申请日2020.12.24
公开（公告）日2021.04.16
IPC分类号C10B53/00; C10B57/08; C10B57/12; C10B57/16; C10B57/00; C02F11/00; C02F11/10; C02F11/122
摘要
本发明提供了高温高压污泥生物煤热催化工艺，其运行稳定、能耗低，有利于控制成本，且成品直接能够利用、不会产生二次污染。含水率为65％的脱水污泥从浆料池通过高压输送泵输入到进料前热交换器中，通过介质对脱水污泥进行预热，之后预热的脱水污泥流入到反应釜中，反应釜外部加热，使得脱水污泥内的生物质在催化剂和高温高压的酸性环境下碳化，碳化反应后的脱水污泥进入到后热交换器中进行降温，降温后的脱水污泥输送至压滤机内进行固液分离，将产物的含固率提升至65％～75％，形成生物煤回收利用，通过压滤机获得的脱水浓液进入污水厂生化池进行后续处理。
权利要求书
1.高温高压污泥生物煤热催化工艺，其特征在于：含水率为65％的脱水污泥从浆料池通过高压输送泵输入到进料前热交换器中，通过介质对脱水污泥进行预热，之后预热的脱水污泥流入到反应釜中，反应釜外部加热，使得脱水污泥内的生物质在催化剂和高温高压的酸性环境下碳化，碳化反应后的脱水污泥进入到后热交换器中进行降温，降温后的脱水污泥输送至压滤机内进行固液分离，将产物的含固率提升至65％～75％，形成生物煤回收利用，通过压滤机获得的脱水浓液进入污水厂生化池进行后续处理。
2.如权利要求1所述的高温高压污泥生物煤热催化工艺，其特征在于：所述前热交换器、后热交换器中的介质为串联独立管路，介质通过后热交换器吸热后用于前热交换器对于生物质的预热。
3.如权利要求2所述的高温高压污泥生物煤热催化工艺，其特征在于：所述介质具体为蒸汽或焦油。
4.如权利要求1所述的高温高压污泥生物煤热催化工艺，其特征在于：所述反应釜通过蒸汽或热油从外部加热。
5.如权利要求1所述的高温高压污泥生物煤热催化工艺，其特征在于：生物质在反应釜中的高温设定为180℃～230℃、高压设定为2.0兆帕～3.5兆帕，其碳化时间为2小时～4小时。
6.如权利要求1所述的高温高压污泥生物煤热催化工艺，其特征在于：所述压滤机具体为隔膜板框压滤机，降温后的脱水污泥通过输送泵输送至压滤机内进行固液分离。
7.如权利要求1所述的高温高压污泥生物煤热催化工艺，其特征在于：产生高碳含量和低氮含量的生物煤，成为一种比较清洁的、能量致密的固态化燃料。
8.如权利要求1所述的高温高压污泥生物煤热催化工艺，其特征在于：所述催化剂具体为表面活性剂，用于碳化生物质后制备生物煤材料或生物煤复合材料，实现材料在不同领域的应用。
9.如权利要求1所述的高温高压污泥生物煤热催化工艺，其特征在于：所产生的富含营养元素的生物煤作为土壤调节剂，改良土壤性质，促进植物吸收土壤中的营养物质，修复重金属污染后的土壤。
说明书
高温高压污泥生物煤热催化工艺
技术领域
本发明涉及污泥处理的技术领域，具体为高温高压污泥生物煤热催化工艺。
背景技术
在处理市政污水的过程中会产生大量的污泥，在污泥中往往含有多种重金属元素、有机物以及其他微量元素、病毒等，一旦处理不当就会成为新的污染源。而随着我国城市的快速发展，所产生的市政污泥量也在不断的增加，按照目前通常的污水厂流程设计，污泥脱水后进入处置环节，例如焚烧、填埋、干化等方式。
1、焚烧处理工艺
通过焚烧炉对市政污泥进行焚烧处理是传统的污泥处理工艺，在经过充分燃烧后，污泥中所含的腐殖质、有机质以及病原体等成分将被有效消除。这种处理工艺能够快速有效的减少污泥量，所需要的处理设备相对简单，焚烧后的物质在经过处理检测后也可以进行循环再利用。不过焚烧处理的成本较高，且难以控制焚烧质量，在过程中还可能会形成有毒有害气体，对环境造成二次污染，因此限制了该处理工艺的应用。
2、填埋处理工艺
填埋方式主要包括单独填埋以及混合填埋等，其中混合填埋的应用更为广泛。在对污泥进行混合填埋时，应首先对污泥进行检测，确认其土力学性质能够达到填埋标准，并可以根据污泥的説水率加入适量填充剂。这种处理方法的操作比较简单，能够减少污泥堆积对环境的影响，且处理成本比较低，不过其对填埋场有较高的要求，一旦渗漏会对地下水环境造成严重的破坏。
3、干化处理工艺
市政污水污泥的干化处理工艺主要是利用热能来将污泥中所含水分去除。根据不同的热源可以将干化处理工分成自然干化处理以及热干化处理。其中自然干化处理主要是利用太阳能来为污泥脱水提供热源，而热干化则可以利用燃煤、天然气、以及烟气等不同的热源，并采用直接接触、间接传导或者联合加热等不同的接触方式来实现热媒与污泥之间的接触加热。
在热干化处理中所采用的机械设备主要有带式、转盘或转鼓式、离心式以及旋式干化机等。在对污泥进行干化处理过程中，为了解决粘结问题，可以采取干料返混方式来进行处理，同时要注意对尾气的循环回收利用，以减少能耗，同时要确保尾气排放前必须经过必要的除尘以及氢化处理。
4、消化处理工艺
目前好氧消化工艺在污泥处理中的应用比较广泛，这主要是由于好氧消化工艺不仅能够保证灭菌效果的稳定性，产生物无明显异味，而且其处理设备的维护比较简单，处理成本也相对低。不过该处理工艺需要消耗大量的能源。
综上，现有的污泥处理方式，其都存在各自的弊端，为此急需一种能够新型的污泥处理工艺。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了高温高压污泥生物煤热催化工艺，其运行稳定、能耗低，有利于控制成本，且成品直接能够利用、不会产生二次污染。
高温高压污泥生物煤热催化工艺，其特征在于：含水率为65％的脱水污泥从浆料池通过高压输送泵输入到进料前热交换器中，通过介质对脱水污泥进行预热，之后预热的脱水污泥流入到反应釜中，反应釜外部加热，使得脱水污泥内的生物质在催化剂和高温高压的酸性环境下碳化，碳化反应后的脱水污泥进入到后热交换器中进行降温，降温后的脱水污泥输送至压滤机内进行固液分离，将产物的含固率提升至65％～75％，形成生物煤回收利用，通过压滤机获得的脱水浓液进入污水厂生化池进行后续处理。
其进一步特征在于：
所述前热交换器、后热交换器中的介质为串联独立管路，介质通过后热交换器吸热后用于前热交换器对于生物质的预热，确保能量的重复利用、节约能耗；
所述介质具体为蒸汽或焦油；
所述反应釜通过蒸汽或热油从外部加热；
生物质在反应釜中的高温设定为180℃～230℃、高压设定为2.0兆帕～3.5兆帕，其碳化时间为2小时～4小时；
所述压滤机具体为隔膜板框压滤机，降温后的脱水污泥通过输送泵输送至压滤机内进行固液分离；
产生高碳含量和低氮含量的生物煤，成为一种比较清洁的、能量致密的固态化燃料；
所述催化剂具体为表面活性剂，用于碳化生物质后制备生物煤材料或生物煤复合材料，实现材料在不同领域的应用；
所产生的富含营养元素的生物煤作为土壤调节剂，改良土壤性质，促进植物吸收土壤中的营养物质，修复重金属污染后的土壤。
采用本发明后，将含水率为65％的脱水污泥从浆料池经过前热交换器预热后送入反应釜中加热碳化处理，之后将碳化后的脱水污泥经过冷却后固液分离后形成生物煤输出，脱水浓液进入污水厂生化池进行后续处理，整个工艺过程连续进料、连续出料，且反应速度快、脱水彻底。由于连续进出料，而不采用序批式，其运行稳定、能耗低，从而有利于控制成本；且产生的生物煤能够作为燃料或其他生物复合材料、以及用于修复土壤，成品直接能够利用、不会产生二次污染。
（发明人：潘海龙;张琪;包向明;潘美娟;吴文琴;钱云飞;张小龙;胡海如;瞿俊豪）
