[发明专利]一种降低污泥水热液化生物油中多环芳烃浓度的方法

说明书

本发明公开了一种降低污泥水热液化生物油中多环芳烃浓度的方法，包括步骤如下：(1)将新鲜污泥放置于微波化学反应炉中，预加热；(2)至高温高压反应釜中，密封，通入N₂，在常压下加热进行水热液化处理；(3)冷却至室温，排空气体后，取出混合物，固液分离，得到液体产物；(4)用二氯甲烷萃取获得油相组分，蒸发，分离得到生物油。本发明利用微波能具有高穿透性、加热均匀、加热效率高等优点，在相同输出功率下，微波可以在极短的时间内加热，再转移至高温高压反应釜内，能低；微波具有高穿透性，可将污泥内部的难以低温裂解的有机物转化为易于低温裂解的小分子物质，降低水热液化生物油中的多环芳烃浓度，提升生物油品质。

技术领域

本发明涉及涉及生物油的制备领域，具体涉及一种降低污泥水热液化生物油中多环芳烃浓度的方法。

背景技术

污泥是污水处理过程中产生的一种不可避免的副产物。截至2017年底，中国全国年产生的污泥总量已经超过4000万吨，并且呈现逐年递增的趋势，预计到2020年，中国全国年污泥产量将达到6000万吨。污泥被世界水环境组织称为“生物固体”，其成分非常复杂，通常包括有机物(脂质、糖类、蛋白质、纤维素等)、重金属(Pb、Cr、Cd，Ni、Cu等)、病原体和无机矿物(CaO、SiO₂等)等；但污泥中的含有大量的有机物(50％-80％)，具有极高的资源化利用价值。

现在，污泥的热化学处理作为高效的稳定化、减量化、无害化和资源化处理方式得到了广泛认可，热化学处理能有效的解决传统的污泥处理方式带来的问题，并将污泥中的有机物进行资源回收，形成可利用的能源。

亚临界水技术因其绿色、无污染、运行相对易控，成本相对低等特点，逐渐受到污泥水热液化制备生物油领域的关注。亚临界水为在100℃到374℃之间，在外加压力的条件下仍然保持液态的水。水在亚临界的条件下，氢离子和氢氧根离子浓度的升高，使得水既可充当溶剂，也可以酸/碱催化剂的形式或反应物参与化学反应，同时由于高温高压的作用使得化学反应速率提高。

多环芳烃是污泥水热液化生物油中常见的组分，其在常温条件下通常为无色固体(少量呈淡黄色和深黄色晶体)，大部分不溶于水，(对于生物)具有强烈的致癌、致畸、致突变作用，而且还具有生物累积作用。因此污泥水热液化生物油中高含量的多环芳烃限制了其在后期的应用。

微波加热技术具有加热均匀、热效率高、可选择性加热有机质的优点。微波污泥热解产生的油类中含氮化合物较传统方法少得多，可进一步提升生物油的品质。

因此亟需开发一种技术以降低污泥液化生物油中的多环芳烃浓度，以获得高品质的生物油，实现污泥真正的能源化利用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种化学反应速率提高、生物油的品质好的一种降低污泥水热液化生物油中多环芳烃浓度的方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种降低污泥水热液化生物油中多环芳烃浓度的方法，包括步骤如下：

(1)将新鲜污泥放置于微波化学反应炉中，预加热；

(2)将预加热后的污泥转移至高温高压反应釜中，密封所述反应釜并通入N₂以排尽所述反应釜内空气，在常压下加热进行水热液化处理；

(3)停止加热所述反应釜，自然冷却至室温，排空所述反应釜内气体后，打开所述反应釜，取出混合物，固液分离，得到液体产物；

(4)将步骤(3)获得的液体产物采用二氯甲烷萃取获得油相组分，并将油相组分转入旋转蒸发仪中，分离得到生物油。

步骤(1)中预加热的微波功率为150-600W，预加热的时间为5-30min。

步骤(1)中预加热的微波功率为360W，预加热的时间为20min。