申请日2016.09.05
公开(公告)日2016.12.14
IPC分类号C02F11/14; C02F11/10; C10J3/02
摘要
本发明公开了一种市政污泥深度脱水及泥饼水蒸气气化热解产氢的资源化方法，属于市政污泥脱水与热解利用技术领域，包括以下步骤：在污泥中加入复合调理剂调理提高污泥的脱水性能，得到调理污泥，其中，所述复合调理剂包括氧化试剂和赤泥，将所述调理污泥进行脱水处理，得到含水率为40～65%的深度脱水泥饼;将所述深度脱水泥饼进一步自然干化处理，得含水率为10～60%的干化深度脱水泥饼;将所述干化深度脱水泥饼在保护性气体氛围下进行污泥热解，得到热解气体。该方法使得热解工艺综合能耗低，热解气体产量和品质提高。
摘要附图
权利要求书
1.一种市政污泥深度脱水及泥饼水蒸气气化热解产氢的资源化方法，其特征在于，包括以下步骤：
在污泥中加入复合调理剂调理改善所述污泥的脱水性能，得到调理污泥，其中，所述复合调理剂包括氧化试剂和赤泥;
将所述调理污泥进行脱水处理，得到含水率为40～65%的深度脱水泥饼;
将所述深度脱水泥饼进一步自然干化处理，得含水率为10～60%的干化深度脱水泥饼;
将所述干化深度脱水泥饼在保护性气体氛围下进行污泥热解，得到含氢热解气体。
2.根据权利要求1所述的市政污泥深度脱水及泥饼水蒸气气化热解产氢的资源化方法，其特征在于，所述赤泥为铝土矿生产氧化铝过程中产生的副产物。
3.根据权利要求1所述的市政污泥深度脱水及泥饼水蒸气气化热解产氢的资源化方法，其特征在于，所述氧化试剂包括含有Fe2+的水溶液和双氧水。
4.根据权利要求1所述的市政污泥深度脱水及泥饼水蒸气气化热解产氢的资源化方法，其特征在于，所述赤泥含有铁的氧化物、铝的氧化物、钛的氧化物及其他矿物成分。
5.根据权利要求1所述的市政污泥深度脱水及泥饼水蒸气气化热解产氢的资源化方法，其特征在于，所述赤泥中铁的氧化物质量百分含量为8%～42%，铝的氧化物质量百分含量为12%～15%，钛的氧化物质量百分含量为3%～12%，其他矿物质量百分含量为31%～77%。
6.根据权利要求1所述的市政污泥深度脱水及泥饼水蒸气气化热解产氢的资源化方法，其特征在于，所述复合调理剂中，所述氧化试剂与所述赤泥的质量比为1:1～5。
7.根据权利要求1所述的市政污泥深度脱水及泥饼水蒸气气化热解产氢的资源化方法，其特征在于，所述复合调理剂与所述污泥的质量比为1:5～20。
8.根据权利要求1所述的市政污泥深度脱水及泥饼水蒸气气化热解产氢的资源化方法，其特征在于，所述保护性气体选自氮气、氩气中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的市政污泥深度脱水及泥饼水蒸气气化热解产氢的资源化方法，其特征在于，所述保护性气体的流量为0.1～0.2L/min。
10.根据权利要求1所述的市政污泥深度脱水及泥饼水蒸气气化热解产氢的资源化方法，其特征在于，所述污泥热解的热解温度为700～900℃，热解时间为25～40min。
说明书
市政污泥深度脱水及泥饼水蒸气气化热解产氢的资源化方法
技术领域
本发明属于市政污泥脱水与热解利用技术领域，具体涉及一种市政污泥深度脱水及泥饼水蒸气气化热解产氢的资源化方法。
背景技术
市政污泥是伴随污水处理过程的副产物。污泥的成分非常复杂，由于所处理生活污水的水质状况、处理工艺以及服务区域的不同，各个污水处理厂产生的污泥的组成也相差较大，但其含水率都非常高，排放的剩余污泥含水率一般为99%以上，成为限制污泥后续处理处置的一大因素。同时污泥中有机物含量高，是一种潜在的生物质资源。因此污泥热解技术利用污泥中有机物成分，将污泥中有机组分转化为可燃气体，残留的固态含碳残渣可以作为吸附剂材料，实现资源化及能源转化，是当前研究的热点。
目前，污泥热解技术主要朝气化炉型的开发及产气方面发展。中国专利CN101775315A是从气化炉型的方面开发，提高污泥气化效率。中国专利CN102557361A将加入絮凝剂和酶处理后的污泥浆分层，取沉淀物作为原料，进行气化反应，使含碳物质和超临界水发生气化反应，获得气体燃料,但该专利需要外加水来获得参与热解反应的水蒸气。中国专利CN103396835A在污泥调理过程中加入具有催化活性的含铁氧化剂和钙基调节剂，利用二者之间的协同效应提高气化过程中气体燃料的生成量，但该专利在对污泥破碎前还需对其进行5～30min、45～200℃的热干化，使得热解过程能耗增加。中国专利CN105293857A以含水率为85%的污泥为原料，通过在热解反应器内将污泥热解气态产物与催化剂移动床层逆流接触，生成富氢气体产物。
大部分现有污泥热解气化技术都是以聚丙烯酰胺(PAM)高分子絮凝剂调理得到的含水率80%以上的污泥为原料，在热解前还需经过热干化的步骤，这使得污泥热解过程中的热干化阶段水分蒸发耗能很高，使能量利用率降低。甚至还会出现热解气体的热值无法补偿热干化及热解能耗的困境。此外常采用通过外加催化剂如Ni、白云石等的方法促进污泥热解，但外加催化剂难以在污泥中均匀分布，也难以充分接触，使催化热解的效果大打折扣，也使得热解气体中氢气含量、热解气品质较低。
综上，如何降低市政污泥含水率，降低热解过程中污泥热干化部分的能耗，并提高脱水泥饼热解产气中氢气等高品质可燃气体的比例成为市政污泥脱水处理以及泥饼热解资源化利用的重要关键技术，将污泥深度脱水技术与污泥热解技术进行联用对污泥的无害化处理与处置具有重要意义。
发明内容
基于此，本发明旨在于提供一种提高脱水泥饼热解产气量及气体品质的污泥的处理方法。
一种市政污泥深度脱水及泥饼水蒸气气化热解产氢的资源化方法，包括以下步骤：
在污泥中加入复合调理剂调理改善所述污泥的脱水性能，得到调理污泥，其中，所述复合调理剂包括氧化试剂和赤泥;
将所述调理污泥进行脱水处理，得到含水率为40～65%的深度脱水泥饼;
将所述深度脱水泥饼进一步自然干化处理，得含水率为10～60%的干化深度脱水泥饼;
将所述干化深度脱水泥饼在保护性气体氛围下进行污泥热解，得到含氢热解气体。
在其中一个实施例中，赤泥为铝土矿生产氧化铝过程中产生的副产物。
在其中一个实施例中，氧化试剂包括含有Fe2+的水溶液和双氧水。
在其中一个实施例中，赤泥含有铁的氧化物、铝的氧化物、钛的氧化物及其他矿物。
在其中一个实施例中，赤泥中铁的氧化物质量百分含量为8%～42%，铝的氧化物质量百分含量为12%～15%，钛的氧化物质量百分含量为3%～12%，其他矿物质量百分含量为31%～77%。
在其中一个实施例中，复合调理剂中，氧化试剂与赤泥的质量比为1:1～5。
在其中一个实施例中，复合调理剂与污泥的质量比为1:5～20。
在其中一个实施例中，保护性气体选自氮气、氩气中的至少一种。
在其中一个实施例中，保护性气体的流量为0.1～0.2L/min。
在其中一个实施例中，污泥热解的热解温度为700～900℃，热解时间为25～40min。
上述市政污泥深度脱水及泥饼水蒸气气化热解产氢的资源化方法，首先采用氧化试剂与赤泥组成的复合调理剂对污泥进行调理，污泥的脱水性能得到改善，通过脱水处理大大降低泥饼含水率，再将脱水处理后的泥饼进一步自然干化。在调理阶段加入的赤泥，使得各催化组分均匀分散在污泥泥饼中，催化热解显著，自然干化调控泥饼的含水率能够省去污泥热解前的热干化步骤，节省能耗，并且优化后残留的水分参与后续的热解反应，提高热解产气率，热解气体中氢气含量提高，使得热解气体品质提高。
