專利名稱:一種超臨界水氣化污泥試驗(yàn)裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種超臨界水氣化污泥試驗(yàn)裝置，包括反應(yīng)釜（9）、鹽浴爐（4）、控制柜（11）和數(shù)據(jù)處理中心（12），反應(yīng)釜（9）和鹽浴爐（4）分別與控制柜（11）電連接，控制柜（11）與數(shù)據(jù)處理中心（12）電連接，反應(yīng)釜（9）設(shè)置在鹽浴爐（4）內(nèi)，所述的鹽浴爐（4）內(nèi)設(shè)有碳酸鉀溶液（5），反應(yīng)釜（9）為高壓反應(yīng)釜，所述的鹽浴爐（4）內(nèi)設(shè)有溫度傳感器（10），溫度傳感器（10）與控制柜（11）電連接。本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型通過使用鹽浴爐進(jìn)行加熱，能夠快速升溫，使反應(yīng)釜設(shè)置在鹽浴爐內(nèi)，有利于反應(yīng)釜內(nèi)各處溫度均勻，通過使用控制器能夠方便快速調(diào)節(jié)溫度，使反應(yīng)釜內(nèi)的溫度根據(jù)具體需要快速調(diào)節(jié)。
【專利說明】
一種超臨界水氣化污泥試驗(yàn)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及污泥處理試驗(yàn)裝置，具體的說，是一種超臨界水氣化污泥試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]城鎮(zhèn)污水廠產(chǎn)生的脫水污泥作為廢棄物質(zhì)，含有大量的有機(jī)物及豐富的氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽。目前，對(duì)其進(jìn)行資源化利用的探討已較多，超臨界水氣化進(jìn)料因無需干燥處理可節(jié)約成本，且超臨界水能在一定程度上抑制反應(yīng)中焦油、焦炭的生成，從而實(shí)現(xiàn)有效產(chǎn)氫。關(guān)于污泥超臨界水氣化處理的研究主要集中在產(chǎn)氫效率和產(chǎn)氫量等方面，污泥成分復(fù)雜，含有各種污染物，尤其是其含有的重金屬在超臨界水氣化處理后是否存在二次污染問題同樣需要關(guān)注，含水率為80%的脫水污泥超臨界水氣化前后重金屬的性質(zhì)，明確了反應(yīng)后重金屬富集到固相殘?jiān)?，形態(tài)整體趨于穩(wěn)定態(tài)，采用超臨界水氧化處理皮革污泥并回收其中高含量的Cr，發(fā)現(xiàn)絕大部分(達(dá)98%)的Cr富集到固相中并趨于穩(wěn)定。已有研究表明，超臨界水氣化處理后污泥中絕大部分重金屬進(jìn)入到固相并發(fā)生富集現(xiàn)象，形態(tài)由不穩(wěn)定態(tài)趨于穩(wěn)定態(tài)，重金屬環(huán)境安全性增加。
[0003]由于污水來源及處理工藝的影響，污泥中組成成分及自身理化性質(zhì)如有機(jī)質(zhì)含量、PH等差異較大。污泥性質(zhì)的差異在一定程度上可影響超臨界水氣化過程中重金屬行為。在液化處理污泥過程中發(fā)現(xiàn)，固相殘?jiān)兄亟饘俚目赊|移性低于原泥，可能是由于固相殘?jiān)睦砘再|(zhì)(pH、有機(jī)質(zhì))與原泥相比差異明顯，且液化過程能促進(jìn)不穩(wěn)定態(tài)重金屬發(fā)生熱化學(xué)轉(zhuǎn)化趨于穩(wěn)定態(tài)，在超臨界水氣化處理焚燒飛灰過程中添加堿性化合物探究重金屬的穩(wěn)定化效果，發(fā)現(xiàn)添加堿性化合物可以抑制重金屬離子溶于水，且反應(yīng)過程中合成的鋁硅酸鹽對(duì)重金屬有截留、吸附的作用。不同種污泥由于污水來源及雨水混入的影響，造成所含的重金屬種類、含量及賦存形態(tài)大相徑庭，因此，不同種脫水污泥超臨界水氣化處理后殘留在固相產(chǎn)物中的重金屬在后續(xù)利用、處置中是否存在二次污染問題尚不能定論。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種能夠在超臨界水氣環(huán)境下使污泥呈堿性以便于重金屬富集的超臨界水氣化污泥試驗(yàn)裝置。
[0005]本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種超臨界水氣化污泥試驗(yàn)裝置，包括反應(yīng)釜、鹽浴爐、控制柜和數(shù)據(jù)處理中心，反應(yīng)釜和鹽浴爐分別與控制柜電連接，控制柜與數(shù)據(jù)處理中心電連接，反應(yīng)釜設(shè)置在鹽浴爐內(nèi)。
[0006]所述的鹽浴爐內(nèi)設(shè)有碳酸鉀溶液，反應(yīng)釜為高壓反應(yīng)釜。
[0007]所述的鹽浴爐內(nèi)設(shè)有溫度傳感器，溫度傳感器與控制柜電連接。
[0008]所述的反應(yīng)釜通過管道連通有碳酸氫鈉容器。
[0009]所述的碳酸氫鈉容器連通有容積測(cè)量?jī)x，容積測(cè)量?jī)x連接有容積栗，容積測(cè)量?jī)x和容積栗分別與控制柜電連接。
[0010]所述的反應(yīng)釜與碳酸氫鈉容器之間的管道上設(shè)有閥門。[〇〇11] 所述的閥門與反應(yīng)釜之間的管道上設(shè)有壓力傳感器，壓力傳感器與控制柜電連接。
[0012]所述的壓力傳感器與反應(yīng)釜之間的管道上設(shè)有安全閥。
[0013]所述的碳酸氫鈉容器內(nèi)設(shè)有飽和的碳酸氫鈉溶液。
[0014]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0015] (1)本實(shí)用新型通過使用鹽浴爐進(jìn)行加熱，能夠快速升溫，使反應(yīng)釜設(shè)置在鹽浴爐內(nèi)，有利于反應(yīng)釜內(nèi)各處溫度均勻，通過使用控制器能夠方便快速調(diào)節(jié)溫度，使反應(yīng)釜內(nèi)的溫度根據(jù)具體需要快速調(diào)節(jié)；
[0016] (2)本實(shí)用新型通過使用溫度傳感器能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)鹽浴爐內(nèi)的溫度，便于控制器將溫度控制在合適的范圍內(nèi)；
[0017] (3)本實(shí)用新型通過使高壓反應(yīng)釜連通有碳酸氫鈉容器，能夠?qū)⑽勰嗟膒H值控制在堿性范圍內(nèi)，有利于重金屬富集到固相，從而提高了污泥處理的效率以及提高了重金屬回收利用率；
[0018] (4)本實(shí)用新型通過設(shè)置容積測(cè)量?jī)x和容積栗能夠方便控制碳酸氫鈉溶液的輸送量，以便于控制反應(yīng)的進(jìn)度；
[0019] (5)本實(shí)用新型通過設(shè)置壓力傳感器能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)出反應(yīng)釜內(nèi)的壓強(qiáng)，通過設(shè)置安全閥，能夠提高本實(shí)用新型的安全性能?！靖綀D說明】

[0020]圖1為一種超臨界水氣化污泥試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；[0021 ]其中1一容積測(cè)量?jī)x，2—碳酸氫鈉容器，3—容積栗，4 一鹽浴爐，5—碳酸鉀溶液， 6—閥門，7—壓力傳感器，8—安全閥，9 一反應(yīng)爸，10—溫度傳感器，11 一控制柜，12—數(shù)據(jù)處理中心?！揪唧w實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。[〇〇23] 實(shí)施例:
[0024]如圖1所示，本實(shí)施例中，一種超臨界水氣化污泥試驗(yàn)裝置，包括高壓反應(yīng)釜9、使用碳酸鉀溶液5作為加熱介質(zhì)的鹽浴爐4、控制柜11和數(shù)據(jù)處理中心12,反應(yīng)釜9和鹽浴爐4 分別與控制柜11電連接，控制柜11與數(shù)據(jù)處理中心12電連接，反應(yīng)釜9設(shè)置在鹽浴爐4內(nèi)，鹽浴爐4內(nèi)設(shè)有溫度傳感器10,溫度傳感器10與控制柜11電連接，高壓反應(yīng)釜9通過管道連通有裝有飽和的碳酸氫鈉溶液的碳酸氫鈉容器2,碳酸氫鈉容器2連通有容積測(cè)量?jī)x1，容積測(cè)量?jī)x1連接有容積栗3，容積測(cè)量?jī)x1和容積栗3分別與控制柜11電連接，本實(shí)施例中，所述的高壓反應(yīng)釜9與碳酸氫鈉容器2之間的管道上設(shè)有閥門6,閥門6與高壓反應(yīng)釜9之間的管道上設(shè)有壓力傳感器7,壓力傳感器7與控制柜11電連接，壓力傳感器7與高壓反應(yīng)釜9之間的管道上設(shè)有安全閥8。[〇〇25] 不同種脫水污泥超臨界水氣化處理后，絕大部分污泥中重金屬毒性浸出和生物可利用組分含量明顯降低，表明處理后污泥的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)大大降低。不同重金屬含量變化范圍內(nèi)的脫水污泥超臨界水氣化處理后，重金屬環(huán)境污染程度及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度顯著降低， 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)值被降至相對(duì)安全水平，對(duì)環(huán)境表現(xiàn)出低風(fēng)險(xiǎn)或無風(fēng)險(xiǎn)。污泥pH值在一定程度上影響超臨界水氣化后污泥中重金屬的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，pH值處于堿性范圍，有利于重金屬富集到固相，可能導(dǎo)致可生物利用組分內(nèi)重金屬含量相應(yīng)增加，pH值處于酸性范圍，反應(yīng)過程中易發(fā)生反應(yīng)釜腐蝕現(xiàn)象，從而導(dǎo)致污泥超臨界水氣化處理后N1、Cr的生物可利用組分含量顯著增加，因此將pH值控制在堿性范圍以降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。
[0026]本實(shí)用新型運(yùn)行工作時(shí):采用批式高壓反應(yīng)釜9進(jìn)行試驗(yàn)，反應(yīng)釜材料為316 L不銹鋼，內(nèi)部容積為100 mL，可耐受650°C的高溫和30 MPa的高壓。該反應(yīng)釜采用鹽浴加熱，鹽浴爐配備了一個(gè)帶K型熱電偶的PID溫度傳感器10單元，根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄可知，在反應(yīng)溫度400 °(:且反應(yīng)壓力超過22.1 MPa的條件下，反應(yīng)釜中33 mL的水達(dá)到超臨界狀態(tài)，試驗(yàn)過程中添加到反應(yīng)器中的脫水污泥的濕重根據(jù)脫水污泥的含水率計(jì)算得出，由控制柜11傳送數(shù)據(jù)處理中心12做數(shù)據(jù)處理。[〇〇27] 試驗(yàn)中將44 g含水率74.8%的污泥置于反應(yīng)釜中，密封并鹽浴加熱，當(dāng)升溫至預(yù)設(shè)溫度400°C后，在該恒定溫度下反應(yīng)60 min，反應(yīng)完成后，用電扇將反應(yīng)器冷卻至室溫，氣、 液、固三相樣品的收集和分離步驟方法，固相殘留物在80°C條件下烘12 h以上，稱量后碾磨過100目篩，儲(chǔ)存在樣品袋中作為測(cè)定重金屬含量、形態(tài)的實(shí)驗(yàn)材料。
[0028]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化，均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超臨界水氣化污泥試驗(yàn)裝置，其特征在于:包括反應(yīng)釜(9)、鹽浴爐(4)、控制柜 (11)和數(shù)據(jù)處理中心(12)，反應(yīng)釜(9)和鹽浴爐(4)分別與控制柜(11)電連接，控制柜(11) 與數(shù)據(jù)處理中心(12)電連接，反應(yīng)釜(9)設(shè)置在鹽浴爐(4)內(nèi)，所述的反應(yīng)釜(9)通過管道連 通有碳酸氫鈉容器(2)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超臨界水氣化污泥試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的鹽浴爐 (4)內(nèi)設(shè)有碳酸鉀溶液(5)，反應(yīng)釜(9)為高壓反應(yīng)釜。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超臨界水氣化污泥試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的鹽浴爐 (4)內(nèi)設(shè)有溫度傳感器(10)，溫度傳感器(10)與控制柜(11)電連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超臨界水氣化污泥試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的碳酸氫 鈉容器(2)連通有容積測(cè)量?jī)x(1 )，容積測(cè)量?jī)x(1)連接有容積栗(3)，容積測(cè)量?jī)x(1)和容積 栗(3)分別與控制柜(11)電連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超臨界水氣化污泥試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的反應(yīng)釜 (9)與碳酸氫鈉容器(2)之間的管道上設(shè)有閥門(6)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種超臨界水氣化污泥試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的閥門 (6)與反應(yīng)釜(9)之間的管道上設(shè)有壓力傳感器(7)，壓力傳感器(7)與控制柜(11)電連接。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種超臨界水氣化污泥試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的壓力傳 感器(7)與反應(yīng)釜(9)之間的管道上設(shè)有安全閥(8)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超臨界水氣化污泥試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的碳酸氫 鈉容器(2)內(nèi)設(shè)有飽和的碳酸氫鈉溶液。
【文檔編號(hào)】C02F11/00GK205710352SQ201620343741
【公開日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年4月22日
【發(fā)明人】張琦東
【申請(qǐng)人】四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院