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
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技术领域
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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]
dewatering 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。
[0005]
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。但结构复杂，程序繁杂。
技术实现要素：
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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20~30%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0.6~0.9mpa，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多个1~5mm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10~30
°
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。
[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0.5~0.9mpa的密闭、高压状态，保证抽滤分离的效果。
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20~30%的固相产物，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10~30
°
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0.6~0.9mpa，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1~5mm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；剩余的水、油脂等液体物质也进
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1100t/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220t/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450t/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。
技术特征：
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1~5mm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。
技术总结
本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
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