專利名稱：一種制取燃料氣體的污泥預(yù)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污泥的預(yù)處理方法，特別是固體廢棄物污泥的高效資源化利用，
屬于微波輻射技術(shù)及環(huán)境科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
污泥是污水處理廠對(duì)污水進(jìn)行處理過程中產(chǎn)生的沉淀物質(zhì)以及污水表面漂出的 浮沫所得的殘?jiān)?。?jiǎn)單的講，它是一種界于無機(jī)與有機(jī)之間的半固體廢棄物，是一種成分非 常復(fù)雜的潛在危險(xiǎn)物質(zhì)，在我國(guó)實(shí)行二級(jí)處理的城市污水廠污泥中，90%多來源于初沉污 泥和剩余污泥?，F(xiàn)有通過熱解污泥的方法，以實(shí)現(xiàn)污泥的再利用，例如將污泥進(jìn)行熱解處理 后，制取得到燃料氣體(一氧化碳和氫氣)，以滿足日常的生產(chǎn)生活的需要。傳統(tǒng)的污泥熱 解技術(shù)，主要是集中在低溫?zé)峤馕勰?，其外部加熱污泥的方式，使得在加熱過程中，有不少 熱量的浪費(fèi)，成本較高，并且升溫過程比較慢，得到的產(chǎn)物主要是重質(zhì)油和少量氣體，燃料 氣體的產(chǎn)量較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有制取燃料氣體的污泥的熱解方法存在的成本高及燃料氣體 產(chǎn)量低的問題，而提供了一種制取燃料氣體的污泥預(yù)處理方法。 制取燃料氣體的污泥預(yù)處理方法按照以下步驟進(jìn)行一、向含水率為70% 80% 的污泥污泥中加入微波吸收物質(zhì)攪拌混合，然后放入研磨機(jī)中進(jìn)行研磨得到粒徑為0. 2 0.4mm的污泥混合物，其中，污泥與微波吸收物質(zhì)的質(zhì)量比為5 10 : l，微波吸收物質(zhì) 為活性炭、碳化硅、石墨或熱解殘?jiān)?；二、污泥混合物進(jìn)行微波處理，微波溫度為900 IOO(TC，微波時(shí)間為15 30min，微波輻射功率1 20kw，即實(shí)現(xiàn)了污泥的預(yù)處理。
本發(fā)明方法還可以向步驟一的污泥中加入pH劑和/或催化劑，其中pH劑為氧化 鈣或氫氧化鈣，pH劑與污泥的質(zhì)量比為1 : 10 15，催化劑為硫酸銅或氧化鐵，化劑與污 泥的質(zhì)量比為1 : 10 20。 本發(fā)明方法向污泥中加入適當(dāng)?shù)奈⒉ㄎ瘴镔|(zhì)以改變污泥的粒徑，還可以加入ra 劑以改變污泥的ra值，或者加入催化劑以強(qiáng)化預(yù)處理，再用微波熱解污泥，以制取燃料氣
體；本發(fā)明中研磨降低了污泥的粒徑，極大的降低了熱解的溫度，還降低了熱解氣體受到粒 徑尺寸帶來的擴(kuò)散阻力，使得本發(fā)明得到污泥產(chǎn)氣更快，熱解效率也更高；污泥中有機(jī)質(zhì)的
熱解轉(zhuǎn)化率與熱解終溫呈正比，熱解固體剩余物(熱解灰)與熱解終溫呈反比，本發(fā)明方法
中加入了微波能吸收物質(zhì)，可以使污泥在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到反應(yīng)所需的高溫(900°C以上)，提 高了污泥中有機(jī)質(zhì)的熱解轉(zhuǎn)化率，減少了熱解固體剩余物，從而可以提高燃料氣體的產(chǎn)量； 本發(fā)明中添加催化劑可以降低污泥的初始裂解溫度，增加氣體產(chǎn)量以及氣體中一氧化碳和 氫氣的比例。 本發(fā)明的方法工藝簡(jiǎn)單，耗能低，成本低；本發(fā)明得到污泥經(jīng)冷凝后得到液體產(chǎn) 物、大量非冷凝性氣體和熱解殘?jiān)?，液體產(chǎn)物通過油水分離獲得油，進(jìn)一步加工可作燃料利用，非冷凝性氣體則可進(jìn)一步處理，然后既可用作燃料氣，也可作為化工原料，熱解殘?jiān)?，?以進(jìn)一步制取作為吸附劑，也可用作其他燃燒原料，用本發(fā)明方法處理后的污泥制取燃料 氣體( 一氧化碳和氫氣)，氣體總收率達(dá)到了 45 % 50 % ，其中燃料氣體占所得氣體總體積 的60% 70%，與傳統(tǒng)的熱解污泥相比，燃料氣體的產(chǎn)量提高了 40%左右。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式
，還包括各具體實(shí)施方式
間的 任意組合。
具體實(shí)施方式
一 本實(shí)施方式制取燃料氣體的污泥預(yù)處理方法按照以下步驟進(jìn) 行一、向含水率為70% 80%的污泥污泥中加入微波吸收物質(zhì)攪拌混合，然后放入研磨 機(jī)中進(jìn)行研磨得到粒徑為0. 2 0. 4mm的污泥混合物，其中，污泥與微波吸收物質(zhì)的質(zhì)量比 為5 10 : 1，微波吸收物質(zhì)為活性炭、碳化硅、石墨或熱解殘?jiān)?；二、污泥混合物進(jìn)行微波 處理，微波時(shí)間為15 30min，微波輻射功率1 20kw，即實(shí)現(xiàn)了污泥的預(yù)處理。
本實(shí)施方式中所述的污泥為污水廠經(jīng)過壓濾后的脫水污泥。 用紅外測(cè)溫儀可實(shí)時(shí)測(cè)溫知本實(shí)施方式步驟二中微波處理時(shí)污泥混合物的溫度 為900 IOO(TC。 用本實(shí)施方式的預(yù)處理方法處理后的污泥制取燃料氣體( 一氧化碳和氫氣)，氣 體總收率達(dá)到了 45 % 50 % ，燃料氣體占所得氣體總體積的60 % 70 % ，燃料氣體的產(chǎn)量 高，與傳統(tǒng)的熱解污泥相比，燃料氣體的產(chǎn)量提高了 30% 40%。 本實(shí)施方式預(yù)處理后污泥產(chǎn)氣所需要的時(shí)間在未預(yù)處理基礎(chǔ)上縮短了 1/5以上， 制取氣體總收率超過46%，是預(yù)處理前的1. 3倍以上；氣體中一氧化碳和氫氣總量為60 70%，是預(yù)處理前的1.5倍以上。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是還可以向步驟一的污 泥中加入pH劑和/或催化劑，其中pH劑為氧化鈣或氫氧化鈣，pH劑與污泥的質(zhì)量比為 1 : 10 15，催化劑為硫酸銅或氧化鐵，催化劑與污泥的質(zhì)量比為1 : 10 20。其它步驟 及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。 本實(shí)施方式的pH劑使污泥的pH達(dá)到7. 5 9. 0。 具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至二不同的是步驟一中研磨得
到粒徑為0. 2 0. 4mm的污泥混合物。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至二相同。 具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至二不同的是步驟一中研磨得
到粒徑為0. 2mm的污泥混合物。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至二相同。 具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至二不同的是步驟一中研磨得
到粒徑為0. 4mm的污泥混合物。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至二相同。 具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至二不同的是步驟一中研磨得
到粒徑為0. 3mm的污泥混合物。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至二相同。 具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至六不同的是步驟二中微波時(shí)
間為17 25min，微波輻射功率2 5kw。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至六相同。 具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至六不同的是步驟二中微波時(shí)
間為15min，微波輻射功率5kw。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至六相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至六不同的是步驟二中微波時(shí)
間為30min，微波輻射功率2kw。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至六相同。 具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至六不同的是步驟二中微波溫
度為960°C ，微波時(shí)間為21nin，微波輻射功率4kw。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至六相同。
具體實(shí)施方式
十一 本實(shí)施方式制取燃料氣體的污泥預(yù)處理方法按照以下步驟進(jìn) 行一、向含水率為75%的污泥污泥中加入微波吸收物質(zhì)攪拌混合，然后放入研磨機(jī)中進(jìn) 行研磨得到粒徑為O. 3mm的污泥混合物，其中，污泥與微波吸收物質(zhì)的質(zhì)量比為8 : l，微波 吸收物質(zhì)為活性炭；二、污泥混合物進(jìn)行微波處理，微波時(shí)間為18min，微波輻射功率4kw， 即實(shí)現(xiàn)了污泥的預(yù)處理。 本實(shí)施方式中所述的污泥為污水廠經(jīng)過壓濾后的脫水污泥。 用紅外測(cè)溫儀進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)溫可知本實(shí)施方式步驟二中微波處理時(shí)污泥混合物的 溫度為960°C。 用本實(shí)施方式的方法處理后的污泥制取燃料氣體( 一氧化碳和氫氣)，燃料氣體 占所得氣體總體積的65. 4%，燃料氣體的產(chǎn)量高，與傳統(tǒng)的熱解污泥相比，燃料氣體的產(chǎn)量 提高了 33%。 本實(shí)施方式預(yù)處理后污泥產(chǎn)氣所需要的時(shí)間在研磨的基礎(chǔ)上縮短了 1/5以上，制 取氣體總收率為46. 2%，是預(yù)處理前的1. 3倍；氣體中一氧化碳和氫氣總量為62. 2%，是預(yù) 處理前的1.5倍。
具體實(shí)施方式
十二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十不同的是還可以向步驟一的污 泥中加入pH齊U，其中pH劑為氧化鈣，pH劑與污泥的質(zhì)量比為1 : 12。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
十相同。 用本實(shí)施方式的方法處理后的污泥制取燃料氣體( 一氧化碳和氫氣)，燃料氣體 占所得氣體總體積的66. 2%，燃料氣體的產(chǎn)量高，與傳統(tǒng)的熱解污泥相比，燃料氣體的產(chǎn)量 提高了 35%。 本實(shí)施方式預(yù)處理后污泥產(chǎn)氣所需要的時(shí)間在未預(yù)處理基礎(chǔ)上縮短了 1/5以上， 制取氣體總收率為47. 6%，是預(yù)處理前的1. 35倍；氣體中一氧化碳和氫氣總量為63. 9%， 是預(yù)處理前的1.5倍。
具體實(shí)施方式
十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十不同的是還可以向步驟一的污 泥中加入催化劑，其中催化劑為硫酸銅，催化劑與污泥的質(zhì)量比為l : 15。其它步驟及參數(shù) 與具體實(shí)施方式
十相同。 用本實(shí)施方式的方法處理后的污泥制取燃料氣體( 一氧化碳和氫氣)，燃料氣體 占所得氣體總體積的67. 2%，燃料氣體的產(chǎn)量高，與傳統(tǒng)的熱解污泥相比，燃料氣體的產(chǎn)量 提高了 38%。 本實(shí)施方式預(yù)處理后污泥產(chǎn)氣所需要的時(shí)間在未預(yù)處理基礎(chǔ)上縮短了 1/5以上， 制取氣體總收率達(dá)到了 47%，是預(yù)處理前的1. 35倍；氣體中一氧化碳和氫氣總量為60%， 是預(yù)處理前的1.5倍。
具體實(shí)施方式
十四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十不同的是還可以向步驟一的污 泥中加入pH劑和催化劑，其中pH劑為氫氧化f丐，pH劑與污泥的質(zhì)量比為l : 13，催化劑為硫酸銅或氧化鐵，催化劑與污泥的質(zhì)量比為i : 12。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
十相 同。 用本實(shí)施方式的方法處理后的污泥制取燃料氣體( 一氧化碳和氫氣)，燃料氣體 占所得氣體總體積的68. 5%，燃料氣體的產(chǎn)量高，與傳統(tǒng)的熱解污泥相比，燃料氣體的產(chǎn)量 提高了 40%。 本實(shí)施方式預(yù)處理后污泥產(chǎn)氣所需要的時(shí)間在未預(yù)處理基礎(chǔ)上縮短了 1/5以上， 制取氣體總收率達(dá)到49% ，是預(yù)處理前的1. 4倍；氣體中一氧化碳和氫氣總量為60% ，是預(yù) 處理前的1.5倍。
權(quán)利要求
一種制取燃料氣體的污泥預(yù)處理方法，其特征在于用于制取燃料氣體的污泥預(yù)處理方法按照以下步驟進(jìn)行一、向含水率為70％～80％的污泥中加入微波吸收物質(zhì)攪拌混合，然后放入研磨機(jī)中進(jìn)行研磨得到粒徑為0.1～0.5mm的污泥混合物，其中，污泥與微波吸收物質(zhì)的質(zhì)量比為5～10∶1，微波吸收物質(zhì)為活性炭、碳化硅、石墨或熱解殘?jiān)欢?、污泥混合物進(jìn)行微波處理，微波時(shí)間為15～30min，微波輻射功率1～20kw，即實(shí)現(xiàn)了污泥的預(yù)處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制取燃料氣體的污泥預(yù)處理方法，其特征在于還可以向 步驟一的污泥中加入pH劑和/或催化劑，其中pH劑為氧化f丐或氫氧化f丐，pH劑與污泥的 質(zhì)量比為l : 10 15，催化劑為硫酸銅或氧化鐵，催化劑與污泥的質(zhì)量比為1 : 10 20。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種制取燃料氣體的污泥預(yù)處理方法，其特征在于步驟 一中研磨得到粒徑為0. 2 0. 4mm的污泥混合物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種制取燃料氣體的污泥預(yù)處理方法，其特征在于步驟 一中研磨得到粒徑為0. 3mm的污泥混合物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種制取燃料氣體的污泥預(yù)處理方法，其特征在于步驟二中 微波溫度為900 100(TC，微波時(shí)間為17 25min，微波輻射功率2 5kw。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種制取燃料氣體的污泥預(yù)處理方法，其特征在于步驟二中 微波時(shí)間為18min，微波輻射功率4kw。
全文摘要
一種制取燃料氣體的污泥預(yù)處理方法，它涉及一種污泥的預(yù)處理方法。本發(fā)明解決了現(xiàn)有制取燃料氣體的污泥的熱解方法存在的成本高及燃料氣體產(chǎn)量低的問題。方法一、對(duì)污泥進(jìn)行研磨處理；二、對(duì)污泥進(jìn)行微波處理，即實(shí)現(xiàn)了污泥的預(yù)處理。本發(fā)明的方法工藝簡(jiǎn)單，耗能低，成本低。用本發(fā)明的預(yù)處理方法處理后的污泥制取燃料氣體(一氧化碳和氫氣)，氣體總收率上升到45％～50％，其中燃料氣體占所得氣體總體積的60％～70％，與傳統(tǒng)的熱解污泥相比，燃料氣體的產(chǎn)量提高了40％左右。
文檔編號(hào)C02F11/10GK101700954SQ20091031127
公開日2010年5月5日 申請(qǐng)日期2009年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月11日
發(fā)明者任正元, 左薇, 田禹, 趙博研 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)