专利名称：微波辐射污泥制生物柴油的方法
技术领域：
本发明属于环境科学技术领域，涉及到固体废弃物污泥的处理方法，特别涉及到微波辐射污泥制生物柴油的方法。
背景技术：
污泥是在污水处理过程中产生的固体沉淀物质，含有大量的水份、无机灰份和有机物挥发物。随着社会经济和城市化的快速发展，我国城市污水处理能力不断增强，产生的污泥量急剧增加。若得不到妥善的处置不仅将占用大量的土地，而且将对环境造成二次污染，成为影响城市环境卫生的一大公害。如何科学、妥善地处理处置污泥已成为城市发展必需解决的关键问题。
在城市污泥的处置与利用方法中，目前主要采用填埋、投海、焚烧和堆肥等实用性方法。然而环境标准的严格化、土地资源的日益紧张及能源紧缺状况的加剧，使传统的污泥处置方法受到了严重挑战。运用循环经济理论，按照“减量化、再利用、资源化”原则，开发污泥资源化处理技术，实现城市污泥的资源化回收利用，是处理污泥最理想的办法与途径。在污泥资源化利用技术中，污泥热解技术作为现有污泥处理技术，特别是污泥焚烧技术的替代技术，以其工艺设备比较简单、能量回收率高、运行成本低、对环境的二次污染小以及其产品如气、油、炭全部可以资源化再利用等特点备受关注。然而传统的热解技术如低温热解技术得到的产品油由于氮、氧含量高，粘度大，若不做任何后加工处理难以作为高品质的燃料油使用。而且在热解前需要对污泥进行干化处理，增加了能量消耗和设备投资。因此，降低现有热解技术的能耗，提高产品油的品位，并进一步降低成本与运行费用是热解技术能够得到全面推广应用必须解决的关键问题。
发明内容
本发明的目的是提供了一种以微波为热源，进行污泥热解制造生物柴油的方法及工艺路线。
本发明的技术方案包括如下步骤(1)污泥的预干燥利用高温气体对城市污泥如活性污泥、消化污泥和市政污泥或工业污泥如油漆污泥、造纸污泥和含油污泥进行热风干燥，除去污泥中的部分水分；
(2)在上述污泥中加入1％～10％的吸波介质如炭或炭化硅，并均匀混合；(3)把加入吸波介质的污泥放入微波反应器中进行微波辐射热解反应；微波频率为2450MHz；微波辐射功率为1kw～100kW，辐照时间为5～25min，温度控制为600～900℃；(4)微波辐射后析出的产物经冷凝，得到不凝性可燃气体和液体产物(5)液体产物经油水分离后，得到燃料油，并经进一步加工处理可得到生物柴油；(6)得到的固体产物焦渣或被引入燃烧炉中与得到的不凝性可燃气体混合燃烧产生高温气体用于污泥的预干燥，或作为吸波介质加入的预干燥污泥中进行微波辐射热解反应，或被进一步活化制成炭质吸附剂。
本发明的效果和益处是本发明把微波能量直接作用污泥，使其发生快速热解，得到的品油组分轻可直接作为生物柴油加以利用。因此，本发明具有快速、高效节能、成本低等技术特点，较好地解决现有污泥热解技术所存在的技术难题，可实现污泥资源化、减量化、无害化处理。
附图是本发明的工艺技术路线示意图。
具体实施例方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式
和实施例。
实施例1分别将城市污泥如活性污泥、消化污泥，工业污泥如油漆污泥、造纸污泥和含油污泥用热风进行预干燥，加入2％的炭，放入微波热解反应装置中。设定功率为2000W，在600-700℃下辐射22min。分别得到气、液、固产物，它们的产物收率如表1所示。
表1.不同污泥微波热解的产物组成与收率
经测试分析得出城市污泥得到的热解油品主要以脂肪族化合物为主，工业污泥得到的热解油品主要以单环结构的芳香族化合物为主；气体产物主要以CO和H2为主。
实施例2分别将城市污泥如活性污泥、消化污泥，工业污泥如油漆污泥、造纸污泥和含油污泥用热风进行预干燥，加入9％的炭，放入微波热解反应装置中。设定功率为10kw，在800-900℃下辐射16min。分别得到气、液、固产物，它们的产物收率如表2所示。表2.不同污泥微波热解的产物组成与收率
经测试分析得出城市污泥得到的热解油品主要以脂肪族化合物为主，工业污泥得到的热解油品主要以单环结构的芳香族化合物为主；气体产物主要以CO和H2为主，并含有一定的烃类气体。
实施例3分别将城市污泥如活性污泥、消化污泥，工业污泥如油漆污泥、造纸污泥和含油污泥用热风进行预干燥，加入6％的炭化硅，放入微波热解反应装置中。设定功率为90kw，在600-700℃下辐射7min。分别得到气、液、固产物，它们的产物收率如表3所示。
表3.不同污泥微波热解的产物组成与收率
经测试分析得出城市污泥得到的热解油品主要以脂肪族化合物为主，工业污泥得到的热解油品主要以单环结构的芳香族化合物为主；气体产物主要以CO和H2为主。
实施例4分别将城市污泥如活性污泥、消化污泥，工业污泥如油漆污泥、造纸污泥和含油污泥用热风进行预干燥，加入10％的污泥焦渣，放入微波热解反应装置中。设定功率为50kw，在700-800℃下辐射12min。分别得到气、液、固产物，它们的产物收率如表4所示。
表4.不同污泥微波热解的产物组成与收率
经测试分析得出城市污泥得到的热解油品主要以脂肪族化合物为主，工业污泥得到的热解油品主要以单环结构的芳香族化合物为主；气体产物主要以CO和H2为主。
实施例5将得到各种污泥焦渣用得到的可燃气体或干燥后的湿气体在活化炉中进行活化制成炭质吸附剂，它们的吸附性能如表5所示。
表5.由同污泥焦渣制成炭质吸附剂的吸附性能
实施例6将得到各种污泥焦渣与得到的可燃气体一起在燃烧炉中燃烧或单独将得到的可燃气体通入燃烧炉中燃烧产生高温气体用于污泥的预干燥，干燥后的污泥其含水量由80％降低到40～60％。脱水率为30～50％。
权利要求
1.一种微波辐射污泥制生物柴油的方法，是以微波为热源，进行污泥热解制造生物柴油的方法，其特征包括以下步骤(1)污泥的预干燥利用高温气体对污泥进行热风干燥，除去污泥中的部分水分；(2)在上述污泥中加入1％～10％的吸波介质，并均匀混合；(3)把加入吸波介质的污泥放入微波反应器中进行微波辐射热解反应；微波频率为2450MHz；微波辐射功率为1kw～100kW，辐照时间为5～25min，温度控制为600～900℃；(4)微波辐射后析出的产物经冷凝，得到不凝性可燃气体和液体产物(5)液体产物经油水分离后，得到燃料油，并经进一步加工处理可得到生物柴油；(6)得到的固体产物焦渣或被引入燃烧炉中与得到的不凝性可燃气体混合燃烧产生高温气体用于污泥的预干燥，或作为吸波介质加入的预干燥污泥中进行微波辐射热解反应，或被进一步活化制成炭质吸附剂。
2.根据权利要求1所述的一种微波辐射污泥制生物柴油的方法，其特征在于污泥为城市污泥如活性污泥、消化污泥和市政污泥或工业污泥如油漆污泥、造纸污泥和含油污泥等的一种。
3.根据权利要求1所述的一种微波辐射污泥制生物柴油的方法，其特征在于吸波介质为炭、炭化硅、氧化钛、氧化铁和污泥焦渣等的一种，它们的加入量为1％～10％(质量％)。
4.根据权利要求1所述的一种微波辐射污泥制生物柴油的方法，其特征在于吸波介质的加入污泥中的方式为在污泥干燥前或在污泥干燥后。
5.根据权利要求1所述的一种微波辐射污泥制生物柴油的方法，其特征在于污泥微波辐射热解反应的工艺操作条件为微波频率2450MHz；微波辐射功率1kw～100kW，辐照时间5～25min，温度控制600～900℃。
6.根据权利要求1所述的一种微波辐射污泥制生物柴油的方法，其特征在于得到的产品气体可作为活化剂使用活化污泥焦渣制备炭质吸附剂，或作为燃料气燃烧产生高温气体用于干燥使污泥。
7.根据权利要求1所述的一种微波辐射污泥制生物柴油的方法，其特征在于得到的产品固体焦渣可被活化制备炭质吸附剂，或作为燃料与可燃气体一起燃烧产生高温气体用于干燥使污泥。
8.根据权利要求1所述的一种微波辐射污泥制生物柴油的方法，其特征在于用于活化污泥焦渣的活化剂是产品可燃气体和干燥后湿气体的一种。
全文摘要
本发明属于环境科学技术领域，涉及到固体废弃物污泥的处理方法，特别涉及到微波辐射污泥制生物柴油的方法。其特征在于把微波能量直接作用污泥，使其发生快速热解，得到的品油组分轻可直接作为生物柴油加以利用。本发明的效果和益处是微波热解过程具有快速、高效节能、成本低等技术特点，较好地解决现有污泥热解技术所存在的技术难题，可实现污泥资源化、减量化、无害化处理。
文档编号C02F11/00GK1850943SQ200610200510
公开日2006年10月25日 申请日期2006年6月2日 优先权日2006年6月2日
发明者王同华, 潭瑞淀, 潘艳秋, 贺新展 申请人:大连理工大学