连续反应、 连续生产的优点， 且具有良好的分 离效果。 0007 为了实现上述发明目的， 本发明采用以下技术方案： 一种使用液态二甲醚对污泥进行溶解分离脱水的连续式反应器， 包括： 管式静态混合器； 管式静态混合器的输入端连接污泥储罐和DME储罐， 出口端连接至螺旋输料机； DME储罐的输出管道上设有液体压力泵2将气态DME转换为液态后输入管式静态混合器 中， 污泥储罐。

11、的输出管道设有柱塞泵用于向静态混合器中连续输入所定量的污泥。 0008 管式静态混合器的出口端与螺旋送料机相连接， 螺旋送料机下部设置抽滤段， 并 经管道连接至液体分离罐， 螺旋输料机顶部连接到固相物储存罐， 在此过程中经过溶解和 固液分离使污泥变成纯液相产物和含水率在2030%的固相产物， 可实现污泥的深度脱水。 0009 整个反应器属于密闭高压反应装置， 进料端压力在0.60.9MPa， 出料端压力在0.5 0.8MPa， 无论采取什么压力水平， 进料端的压力都比出料端高出0.1MPa， 这个压力差保证 了在抽滤段的固液分离。 0010 抽滤段的构成方式是： 在螺旋输料机的下半部筒壁上开有。

12、多个15mm孔径的圆孔， 外部密闭设置一个半圆形的抽滤器， 抽滤器与螺旋输料机接触部分设置半圆形过滤层， 过 滤层由土工滤布和钢丝支撑网双层构成， 。 0011 液体分离罐设置为并列的两个， 与抽滤器连接处设有切换开关， 当液体分离罐A储 满后， 切换阀门开始液体分离罐B的储存过程； 液体分离罐B储存在的同时， 对液体分离罐A 进行减压使液态DME气化并进行回收； 剩余的水、 油脂等液体物质也进行处理或回收利用。 0012 同样， 固相物储存罐也设A， B两个进行切换使用。 有这种A， B切换的出料系统保障 整个系统的连续运行。 0013 螺旋输料机倾斜1030 设置， 液体物质只能都留在下半。

13、部， 而固相物质可由叶片 提升到顶部。 0014 本发明相对于现有技术具有以下特点： （1） 连续进料： 利用柱塞泵从污泥储仓向静态混合器中连续输入所定量的污泥， 通过液 体压力泵从DME储仓连续向静态混合器中输入所定量的液体DME； （2） 连续反应： 污泥与DME在静态混合器中在设定的反应时间、 反应压力下充分搅拌、 混 合， 连续完成溶解水、 溶解有机物的反应过程， 并从进料端连续移动(流动)到出料端； （3） 连续分离： 反应后的固液混合物进入特殊的螺旋输料机， 在输料机下段固液分离的 抽滤段， 液体被连续抽取进入液体分离罐； 固体则被螺旋机提升进入固相物储存罐， 实现 固-液的连续分。

14、离； （4） 连续出料： 出料设计成为A， B可切换的双系统， A系统的液体分离罐、 固相物储存罐 先接受反应分离物， A系统接近装满时切换到B系统， 由B系统接受分离物。 在B系统接受分离 物的同时， 将A系统储存的反应物进行转运、 腾空。 0015 （5） 在整个反应器内部处于0.50.9MPa的密闭、 高压状态， 保证抽滤分离的效果。 说明书 2/4 页 4 CN 111484231 A 4 附图说明 0016 图1为本发明所使用液态二甲醚(DME)对污泥进行溶解分离脱水的连续式反应器 的结构示意图； 图2 为螺旋输料机的示意图； 图3 为抽滤器的示意图。 0017 说明:1-管式静态混。

15、合器； 2-液体压力泵； 3-柱塞泵； 4-螺旋输料机； 5-抽滤段； 6- 固相物储存罐； 7-液体分离罐； 8-抽滤小孔； 9-漏液小孔； 10-吸盘状密封金属罩； 11-土工 布； 12-钢丝支撑网。 具体实施方式 0018 以下对本发明的原理和特征进行描述， 所举实例只用于解释本发明， 并非用于限 制本发明的范围。 0019 图1为本发明所使用液态二甲醚(DME)对污泥进行溶解分离脱水的连续式反应器 的结构示意图， 图2 为螺旋输料机的示意图。 0020 参照图1、 2所示， 管式静态混合器1的输入端连接污泥储罐和DME储罐， 出口端连接 至螺旋输料机4， DME储罐的输出管道上设有液。

16、体压力泵2将气态DME转换为液态后输入管式 静态混合器1中， 污泥储罐内的污泥借助柱塞泵向静态混合器中连续输入所定量的污泥。 0021 通过连续向管式静态混合器1的进料端定量输入半固态的市政污泥 （含水率70- 90%） 和液态二甲醚 （DME） ， 通过搅拌在管式静态混合器中进行固-液混合， 一边促进DME溶解 市政污泥一边向出口端流动， 管式静态混合器1的出口端与螺旋输料机相连接， 混合料进入 螺旋输料机4后， 液体物质在下部的抽滤段5被分离进入液体分离罐7， 固体部分被螺旋输料 机输送到顶部落入到固相物储存罐6， 在此过程中经过溶解和固液分离使污泥变成纯液相 产物和含水率在2030%的固。

17、相产物， 可实现污泥的深度脱水。 0022 固相物被螺旋叶片提升时其中难免混有液相物质， 可通过螺旋输料机叶片上的漏 液小孔跌漏到下部， 最终进入液体分离罐。 0023 为了保证分离的效果， 让螺旋输料机倾斜1030 设置， 液体物质只能都留在下半 部， 而固相物质可由叶片提升到顶部。 0024 整个反应器属于密闭高压反应装置， 进料端压力在0.60.9MPa， 出料端压力在0.5 0.8MPa， 无论采取什么压力水平， 进料端的压力都比出料端高出0.1MPa， 这个压力差保证 了在抽滤段的固液分离。 0025 参照图3所示， 抽滤段5的构成方式是： 在螺旋输料机的下半部筒壁上开有多个1 5m。

18、m孔径的圆孔， 外部密闭设置一个半圆形的抽滤器， 抽滤器与螺旋输料机接触部分设置半 圆形过滤层， 过滤层由土工滤布和钢丝支撑网双层构成， 抽滤器下部连接液体分离罐7。 反 应生成物中的液体在压力差的作用下通过排土器壁上的抽滤小孔， 流过土工布、 钢丝支撑 网而进入液体分离罐。 固体物质被土工布过滤， 都留在螺旋输料机内被螺旋叶片提升最后 进入固相物储存罐。 0026 为实现连续的反应， 液体分离罐设置为并列的两个， 与抽滤器连接处设有切换开 关， 当液体分离罐A储满后， 切换阀门开始液体分离罐B的储存过程； 液体分离罐B储存在的 同时， 对液体分离罐A进行减压使液态DME气化并进行回收； 剩余。

19、的水、 油脂等液体物质也进 说明书 3/4 页 5 CN 111484231 A 5 行处理或回收利用。 同样， 固相物储存罐也设A， B两个进行切换使用。 有这种A， B切换的出料 系统保障整个系统的连续运行。 0027 实施例1 100t/d的含水率为80%的市政污泥 （有机质含量50%） ， 连续10小时以10t/h的流量通过 柱塞泵进入静态管式混合器； 液态二甲醚以质量比10:1的数量， 连续10小时100t/h的流量 进入静态管式混合器； 进料压力0.6MPa， 出料压力0.5MPa， 在混合器中滞留30min后进入螺 旋输料机， 出料系统每2个小时切换一次， 获得含水率为30%的固。

20、相产物， 可以直接作为植栽 土壤外运利用； 获得的水分进入污水处理厂进行处理； 获得的油脂作为生物油的原料在加 工能源化利用； 气化分离的DME经过再次液化后循环利用。 0028 实施例2 20t/d的含水率为90%的藻泥 （有机质含量90%） ， 连续12小时以1.7t/h的流量通过柱塞 泵进入静态管式混合器； 液态二甲醚以质量比8:1的数量， 连续12小时13.3t/h的流量进入 静态管式混合器； 进料压力0.9MPa， 出料压力0.8MPa， 在混合器中滞留45min后进入螺旋输 料机， 出料系统每3个小时切换一次， 获得含水率为35%的固相产物， 可以直接作为肥料利 用； 获得的液体物。

21、质中可以萃取磷元素生产鸟粪石进行利用， 残余的水分进入污水处理厂 进行处理。 0029 实施例3 在实例1的基础上， 与实例1不同的是， 液态二甲醚与污泥中含水量的质量比为25倍， 按 照实例1的测试方法， 测得反应后的污泥含水率为25%。 0030 实施例4 50t/d的含水率为70%的油泥 （有机质含量70%） ， 连续20小时以2.5t/h的流量通过柱塞 泵进入静态管式混合器； 液态二甲醚以质量比12:1的数量， 连续20小时30t/h的流量进入静 态管式混合器； 进料压力0.8MPa， 出料压力0.7MPa， 在混合器中滞留60min后进入螺旋输料 机， 出料系统每5个小时切换一次， 获得含水率为45%的固相产物， 可以直接进行焚烧处理； 获得的液体物质中可以萃取烃类物质作为燃料使用， 残余的水分进入污水处理厂进行处 理。 说明书 4/4 页 6 CN 111484231 A 6 图1 图2 说明书附图 1/2 页 7 CN 111484231 A 7 图3 说明书附图 2/2 页 8 CN 111484231 A 8 。