[发明专利]一种制取燃料气体的污泥预处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种污泥的预处理方法，特别是固体废弃物污泥的高效资源化利用，属于微波辐射技术及环境科学技术领域。

背景技术

污泥是污水处理厂对污水进行处理过程中产生的沉淀物质以及污水表面漂出的浮沫所得的残渣。简单的讲，它是一种界于无机与有机之间的半固体废弃物，是一种成分非常复杂的潜在危险物质，在我国实行二级处理的城市污水厂污泥中，90％多来源于初沉污泥和剩余污泥。现有通过热解污泥的方法，以实现污泥的再利用，例如将污泥进行热解处理后，制取得到燃料气体(一氧化碳和氢气)，以满足日常的生产生活的需要。传统的污泥热解技术，主要是集中在低温热解污泥，其外部加热污泥的方式，使得在加热过程中，有不少热量的浪费，成本较高，并且升温过程比较慢，得到的产物主要是重质油和少量气体，燃料气体的产量较低。

发明内容

本发明为了解决现有制取燃料气体的污泥的热解方法存在的成本高及燃料气体产量低的问题，而提供了一种制取燃料气体的污泥预处理方法。

制取燃料气体的污泥预处理方法按照以下步骤进行：一、向含水率为70％～80％的污泥污泥中加入微波吸收物质搅拌混合，然后放入研磨机中进行研磨得到粒径为0.2～0.4mm的污泥混合物，其中，污泥与微波吸收物质的质量比为5～10∶1，微波吸收物质为活性炭、碳化硅、石墨或热解残渣；二、污泥混合物进行微波处理，微波温度为900～1000℃，微波时间为15～30min，微波辐射功率1～20kw，即实现了污泥的预处理。

本发明方法还可以向步骤一的污泥中加入pH剂和/或催化剂，其中pH剂为氧化钙或氢氧化钙，pH剂与污泥的质量比为1∶10～15，催化剂为硫酸铜或氧化铁，化剂与污泥的质量比为1∶10～20。

本发明方法向污泥中加入适当的微波吸收物质以改变污泥的粒径，还可以加入PH剂以改变污泥的PH值，或者加入催化剂以强化预处理，再用微波热解污泥，以制取燃料气体；本发明中研磨降低了污泥的粒径，极大的降低了热解的温度，还降低了热解气体受到粒径尺寸带来的扩散阻力，使得本发明得到污泥产气更快，热解效率也更高；污泥中有机质的热解转化率与热解终温呈正比，热解固体剩余物(热解灰)与热解终温呈反比，本发明方法中加入了微波能吸收物质，可以使污泥在短时间内达到反应所需的高温(900℃以上)，提高了污泥中有机质的热解转化率，减少了热解固体剩余物，从而可以提高燃料气体的产量；本发明中添加催化剂可以降低污泥的初始裂解温度，增加气体产量以及气体中一氧化碳和氢气的比例。

本发明的方法工艺简单，耗能低，成本低；本发明得到污泥经冷凝后得到液体产物、大量非冷凝性气体和热解残渣，液体产物通过油水分离获得油，进一步加工可作燃料利用，非冷凝性气体则可进一步处理，然后既可用作燃料气，也可作为化工原料，热解残渣，可以进一步制取作为吸附剂，也可用作其他燃烧原料，用本发明方法处理后的污泥制取燃料气体(一氧化碳和氢气)，气体总收率达到了45％～50％，其中燃料气体占所得气体总体积的60％～70％，与传统的热解污泥相比，燃料气体的产量提高了40％左右。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式制取燃料气体的污泥预处理方法按照以下步骤进行：一、向含水率为70％～80％的污泥污泥中加入微波吸收物质搅拌混合，然后放入研磨机中进行研磨得到粒径为0.2～0.4mm的污泥混合物，其中，污泥与微波吸收物质的质量比为5～10∶1，微波吸收物质为活性炭、碳化硅、石墨或热解残渣；二、污泥混合物进行微波处理，微波时间为15～30min，微波辐射功率1～20kw，即实现了污泥的预处理。

本实施方式中所述的污泥为污水厂经过压滤后的脱水污泥。

用红外测温仪可实时测温知本实施方式步骤二中微波处理时污泥混合物的温度为900～1000℃。

用本实施方式的预处理方法处理后的污泥制取燃料气体(一氧化碳和氢气)，气体总收率达到了45％～50％，燃料气体占所得气体总体积的60％～70％，燃料气体的产量高，与传统的热解污泥相比，燃料气体的产量提高了30％～40％。

本实施方式预处理后污泥产气所需要的时间在未预处理基础上缩短了1/5以上，制取气体总收率超过46％，是预处理前的1.3倍以上；气体中一氧化碳和氢气总量为60～70％，是预处理前的1.5倍以上。