[发明专利]一种基于水相养藻的污泥和微藻超临界共快速水热液化制油系统及工艺

说明书

本发明提供了一种基于水相养藻的污泥和微藻超临界共快速水热液化制油系统及工艺，包括原料输运单元、预热反应单元、降温降压单元、产物分离单元、油相提质单元、微藻培育单元；所述微藻培育单元用于培育微藻；所述原料输运单元用于将微藻和污泥进行缓冲、除铁、研磨和均质后输入预热反应单元，经过高频电磁感应加热器后进入超临界快速水热液化反应器，输出水热产物；所述降温降压单元通过有机工质朗肯循环装置回收余热；水热产物经所述产物分离单元离心分离为水相产物、固相产物和油相产物；所述油相产物通过油相提质单元转变为生物燃油。本发明通过快速预热、超临界快速水热和共液化技术提高了污泥和微藻的产油率，实现了水相产物的循环利用。

技术领域

本发明涉及生物质热化学转化领域或污泥处理领域或环保领域，特别涉及一种基于水相养藻的污泥和微藻超临界共快速水热液化制油系统及工艺。

背景技术

污泥是城镇污水处理过程中的副产物，其产量大、增速快、含水率高、水分不易脱除、有机物含量高、存在重金属和难降解的有毒污染物。城市污泥的传统处理方法(填埋、堆肥、焚烧等)存在重金属、NO_x、二噁英等二次污染问题，且都需要对机械脱水污泥进一步干化来降低含水率，高的干化成本导致污泥的处理处置费用可占污水处理厂运行费用的50％以上。

水热液化技术是指在高温和高于水的饱和压力条件下，生物质通过解聚、断键、重排、脱羧等反应转化为油状液态有机小分子的过程，分离产生的液态燃料称之为生物原油。与污泥传统处理技术相比，水热液化技术可以直接处理湿污泥，从而避免高能耗的干化环节，还能将污泥中80wt％以上的重金属固定至固相产物。但是传统水热液化技术存着如下不足：

1)传统水热液化技术都属于亚临界水热液化反应，反应温度在250-350℃，低于水的临界温度(374℃)，反应时间在通常在20min以上，预热时间较长，缓慢加热过程中会发生二次反应，使得传统水热液化技术产油率较低，同时反应时间较长使得传统水热液化反应器长度过长，增加了反应器的造价；

2)污泥水热液化制备生物原油的同时其50％以上的碳、氮、磷等营养元素及少量重金属元素会迁移至水相产物中，这部分水相产物中有机物和氮磷含量较高，无法直接排入城市污水处理系统，处理难度较大；

3)在获得油相产物后，由于其氧含量较高，需进一步加氢提质，消耗大量氢气，提高了生物燃油的制备成本；

4)传统水热液化工艺在处理高含固率原料时容易发生堵塞，连续运行不稳定。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种基于水相养藻的污泥和微藻超临界共快速水热液化制油系统及工艺，可以有效达到污泥的资源化利用，降低环境污染的目的。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种基于水相养藻的污泥和微藻超临界共快速水热液化制油系统，包括原料输运单元、预热反应单元、降温降压单元、产物分离单元、油相提质单元、微藻培育单元；

所述微藻培育单元用于培育微藻；所述原料输运单元包括按照流向依次串联的缓冲池、除铁器、研磨泵、均质罐和隔膜泵，所述微藻和污泥分别输入缓冲池混合，所述原料输运单元用于将混合物除铁、研磨和均质后输入预热反应单元；

所述预热反应单元包括高频电磁感应加热器和超临界快速水热液化反应器，所述高频电磁感应加热器用于预热混合物并输送至超临界快速水热液化反应器，所述超临界快速水热液化反应器通过超临界共快速水热液化反应输出水热产物；

所述降温降压单元用于将水热产物降温降压；所述降温降压单元与产物分离单元连通，所述产物分离单元通过离心分离使水热产物转变为水相产物、固相产物和油相产物；所述油相产物通过所述油相提质单元通过加氢提质转变为生物燃油。