[发明专利]一种利用污泥热化学反应制氢的方法

说明书

一种利用污泥热化学反应制氢的方法，将粉碎的干污泥与氢氧化钠固体放到氧化铝瓷舟中，机械搅拌，使两者混合均匀；将氧化铝瓷舟放入管式炉中，通入并充满氮气，管式炉的出口连接有冷凝装置；开始反应，在反应过程中持续通入氮气，提供惰性热解气氛；设定管式炉升温程序并启动管式炉，到达终温后保持一定时间；反应过程中从冷凝装置后面收集气体，本发明还提供了一种利用污泥热化学反应制氢的系统，包括管式炉，管式炉的出口连接冷凝装置，冷凝装置的气体出口通过三通阀门连接气体收集袋和带有微型气相色谱分析结果输出显示屏的微型气相色谱分析仪器，本发明具有原材料易于获得，制氢过程时间短，操作简单，高温热解条件下有效吸收温室气体的优点。

技术领域

本发明属于环境保护与资源综合利用技术领域，涉及一种利用污泥热化学反应制氢的方法与系统，特别涉及一种利用污泥在热解条件下与氢氧化钠发生反应生产氢气的方法。

背景技术

随着社会和经济的高速发展，人类生活水平的不断提高，在使用更多资源的同时也产生了更多的固体废物，污泥就是其中具有代表性的一类固体废物，由于污泥具有含水率高，有机物含量高，容易腐化发臭的特点，已经成为固体废物中处理处置的一大难题。

污泥处理处置方法有填埋、堆肥和焚烧等。填埋的方式虽然操作简便，处理成本低，技术成熟，但是占用大量的土地资源使其无法满足垃圾减量化、资源化的要求，并且对于目前市场上大量存在的不符合环境标准的填埋也使其无法满足无害化的要求。堆肥的方式运行管理简单，降解程度高，但是处理过程占地面积大，土地利用率不高。焚烧的方式使污泥再过量空气存在的条件下发生氧化分解，可以很好的实现减量化，但是处理费用较高并且产物中会有大量有害气体与重金属粉尘。对污泥进行惰性气氛下的热化学处理是近期比较受欢迎的一种处理处置手段，在对污泥进行热化学处理不仅可以处置废物，与此同时还可以回收能源，而能源的重要性不言自明。

能源对于经济的发展是至关重要的，在过去的几十年里，人类长期依赖于化石能源，导致化石能源储量急剧下降。除此之外，化石能源的使用对环境所造成的破坏日益严重。所以，寻找一种可再生、清洁无污染的替代能源十分必要。氢气作为具备高热值、可循环、燃烧迅速、燃烧性能好、无毒、产物无污染等优点的清洁能源，是最理想的替代能源之一。利用污泥生产氢能，就可以在处理污泥这一危险废物的同时产生清洁能源，是一件一举两得的事情。

近年来，热处理方法是处理污泥的一种行之有效的方法，且污泥经过这种方法的处理后，可以达到无害化的效果，污泥中的重金属可以被固定在热处理后的生物炭中，并且可以从热处理过程中回收能源。在热处理污泥的工艺流程中，其中最关键的步骤之一就是寻求高效的反应物与污泥进行热化学反应。

现在,在生物质废物热化学处理中，氢氧化钠是近年来被提出来具有与生物质废物进行热反应后发挥产氢潜能的一种物质。一方面，氢氧化钠可以促进污泥在热处理过程中产生氢气；另一方面，氢氧化钠可以把热处理过程中产生的二氧化碳吸收掉，减少温室气体的排放，对阻碍全球变暖起到了一定的效果。氢氧化钠作为反应原料可直接从市场上获得，不需要进行任何的预处理即可进行反应，大大简化了反应的操作步骤。

刘俊新等在专利(专利号为CN1618980A)提到一种利用污水厂剩余污泥厌氧发酵制氢的方法和装置，需将活性污泥先用碱调节pH为12.0～13.0后搅拌12～24小时，并且在连续泵入厌氧发酵产氢反应器中，污泥停留时间为12～24小时，这些步骤都使得污泥制氢过程的时间很长。而专利CN101041831公开的一种活性污泥制氢的方法，需要先在20KHz频率下超声波预处理，再调节pH，调节温度，充入氮气，最后慢速搅拌，避光反应10-30小时，这个制氢过程不仅耗时长，一系列的操作也增加了制氢的复杂程度。综上所述，现存利用污泥产氢的方法中主要存在以下两点问题：

(1)制氢过程耗时长；

(2)实际操作流程复杂。

发明内容