[发明专利]一种污泥与生物质共热解制备可燃气体的方法

说明书

本发明涉及一种污泥与生物质共热解制备可燃气体的方法，属于环保和能源领域。将城市污泥干燥，将干燥后的城市污泥与生物质分别粉碎；将粉碎后的城市污泥与生物质混合，生物质在混合物中的质量比例为20‑80%；将混合物置于反应器中于700‑900℃下热解，产生的气体作为可燃气体使用。污泥中掺入木粉后促进了焦油的催化裂解，共热解产物焦油的产率降低，气体产率增高。尤其是在900°C，木粉掺混比为20%时，可燃性气体体积百分数得到了明显提高，比理论计算值高20.47%，气体热值提高了47.02%。

技术领域

本发明涉及一种污泥与生物质共热解制备可燃气体的方法，属于环保和能源领域。

背景技术

随着我国城镇化和污水处理水平的不断提高，污水污泥的产量也急剧增加，污水处理厂每处理一万吨污水就会产生5－10吨污泥，如何将大量污泥快速减量、无害资源化处理是这一领域研究发展热点，污泥是污水处理过程所产生的固体沉淀物质，具有资源化利用潜力，同时由于污泥中含有大量的挥发性有机物、携带大量的细菌病毒、寄生虫卵等微生物、重金属含量也较高，导致城市污泥容易霉变发臭、滋生病菌，大量的污泥如果得不到妥善处理，会对水体、土壤和大气造成极大的危害，严重影响了人类的可持续发展和生态文明的建设，常用的污泥处置方式包括焚烧、填埋、堆肥土地利用等，而污泥焚烧会产生二恶英；填埋占用大量的土地资源的同时，容易造成重金属等二次污染问题，因而限制了其大规模应用。

热解为污泥处理的一大热点，即将污泥在惰性气氛下加热，促进有机物分解，减少体积，将有害物质和重金属固定在残炭中，同时有机质转化为可燃性气体。但是污泥挥发分含量低、灰分高、热值低，其产生的能量不足以供其自身热解。作为农业残留物，木粉等生物质与污水污泥不同，无论是基本成分还是化学成分。生物质具有较高比例的氢和炭含量，以及极低的灰分含量，使得其热值比污水污泥高。生物质与污泥混合能够提供热量促进污泥的热解，同时可利用污泥中所含的重金属元素对生物质热解产生的焦油催化裂解，通过二者协同热解，减少污染的排放，提高气体的热值，达到快速处理污泥的同时将其资源化。

现有研究普遍认为，升高温度有助于促进污泥与生物质共热解协同效应的发生。但是反应器类型、燃料类型、升温速率等热解条件不同，污泥与生物质协同热解过程中产生的协同效应也不同，尤其是温度和混合比例对共热解的影响更大。污泥和生物质混合热解的最佳条件还没有统一结论，需要进一步研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种污泥与生物质共热解制备可燃气体的方法。

本发明所提供的技术方案，包括如下步骤。

1)将城市污泥干燥，将干燥后的城市污泥与1-10mm的生物质混合，生物质在混合物中的质量比例为20-80％；

2)将混合物后物料置于热解反应器中隔绝空气于700-900℃下热解，产生的气体作为可燃气体使用。

进一步优选地，所述的生物质为木粉。

所述的反应器为固定床反应器。

所述的生物质在混合物中的比例为20％。所述热解温度为900℃。

所述产生的气体包含氢气，甲烷，一氧化碳和二氧化碳。

本发明研究城市污泥(MS)与木粉(WP)在实验室规模的固定床反应器中的共热解性能。本发明方法具有如下效果：

(1)向污泥中掺入木粉可以弥补污泥中挥发物含量低的缺点，使混合物的热质量损失率得到明显提高，同时木粉的加入促进污泥在低温条件下热解，推断二者共同热解时有协同效应的产生。

(2)污泥中掺入木粉后促进了焦油的催化裂解，共热解产物焦油的产率降低，气体产率增高。尤其是在900℃，木粉掺混比为20％时，可燃性气体体积百分数得到了明显提高，比理论计算值高20.47％，气体热值提高了47.02％。这些结果进一步证明了污泥与木粉共热解会发生协同效应。