一种利用太阳能热解碳化技术处理污泥的方法_2

文档序号:8353726阅读:来源:国知局
,压力为0.1?16MPa (在这压力范围内,根据工况参数的需要,任意调节控制)。
[0028]步骤(2)中所述的高温进一步优选为600?800°C,所述的中高温进一步优选为350?400°C,高压进一步优选为6?12MPa。
[0029]为解决现有技术中存在的问题,发明人在大量的实践探索中发现,在压力不同的条件下,碳化所需的温度、反应时间也不同,压力越高,碳化所需的温度越低,反应时间越短,如在常压下,碳化需要600°C以上的高温,反应时间需要2小时以上;在6MPa压力条件下,碳化只需要380°C左右的中温,反应时间需要2小时;在12MPa压力条件下,碳化只需要330°C左右的中温,反应时间需要80分钟左右。
[0030]步骤(3)中所述的换热处理为将步骤(2)中产生的尾气的热量供给步骤(I)中干燥处理。
[0031]步骤(3)中经换热处理后分离时分离采用三相分离器进行分离。
[0032]本发明步骤(2)中产生的尾气经过热交换器(给干燥系统提供热量),再进入三相净化分离器,净化得出甲烷、氢气等可燃烧气体,可燃气燃烧给进料干燥系统提供热量或装瓶他用。
[0033]本发明经过上述城市污水产生的污泥的环保高效处理工艺,可得到质量百分含量为10%左右的以中孔为主、微孔为辅的生物炭、质量百分含量为1%左右的焦油及质量百分含量为6%左右的可燃气,其中可燃气包括甲烷、氢气等,剩余的其它部分为水蒸气。
[0034]本发明经过检测发现,本发明获得的生物炭产品(如图1中所示)可使金属离子固化在生物炭的孔隙表面,使污泥生物炭中的重金属的有效态含量非常低,呈现“惰性状态”,因此生物炭中的重金属不容易迀移,也不容易被植物吸收。
[0035]本发明具有以下优点:
[0036](I)污水厂剩余污泥利用太阳能进行干燥深度脱水,实现污泥深度处理减量化:本发明方法利用太阳能供热系统提供给热解碳化炉产生的热量对污泥进行了深度脱水,干燥污泥中含水率达到25 %以下,达到直接卫生填埋的国家环保标准,符合环保部办公厅2010年发布的《关于加强城镇污水处理厂污泥污染防治工作的通知》(环办【2010】157号)中的规定,可以实现污泥深度处理减量化;
[0037](2)实现污泥处理处置无害化:本发明方法由于在高温或中高温条件下实施,能有效杀死病原体及菌落,也不存在病原体及菌落复活等问题,重金属离子被有效固化在生物炭中,不容易迀移和被植物吸收;污泥臭度下降到1°以下;达到污泥安全处理处置环保标准,由于本发明使用的是太阳能清洁能源,在处理处置过程中不会带来二次污染;
[0038](3)实现资源利用化:本发明方法不需要对污泥进行调质,不添加CaO等影响污泥热值的添加剂,生产出的生物炭燃烧值在1800大卡左右,可作为低热值燃料供给火电厂或水泥厂、砖厂等作为燃料替代物,而焦油及甲烷、氢气等可燃气也能产生经济效益,灰分可作为轻质建材的生产原料或制作陶粒,具有广泛的应用前景;
[0039](4)技术优势经济效益明显:本发明方法与常见的污泥处理处置技术,如填埋、焚烧等在经济技术指标方面的对比如下:总的来说,本发明方法能处理各种各样的污水污泥,不受污泥内含物的影响,这也是其它技术所不能比拟的,在建设投资方面,其略高于堆肥和填埋,但是相当于焚烧的一半左右;占地面积最小,仅为填埋的1/10,堆肥的1/6 ;在经营成本方面,由于本发明方法具有盈利的能力,这更不是其它技术所能比拟的;本发明方法的最终产品为10%左右的生物炭(市场价600元/吨),I吨含水率为80%的剩余污泥通过本发明中的工艺得出的产品效益为:产10kg生物炭,价值60元;节约污泥外运填埋成本275元;合计创收价值为335元/吨湿泥;
[0040](5)对处理污泥的全过程具有可控性:本发明中的污泥可以在污水处理厂车间内进行处理,使污泥处理完全独立进行,不受任何外部环境影响,并且能使作为污泥处理责任主体的污水处理厂对污泥处理全过程具备可控能力,避免由于外部处理污泥单位发生的环境污染问题时,负上连带责任,另外,处理污泥设施占地面积小,适合污泥分散处理,避免运输过程中的环境污染问题,节约运输费用,能替代不可再生能源,满足可持续发展的要求,本发明工艺能处理各种各样的污水污泥,不受污泥内含物的影响,这也是其它技术所不能比拟的。
[0041]下面通过【具体实施方式】及附图对本发明作进一步说明。
【附图说明】
[0042]图1是本发明利用太阳能热解碳化技术处理污泥的方法中产生的生物炭;
[0043]图2是本发明实施例1、3、4、5、6、7、8和9中利用太阳能热解碳化技术处理污泥的方法流程图;
[0044]图3是本发明实施例2、10和11中利用太阳能热解碳化技术处理污泥的方法流程图;
[0045]图4是本发明实施例4、10和11中采用的太阳能供热系统的结构示意图;
[0046]图5是图4中的蓄热罐的结构示意图;
[0047]图6是图5中的加热炉的结构示意图;其中1、吸热器;2、太阳能集热器;3、管路;4、蓄热罐;5、熔盐泵;6、伴热装置;7、流量阀;8、加热器;9、加热炉;10、保温层;11、熔盐泵吸液口 ;12、熔盐;13、被加热物体。
【具体实施方式】
[0048]实施例1阳东经济开发区污水处理厂含水率99.7 %的剩余污泥
[0049]如图2中所示,抽取40kg含水率为99.7 %的剩余污泥,经污泥脱水处理设施脱水处理后,将脱水后的泥饼直接进入干燥系统,干燥时间为130分钟,干燥系统的热量来源为热解碳化炉的尾气余温和尾气中的可燃气燃烧产生的热量及自身产生的水蒸气的热量;
[0050]干燥后的污泥进入热解碳化炉(可采用市面上出售的热解碳化炉),开启热解碳化炉系统的吸气机,使炉内气压降至OMPa时,开启太阳能供热系统及队加压系统,其中太阳能供热系统采用传统的太阳能供热系统,其通过传统的太阳能转化为热能、再将热能转化为电能、再将电能转化为热能的供给模式供热,使热解碳化炉内温度控制在380°C,压力控制在6MPa,在密封、无氧、非燃烧状态下进行包括汽化、热解、脱氢、热缩化和碳化的一系列反应120min,得到尾气、焦油和生物炭产品;
[0051]热解碳化炉内产生的尾气再经过热交换器(给进料干燥系统提供热量),再进入三相净化分离器,净化得出甲烷、氢气等可燃烧气体,可燃气装瓶给进料干燥系统提供热量或他用。
[0052]然后开启热解碳化炉,让生物炭自然冷却后装袋利用。
[0053]实施例2阳东经济开发区污水处理厂含水率99.7%的剩余污泥
[0054]如图3所示,抽取40kg含水率为99.7 %的剩余污泥直接进入干燥系统,干燥时间为130分钟,干燥系统的热量来源为热解碳化炉的尾气余温和尾气中的可燃气燃烧产生的热量及自身产生的水蒸气的热量;
[0055]干燥后的污泥进入热解碳化炉,开启热解碳化炉系统的吸气机,炉内气压降至OMPa时,开启太阳能供热系统及队加压系统,其中太阳能供热系统通过传统的太阳能转化为热能、再将热能转化为电能、再将电能转化为热能的供给模式供热,温度控制在330°C,压力控制在12MPa,在密封、无氧、非燃烧状态下进行包括汽化、热解、脱氢、热缩化和碳化的一系列反应80分钟,得到可燃气、焦油和生物炭产品;
[0056]热解碳化炉内产生的尾气再经过热交换器(给进料干燥系统提供热量),再进入三相净化分离器,净化得出甲烷、氢气等可燃烧气体,可燃气装瓶给进料干燥系统提供热量或他用;
[0057]然后开启热解碳化炉,让生物炭自然冷却后装袋利用。
[0058]实施例3阳东经济开发区污水处理厂含水率99.7%的剩余污泥
[0059]如图2中所示,抽取40kg含水率99.7 %的剩余污泥,经过原污泥脱水处理系统得到含水率为65%的泥饼,将脱水后的泥饼放进干燥系统,干燥时间为120分钟,干燥系统的热量来源为热解碳化炉的尾气余温和尾气中的可燃气燃烧产生的热量及自身产生的水蒸气的热量;
[0060]将干燥后的污泥进入热解碳化炉,开启热解碳化炉系统的吸气机,炉内气压降至OMPa时,开启太阳能供热系统及队加压系统,其中太阳能供热系统通过传统的太阳能转化为热能、再将热能转化为电能、再将电能转化为热能的供给模式供热,温度控制在200°C,压力控制在16MPa,在密封、无氧、非燃烧状态下进行包括汽化、热解、脱氢、热缩化和碳化的
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