申请日2016.11.01
公开(公告)日2017.02.22
IPC分类号C10B53/02; C10B53/00; C10C5/00; C02F11/10
摘要
本发明涉及污泥热解技术领域，是一种添加生物质的污泥热解方法;按下述步骤进行：第一步，首先将生物质粉碎为粉末，然后将生物质、污泥和催化剂按0.25至4:1:0.02至0.08的质量比混合均匀得混合物;第二步，将混合物置于反应釜中，通入氮气为保护气，按一定的升温程序升温到热解温度为300℃至700℃分别得到固相产物、液相产物和气相产物。本发明公开了一种添加生物质的污泥热解方法，该方法不但有利于促进污泥热解而且提高了产物利用价值，不仅解决了传统污泥处理过程中存在的环境污染问题，而且实现了污泥的减量化、稳定化、无害化和资源化处理目标，并且使农业废弃生物质得到资源化利用，达到变废为宝的目的。
权利要求书
1.一种添加生物质的污泥热解方法，其特征在于按下述步骤进行：第一步，首先将生物质粉碎为粉末，然后将生物质、污泥和催化剂按0.25至4:1:0.02至0.08的质量比混合均匀得混合物;第二步，将混合物置于反应釜中，通入氮气为保护气，按一定的升温程序升温到热解温度为300℃至700℃进行热解，热解时间为30min至180min，热解后分别得到固相产物、液相产物和气相产物，液相产物进入液相产物收集器中，气相产物收集于气袋中;第三步，将第二步得到固相产物后停止加热继续向反应釜中通入氮气冷却至室温，将固相产物研细，得到黑色固体粉末为生物炭，将第二步得到的液相产物在液相产物收集器中静置24小时至48小时后，底层和顶层黑色粘稠状液体为焦油，对上层和中层清液进行过滤静置后得到红褐色液体为木醋液，将第二步得到的气相产物经碱性碳酸氢钠溶液洗气，再用无水氯化钙干燥后得到可燃性气体。
2.根据权利要求1所述的添加生物质的污泥热解方法，其特征在于生物质为花生壳、锯末、玉米杆、玉米芯和稻草中的一种以上。
3.根据权利要求1或2所述的添加生物质的污泥热解方法，其特征在于污泥含水率为75%至85%。
4.根据权利要求1或2或3所述的添加生物质的污泥热解方法，其特征在于催化剂为氢氧化钾或磷酸二氢钾或磷酸或碳酸氢钾或乙酸钾。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的添加生物质的污泥热解方法，其特征在于第二步中通入流量为80mL/min至150mL/min氮气为保护气。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的添加生物质的污泥热解方法，其特征在于第二步中的升温程序为首先以8℃/min 至15℃/min的升温速率从室温升到100℃，恒温2小时至3小时，再以10℃/min 至15℃/min的升温速率从100℃升温到150℃，恒温30分钟，再以7℃/min 至10℃/min的升温速率从150℃升温到300℃至700℃，恒温30min至180min。
7.根据权利要求1所述的添加生物质的污泥热解方法，其特征在于可燃性气体为氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷和丙烯中的一种以上。
8.根据权利要求2所述的添加生物质的污泥热解方法，其特征在于可燃性气体为氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷和丙烯中的一种以上。
9.根据权利要求5所述的添加生物质的污泥热解方法，其特征在于可燃性气体为氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷和丙烯中的一种以上。
10.根据权利要求6所述的添加生物质的污泥热解方法，其特征在于可燃性气体为氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷和丙烯中的一种以上。
说明书
添加生物质的污泥热解方法
技术领域
本发明涉及污泥热解技术领域，是一种添加生物质的污泥热解方法。
背景技术
随着城镇化的加速，城市污水污泥(简称污泥)的产量不断增加，而目前我国的污泥处理形势十分严峻，主要以土地堆填、堆肥和焚烧为主，多数情况下仅实现了污泥的转移，而未能实现污染的无害化、资源化利用，污泥热解是在密封、无氧、非燃烧、高温状态下进行的化学反应过程，通过对污泥进行高温加热，将污泥中有机物转化为水蒸汽、不凝性气体和炭，污泥含有较多的灰分和较少的挥发分，单独热解时往往存在热解不彻底、挥发分不易析出和产物应用性能差等问题，生物质含有纤维素、半纤维素和木质素等成分，具有较好的热解特性，污泥和生物质共热解可以弥补各自单独热解的不足，一定量的生物质的添加不但能够促进污泥的热解而且可以提高热解产物的附加值。现有技术对污泥与生物质共热解进行了研究，但只针对共热解的热解炭粉的吸附性能进行了分析与探究，并未对其产物进行利用。
发明内容
本发明提供了一种添加生物质的污泥热解方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有技术只针对共热解的热解炭粉的吸附性能进行了分析与探究，并未对其产物进行利用的问题。
本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种添加生物质的污泥热解方法，按下述步骤进行：第一步，首先将生物质粉碎为粉末，然后将生物质、污泥和催化剂按0.25至4:1:0.02至0.08的质量比混合均匀得混合物;第二步，将混合物置于反应釜中，通入氮气为保护气，按一定的升温程序升温到热解温度为300℃至700℃进行热解，热解时间为30min至180min，热解后分别得到固相产物、液相产物和气相产物，液相产物进入液相产物收集器中，气相产物收集于气袋中;第三步，将第二步得到固相产物后停止加热继续向反应釜中通入氮气冷却至室温，将固相产物研细，得到黑色固体粉末为生物炭，将第二步得到的液相产物在液相产物收集器中静置24小时至48小时后，底层和顶层黑色粘稠状液体为焦油，对上层和中层清液进行过滤静置后得到红褐色液体为木醋液，将第二步得到的气相产物经碱性碳酸氢钠溶液洗气，再用无水氯化钙干燥后得到可燃性气体。
下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：
上述生物质为花生壳、锯末、玉米杆、玉米芯和稻草中的一种以上。
上述污泥含水率为75%至85%。
上述催化剂为氢氧化钾或磷酸二氢钾或磷酸或碳酸氢钾或乙酸钾。
上述第二步中通入流量为80mL/min至150mL/min氮气为保护气。
上述第二步中的升温程序为首先以8℃/min 至15℃/min的升温速率从室温升到100℃，恒温2小时至3小时，再以10℃/min 至15℃/min的升温速率从100℃升温到150℃，恒温30分钟，再以7℃/min 至10℃/min的升温速率从150℃升温到300℃至700℃，恒温30min至180min。
上述可燃性气体为氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷和丙烯中的一种以上。
本发明公开了一种添加生物质的污泥热解方法，该方法不但有利于促进污泥热解而且提高了产物利用价值，不仅解决了传统污泥处理过程中存在的环境污染问题，而且实现了污泥的减量化、稳定化、无害化和资源化处理目标，并且使农业废弃生物质得到资源化利用，达到变废为宝的目的。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。本发明中所提到各种化学试剂和化学用品如无特殊说明，均为现技术中公知公用的化学试剂和化学用品;本发明中的百分数如没有特殊说明，均为质量百分数;本发明中的溶液若没有特殊说明，均为溶剂为水的水溶液，例如，盐酸溶液即为盐酸水溶液;本发明中的室温为25℃。
