[发明专利]一种基于微波诱导定向加热技术热解污泥制炭的方法

说明书

本发明涉及一种基于微波诱导定向加热技术热解污泥制炭的方法，涉及市政污泥资源化利用技术领域。所述方法包括如下步骤：1)将污泥干燥后粉碎，然后送入热解炉中进行初级热解，得到半程热解污泥；2)对步骤2)中的半程热解污泥进行微波诱导热解，冷却后得污泥炭。本发明先通过初级热解获得微波强化吸收和高性能的半程热解污泥，再利用基体的高能位点原位热解强化和玻璃化固化重金属，达到低能耗制备高性能污泥炭的目的，从而在不添加其他额外的物理/化学活化添加剂的基础上，同时实现了污泥中重金属的安全固化和污泥制炭节能高效制备。

技术领域

本发明涉及市政污泥资源化利用技术领域，具体涉及一种基于微波诱导定向加热的协同热解原理热解污泥制炭的方法。

背景技术

市政污泥是污水处理的产物，其成分复杂、产量大，具有资源与污染的双重属性。污泥含有有机质及氮、磷等资源，却又浓缩了污水中约50-80％的重金属、大量多种寄生虫与病原体等污染物。随着我国城镇化及污水处理标准的逐渐提高，2016年我国产出的市政污泥(含水率约80％)即达2300万吨～4500万吨。因此对巨量且逐年递增的市政污泥进行安全环保、经济高效地处置，是我国在城市发展中所面临的重要能源与环境问题，也是难题。

当前，国内外对污泥的传统处理处置技术主要有厌氧消化、填埋、堆肥和焚烧，但均存在一定的局限。已有污泥处置技术中，重金属等污染物有效管控、降低成本和产物增值没有很好解决，因此更加绿色、高效且产品具有高附加值的增值利用途径有待开发。

污泥热解炭化技术，因有害气体排放少、能量可回收、热解炭产物可利用等特点，近年来受到越来越多关注。特别是污泥高温热解炭具有玻璃化固化重金属、固碳减少温室气体排放及稳定性好等特点，可作为廉价吸附剂、土壤改良剂，而逐步成为研究热点。但为实现以玻璃化方式稳定固化重金属，污泥常规高温直接炭化存在耗时耗能、重金属易挥发等问题。在降低能耗获得更高性能热解炭的探索方法中，物理/化学活化与掺混生物质共热解的方法对改善炭品质有一定效果，但大量添加剂不仅增大工艺系统的复杂程度与能耗，也可能强化重金属的污染问题。

因微波加热的选择性、快速性、整体性优势，利用微波热解污泥可明显快速提高重金属固化的安全性及炭品质，且具备节能潜力而备受关注。但污泥是弱吸波介质，湿污泥消耗高品质的微波能用于低效率干燥，干污泥直接在微波场中很难短时达到高温。但是添加强吸波剂又存在与热解炭分离能耗成本高、不分离则因循环利用污泥炭中玻璃体的粉末化而增大重金属二次污染的风险等原因，阻碍其未来的连续化大规模工业生产，因此相关工作多停留于研究阶段。

综上可见，在安全固化重金属的基础上，同时节能高效地制备污泥炭，才有助于实现污泥的高附加值资源化利用，但现有污泥炭化存在以下困难：1)为减少污泥中的重金属挥发需要缩短热解时间，而要以玻璃化方式稳定固化重金属，又需要适当延长高温热解时间，同时还要提升炭品质，仅利用常规热解难以在低能耗下高效实现。2)微波热解虽可快速加热，但必须额外添加强吸波介质，否则不能短时升高温并难保证重金属的安全固化。因此，亟需一种在安全固化重金属的基础上，能够节能高效地利用污泥制炭的工艺。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种基于微波诱导定向加热技术热解污泥制炭的方法，本发明先通过常规初级热解获得微波强化吸收和高性能热解炭的基体(半程热解污泥)，再利用基体的高能位点原位热解强化和玻璃化固化重金属，达到低能耗制备高性能污泥炭地目的，从而在不添加其他任何额外的物理/化学活化添加剂的基础上，同时实现了污泥中重金属的安全固化和污泥制炭节能高效制备。

本发明第一目的是提供一种基于微波诱导定向加热技术热解污泥制炭的方法。

本发明第二目的是提供基于微波诱导定向加热技术热解污泥制炭的方法的应用。

为实现上述发明目的，具体的，本发明公开了下述技术方案：

首先，本发明提供一种基于微波诱导定向加热技术热解污泥制炭的方法，包括如下步骤：