[发明专利]污泥处理方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种污泥处理方法及其应用，具体而言，涉及包括将污泥在一定温度和压力的条件下进行液化而制备油品的污泥处理方法、及该方法在污泥处理的应用。

背景技术

近年来，我国市政污泥的产生量不断加大，根据《关于全国城镇污水处理设施2010年第四季度建设和运行情况的通报》，截止2010年底，我国城镇污水处理量达343亿立方米，污水处理过程中产生的污泥量也大幅度增加。2010年全国污泥生产量约为2199万吨，每天产生污泥6.02万吨。按照目前的发展速度，到2015年年末，我国污泥年产量至少将到达2615万吨，日产污泥约7.2万吨。污泥的减量化处理和合理利用已经是十分严重的问题。

通常，市政污泥未经处理前含水量高达99％，经过压滤等干化处理后含水量约为80％，且含有重金属(如Co、Pb、Ni等)。污泥的有机成分中含有大量的蛋白质、脂肪、矿物油、洗涤剂、腐殖质、细菌以及细菌的各级代谢产物，其中也包含了寄生虫或卵、微生物、一些工业用高分子材料的残渣、废油漆、各种有机溶剂的残余、有机物的焦或者是不完全分解物。

污泥的一般处理方法是填埋和焚烧，存在诸多问题。例如，传统的污泥焚烧处理方案，大都是先将污泥收集和脱水干燥处理后再加入大量的可燃物引燃，放入焚烧炉中进行焚烧。这种焚烧方式一方面因污泥热值较低，且水分含量大，致使炉膛温度低，燃烧不充分可回收的热量也少，所以通常还与煤、石油焦等热值更高的燃料掺混燃烧，燃烧后还会有较多燃烧不充分的固体残渣，同时尾气当中含有大量硫氧化物、氮氧化物以及二噁英类有毒有害气体，对大气、人体健康均产生不良影响。

后来人们开发了污泥气化的方法，将有机质转化为H₂、CH₄、CO、CO₂等气体，进一步分离可得化工原料。

在中国专利申请CN1405103A中，公开了一种污泥的处理方法，其主要采用的技术为将在传统的污泥处理工艺中的化学氧化替换为湿式氧化，目的在于将污泥中的有机质氧化为CO₂、N₂或氮氧化物，使脱水性能大大改善、同时还可以除去有机物的毒性。但没有实现有机质的有效利用。

在中国专利申请CN101705105A中，公开了一种生物质液化油及其制备方法，其公开内容是将污泥热解、得到生物质液化油的方法。该方法主要是采用高温将污泥热解、由此而得到生物质液化油，但在该方法中采用的是常压，因此污泥中的有机物质的利用率极其低，并且操作过程需要在还原性气氛或惰性气氛中进行，增加了运行成本和操作难度。另外，其工艺的停留时间长，单位时间的处理能力低。

因此，目前迫切需要一种将污泥中的有机物质转化成油品而进行更充分地有效利用、同时能耗比较小的方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的发明人进行了深入研究，结果发现，通过将污泥在特定的温度和压力下使其进行反应，可将污泥中的有机物质制备成油品，油品收率高，从而不仅减少了污泥的量，而且还充分地将污泥中的有机物质进行充分再利用，实现了废物的资源化利用。此外，本发明的优势还在于反应时间非常短，且工艺过程不需要还原性气氛或惰性气氛保护、同时本发明的方法的能耗比较小，有利于在工业上的应用，由此达到了本申请发明所要实现的目的。

众所周知，物质可以固态、液态、气态和超临界状态等状态存在，物质所处的状态取决于它的温度、压力、密度、组成等状态参数。当物质的温度和压力同时高于其临界温度和临界压力时，则称其处于超临界状态。超临界状态不同于气态和液态，它具有特殊的物理化学性质。超临界水是超临界流体的一种。当温度高于374.1℃，压力高于22.12MPa时(本文所述压力均为绝对压力，下同)，水处于超临界状态，其性质发生了很大的改变。例如，在非超临界状态下，碱金属或碱土金属氢氧化物或碱金属或碱土金属碳酸盐在水中通常具有良好的溶解性，但在接近超临界态和超临界状态的水中，它们的溶解度将急剧降低，以致于能从其水溶液中析出来，盐在超临界中的溶解度大大降低。此外，超临界状态下水的介电常数降低，极性减弱，这使得它更接近于有机物，因此对有机质具有良好的溶解作用，同时它也具有优异的传质能力，是一种理想的反应介质。