DB13T23012015市政污泥超临界水氧化处理技术规程

ICS01.040.13Z05DB13河北省地方标准DB13/T2301—2015市政污泥超临界水氧化处理技术规程TechnicalSpecificationforTreatingMunicipalSludgebySupercticalWaterOxidationProcess2015-12-07发布2016-02-01实施河北省质量技术监督局发布DB13/T2301—2015I前言本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。本标准由廊坊市质量技术监督局提出。本标准主要起草单位：新奥科技发展有限公司、新奥集团标准与知识产权共享服务中心。本标准主要起草人：程乐明、王青、宋成才、宋庆峰、高志远、杜娟、张雨忠、张德志、李景。DB13/T2301—2015II引言市政污泥超临界水氧化处理是指在超临界水状态（374.2℃，22.1MPa）下，污泥与氧进行氧化反应，利用反应原料在超临界水中良好的传质、传热性能，实现污泥降解，是一项市政污泥清洁化、减量化、资源化的新技术。2015年7月29日，新奥“超临界水处理市政污泥及危险废物技术”通过河北省科技成果转化服务中心组织的技术鉴定，鉴定委员会专家认为，该技术在工艺、设备、耐腐蚀材料方面取得创新性成果，“为我国市政污泥及危险废物的处理提供了一条新途径，经济效益、环境效益和社会效益显著。该成套技术达到国际领先水平。”DB13/T2301—20151市政污泥超临界水氧化处理技术规程1范围本标准规定了市政污泥超临界水氧处理的术语和定义、总则、预处理工序、超临界水氧化工序和产物分离工序的设备和技术要求以及污染物排放控制要求。本标准适用于市政污泥超临界水氧化处理的工艺设计、生产运行和污染物排放管理。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T212煤的工业分析方法GB/T213煤的发热量测定方法GB/T5085.3危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别GB/T5468锅炉烟尘检测方法GB/T6920水质pH值的测定玻璃电极法GB/T7478水质铵的测定蒸馏和滴定法GB/T7488水质五日生化需氧量（BOD5）的测定稀释与接种法GB/T7490水质挥发酚的测定蒸馏后4-氨基安替比林分光光度法GB/T10410人工煤气和液化石油气常量组分气相色谱分析法GB/T11901水质悬浮物的测定重量法GB/T11903水质色度的测定GB/T11914水质化学需氧量的测定重铬酸盐法GB/T12208-2008人工煤气组分与杂质含量测定方法GB/T13200水质浊度的测定GB/T14204水质烷基汞的测定气相色谱法GB/T15555.4固体废物六价铬的测定二苯碳酰二肼分光光度法GB/T16489水质硫化物的测定亚甲基蓝分光光度法GB/T18856.2水煤浆试验方法第2部分：浓度测定GB/T18856.4水煤浆试验方法第2部分：表观黏度测定GB/T19077.1粒度分析激光衍射法第一部分：通则HJ/T27固定污染源排气中氯化氢的测定HJ/T42固定污染源排气中氮氧化物的测定紫外分光光度法HJ/T43固定污染源排气中氮氧化物的测定盐酸萘乙二胺分光光度法HJ/T56固定污染源排气中二氧化硫的测定碘量法HJ/T57固定污染源排气中二氧化硫的测定定电位电解法HJ/T64.1大气固定污染源镉的测定火焰原子吸收分光光度法HJ77.2环境空气和废气二噁英类的测定DB13/T2301—20152HJ269固定污染源排气中二氧化硫的测定非分散红外吸收法HJ/T398固定污染源排放烟气黑度的测定林格曼烟气黑度图法HJ543固定污染源废气汞的测定冷原子吸收分光光度法（暂行）HJ657气体和废气颗粒物中铅等金属元素的测定电感耦合等离子体质谱法HJ685固定污染源废气铅的测定火焰原子吸收分光光度法HJ693固定污染源废气氮氧化物的测定定电位电解法CJ/T221-2005城市污水处理厂污泥检测方法JY/T017现代分析仪器分析方法通则元素分析仪方法通则3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1市政污泥城镇污水处理厂在污水净化处理过程中产生的含水率不同的半固态或固态物质，不包括栅渣、浮渣和沉砂池砂砾。3.2超临界水温度和压力分别高于水的临界点（Tc=374.2℃，Pc=22.1MPa）的水。3.3超临界水氧化在超临界水状态中，市政污泥中的有机质和氧发生氧化反应，实现有机质高分子物质降解的过程。3.4预处理对市政污泥进行的稀释、调温、剪切等处理过程。3.5运行检测在正常生产期间，对原料、中间物及产物进行的频率不小于2次/天的周期性检测。3.6控制检测在原料、工艺参数发生重大变化，可能影响处理效果时，对原料及产物进行的性能检测。3.7污泥浆将市政污泥和水按一定比例混合制备的浆态物料。3.8DB13/T2301—20153惰性灰泥市政污泥经超临界水氧化处理后得到的固体产物，其性质基本稳定。4总则4.1厂址选择厂址宜选择在城镇污水处理厂附近，便于市政污泥的就近和快速清洁处理。4.2安全要求市政污泥超临界水氧化处理工艺设计及运行过程中，应严格遵循国家相关标准。5市政污泥超临界水氧化处理工艺按工艺流程分为预处理工序、超临界水氧化工序和产物分离工序。工艺流程如图1。图1市政污泥超临界水氧化处理工艺流程图6预处理工序6.1预处理工序简述市政污泥从污泥产地运输至超临界水氧化处理市政污泥工厂，在污泥预处理车间进行污泥浆制备，市政污泥与水定量混合，通过物理剪切使其混合均匀，分离污泥浆中粒度大于40目的纤维状、团絮状或其他几何形状的大体积杂质物体，制备合格的污泥浆经高压输送泵加压后输送至超临界水氧化工序。6.2设备及要求预处理工序所涉及的设备、相关操作参数及要求见表1。表1预处理工序设备及要求序号设备名称操作参数及要求1运输装置常温，常压；根据输送距离，污泥产量等因素选择输送装置，采用全封闭方式，防止运输过程中遗撒和臭味外散。2制浆罐/槽适用温度范围为：常温到95℃，常压；具有水、市政污泥入口；具有剪切设备，使浆料混合均匀；采用全封闭方式，防止浆料飞溅和臭味外散。3低压输送泵适用温度范围为：常温到95℃，3MPa；泵前应设置过滤装置，防止大体积杂质物体进入泵体损坏设备。DB13/T2301—20154表1（续）序号设备名称操作参数及要求4杂质分离设备适用温度范围为：常温到95℃，常压；可采用筛分、离心等原理的设备分离大体积物质；采用全封闭方式，防止浆料飞溅和臭味外散。5高压输送泵适用温度范围为：常温到95℃，25MPa；泵前应设置过滤装置，防止大体积杂质物体进入泵体损害设备；制备合格的污泥浆加压至22.1MPa以上后，输送至超临界水氧化反应系统。6.3技术要求6.3.1市政污泥原料进厂市政污泥应进行来源地、数量等信息登记及性能检测，检测项目及检测方法按表2的规定进行。表2市政污泥原料性能检测项目及检测方法序号检测项目检测类型检测方法依据标准1全水分运行检测重量法CJ/T221中的第2章2灰分控制检测缓慢灰化法GB/T212a3发热量控制检测燃烧法GB/T213a4元素分析C控制检测元素分析仪法JY/T017H控制检测O控制检测N控制检测S控制检测注：a暂采用煤的相关检测方法，待国家相关检测方法标准发布后，执行相应规定。6.3.2制浆用水6.3.2.1市政污泥稀释用水量按式（1）进行计算：0101CM=M-1C…………………………………………（1）式中：M1——稀释用水质量，单位为吨（t）；M0——市政污泥原料质量，单位为吨（t）；C0——市政污泥原料固体物质质量浓度，%；C1——目标污泥浆浓度，%。6.3.2.2稀释用水可采用一次水或系统排放中水。6.3.2.3稀释用水可包括常温水和高温热水两部分，其中，高温水的温度为60℃~250℃，污泥浆温度宜控制在40℃~95℃。DB13/T2301—201556.3.3污泥浆物理性能要求污泥浆的物理性能要求和检测应符合表3的要求。表3污泥浆物理性能要求及检测方法序号项目要求检测类型检测方法依据标准1浓度宜控制在6%~14%范围内运行检测干燥箱干燥法GB/T18856.2a2表观黏度宜控制在100mP·s~1000mP·s范围内，目测污泥浆应具有良好的流动性运行检测旋转粘度法GB/T18856.4a3固体物粒度不宜大于40目控制检测激光衍射法GB/T19077.1注：a暂采用水煤浆的相关检测方法，待国家相关检测方法标准发布后，执行相应规定。6.4其他要求6.4.1设备清洗要求设备在临时或长期停止使用后应进行冲洗，保持系统清洁。6.4.2车间环境要求市政污泥预处理车间应设置通风除臭装置，保证良好的操作环境。7超临界水氧化工序7.1超临界水氧化工序简述超临界水氧化工序在反应车间完成，污泥浆经过预热后和氧化剂通过喷嘴同时进入反应器，在反应器内发生超临界水氧化反应，获得反应产物，产物经热量回收后进入产物分离工序。7.2设备及要求超临界水氧化工序所涉及的设备、相关操作参数及要求见表4。表4超临界水氧化工序设备及要求序号设备名称操作参数及要求1氧化剂供应系统含氧化剂储存和输送装置；氧化剂可采用氧气或富氧气体；氧化剂须经高压输送泵或压缩机加压后泵送至超临界水氧化反应器，氧化剂压力应至少高于反应器内压力0.5MPa。2预热器热交换设备；20MPa~25MPa，冷态物料污泥浆预热后温度应达到80℃~400℃，预热污泥浆的能量可利用反应产物携带的热量或外加热源。3反应器高温高压设备，22.1MPa~25MPa，500℃~1000℃；预热后的污泥浆和氧化剂通过喷嘴的不同通道同时进入反应器，经喷嘴喷射混合后，在反应器内发生超临界水氧化反应。4换热器20MPa~25MPa，反应产物温度通过换热降低至40℃左右，可采用两级或两级以上热交换实现；冷物料可采用需要预热的原料。7.3技术要求DB13/T2301—201567.3.1氧化剂用量氧化剂的用量应不小于使市政污泥原料中有机质完全氧化的理论需氧量的100%，其中理论需氧量根据式（2）进行计算。iO2iO21iAm=BMCM…………………………………………（2）式中：mO2——理论需氧量，单位为吨/吨浆料（t/t浆料）；Ai——单位干基污泥中可氧化元素i的含量（即为元素分析中元素i的含量），单位为克/克（g/g）；Mi——可氧化元素i的摩尔质量，单位为克/摩尔（g/mol）；Bi——每摩尔可氧化元素i的完全氧化所需氧气的化学计量数，无量纲；MO2——氧气的质量摩尔，单位为克/摩尔（g/mol）；C1——单位浆料中的干基污泥的量，单位为吨/吨浆料（t/t浆料）。7.3.2超临界水氧化反应控制7.3.2.1反应系统操作参数的调控应根据反应器内外部的温度、压力的监测数据以及气体和液体产物运行检测结果进行。气体和液体产物的运行检测项目和方法见表5。表5气体和液体产物运行检测项目及检测方法序号样品种类检测项目单位检测方法依据标准1气体二氧化碳%气相色谱分析法取样依据GB/T12208-2008中4.5的规定进行；气体组成分析方法依据GB/T10410的规定进行。2氮气%3氧气%4一氧化碳%5甲烷%6乙烷%7乙烯%8乙炔%9丙烷%10丙烯%11丙炔%12异丁烷%13正丁烷%14新戊烷%15正戊烷%16液体pH值-玻璃电极法GB/T692017CODmg/L重铬酸盐法GB/T119147.3.2.2仅依靠污泥的热值无法达到反应器温度要求时，可以通过高压泵向进入反应器前的污泥浆中或直接向反应器内加入高热值辅助燃料。DB13/T2301—201577.3.3热量回收反应产物携带的热量可通过以下方式回收：与相对低温的污泥料浆换热，通过预热污泥浆实现高温热量回收；与一次水或洁净水换热，获得高温蒸汽；通过换热获得热水，作为制浆用热水、工艺用热水以及办公楼或生产车间冬季采暖用热源。8产物分离工序8.1产物分离工序简述超临界水氧化反应产物分离在降压车间完成，降