利用污泥制备吸附材料的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了利用污泥制备吸附材料的系统和方法，系统包括：水热反应装置，所述水热反应装置具有污泥入口、高温水蒸气入口、水热污泥出口和水热后水蒸气出口；压滤装置，所述压滤装置具有水热污泥入口、滤液出口和压滤污泥出口，所述水热污泥入口与所述水热污泥出口相连；热解装置，所述热解装置具有压滤污泥入口、热风入口、热解碳出口、热解油气出口和换热后热风出口，所述压滤污泥入口与所述压滤污泥出口相连；热解碳活化装置，所述热解碳活化装置具有热解碳入口、活化剂入口、活化后气体出口和吸附材料出口，所述热解碳入口与所述热解碳出口相连。采用该系统不仅可以实现污泥的资源化利用，而且可以制备得到高品质的吸附材料。

Systems and Methods for Preparing Adsorbent Materials from Sludge

The invention discloses a system and a system for preparing adsorbent material by sludge, which includes a hydrothermal reaction device, which has sludge inlet, high temperature steam inlet, hydrothermal sludge outlet and water vapor outlet after hydrothermal treatment; a pressure filter device, which has hydrothermal sludge inlet, filtrate outlet and pressure filter sludge outlet, and a hydrothermal sludge inlet and a pressure filter sludge outlet. The hydrothermal sludge outlet is connected; the pyrolysis device has a pressure filter sludge inlet, a hot air inlet, a pyrolysis carbon outlet, a pyrolysis oil and gas outlet and a hot air outlet after heat transfer, and the pressure filter sludge inlet is connected with the pressure filter sludge outlet; the pyrolysis carbon activation device has a pyrolysis carbon inlet, an activator inlet, an activated gas outlet and an adsorption. The accessory material outlet, the pyrolytic carbon inlet and the pyrolytic carbon outlet are connected. The system can not only realize the resource utilization of sludge, but also prepare high quality adsorbent materials.

【技术实现步骤摘要】
利用污泥制备吸附材料的系统和方法
本专利技术属于化工领域，具体涉及一种利用污泥制备吸附材料的系统和方法。
技术介绍
随着我国社会经济的发展以及环保意识的逐渐增强，活性炭吸附技术越来越受到重视，比如：活性炭除甲醛技术、活性炭吸附二噁英技术、活性炭吸附重金属技术等。但传统的活性炭材料由于生产工艺和材料本身的局限，通常吸附能力有限，而高品质的活性炭一般需要大量的活化剂，成本较高，且在生产过程中极易造成设备的腐蚀及二次污染。因此，开发高性能、低成本的类活性炭材料具有重要的意义。污泥作为市政污泥的废弃物，如何安全处置已成为环保领域关注的重点。目前主要的处理方式为填埋、堆肥、焚烧等。填埋技术相对简单，成本较低，但是需要占用大量的土地资源、污染地下水；堆肥市场不乐观；污泥焚烧可实现污泥的减量化和资源化利用，但成本高、存在二次污染，并产生二噁英等高致癌性气体，大规模发展受到阻碍。热解碳化可全部杀死污泥中的病毒有害物质，实现最大减量化，并稳定污泥中的重金属，是一种较彻底处理污泥的方法。重要的是，热解碳化产生的热解炭具有较多的微孔，比表面积相对较大，有类活性炭的性质。但就目前的研究结果发现，直接碳化所得的热解炭比表面积相对较小，吸附性能较普通活性炭差。因此，利用污泥制备高品质吸附材料的技术有待研究。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种利用污泥制备吸附材料的系统和方法，采用该系统不仅可以实现污泥的资源化利用，而且可以制备得到高品质的吸附材料。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种利用污泥制备吸附材料的系统。根据本专利技术的实施例，所述系统包括：水热反应装置，所述水热反应装置具有污泥入口、高温水蒸气入口、水热污泥出口和水热后水蒸气出口；压滤装置，所述压滤装置具有水热污泥入口、滤液出口和压滤污泥出口，所述水热污泥入口与所述水热污泥出口相连；热解装置，所述热解装置具有压滤污泥入口、热风入口、热解碳出口、热解油气出口和换热后热风出口，所述压滤污泥入口与所述压滤污泥出口相连；热解碳活化装置，所述热解碳活化装置具有热解碳入口、活化剂入口、活化后气体出口和吸附材料出口，所述热解碳入口与所述热解碳出口相连。根据本专利技术实施例的利用污泥制备吸附材料的系统通过将污泥供给至水热反应装置中与高温水蒸气接触进行水热处理，实现污泥的破壁，在提高污泥脱水性能的同时，实现污泥结构的重排，解决现有污泥干化热解技术中存在的脱水困难、热解能耗高等问题，同时将污泥热解与活化系统集成，为生物炭的高附加值利用提供方案，在提高系统热效率的同时，提高了产品附加值，实现污泥处理系统的节能环保及高附加值。由此，采用该系统不仅可以实现污泥的资源化利用，而且可以制备得到高品质的吸附材料。另外，根据本专利技术上述实施例的利用污泥制备吸附材料的系统还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，上述所述系统进一步包括：换热器，所述换热器具有换热后热风入口、高温水蒸气出口和低温风出口，所述换热后热风入口与所述换热后热风出口相连，所述高温水蒸气出口与所述高温水蒸气入口相连。由此，可以显著降低系统能耗。在本专利技术的一些实施例中，上述所述系统进一步包括：燃烧器，所述燃烧器具有燃烧气入口和高温烟气出口，所述燃烧气入口与热解油气出口和所述活化后气体出口中的至少之一相连；所述配风室具有低温风入口、高温烟气入口和热风出口，所述低温风入口与所述低温风出口相连，所述高温烟气入口与所述高温烟气出口相连，所述热风出口与所述热风入口和所述活化剂入口中的至少之一相连。由此，可以实现系统内物料的资源化利用。在本专利技术的一些实施例中，上述所述系统进一步包括：渗滤水池，所述渗滤水池与所述水热后水蒸气出口和所述滤液出口中的至少之一相连。由此，可以实现系统内物料的资源化利用。在本专利技术的一些实施例中，上述所述系统中所述热解装置包括：内筒，所述内筒通过所述传动器带动可旋转设置，并且所述内筒的内壁设有挡板，外壁设有抄板，所述热风入口和所述换热后热风出口设在所述内筒上；外筒，所述外筒套设在所述内筒上，并且所述外筒和所述内筒之间形成干燥空间，所述压滤污泥入口、所述热解碳出口和所述热解油气出口设在所述外筒上。由此，可以显著提高污泥热解效率。在本专利技术的再一个方面，本专利技术提出了一种利用污泥制备吸附材料的方法。根据本专利技术的实施例，所述方法包括：(1)将污泥与高温水蒸气接触进行水热处理，以便得到水热污泥和水热后水蒸气；(2)将所述水热污泥进行压滤处理，以便得到滤液和压滤污泥；(3)将所述压滤污泥与热风间接接触换热，以便得到热解碳、热解油气和换热后热风；(4)将所述热解碳与活化剂混合进行活化反应，以便得到活化后气体和吸附材料。根据本专利技术实施例的利用污泥制备吸附材料的方法通过将污泥与高温水蒸气接触进行水热处理，实现污泥的破壁，在提高污泥脱水性能的同时，实现污泥结构的重排，解决现有污泥干化热解技术中存在的脱水困难、热解能耗高等问题，同时将污泥热解与活化系统集成，为生物炭的高附加值利用提供方案，在提高系统热效率的同时，提高了产品附加值，实现污泥处理装置的节能环保及高附加值。由此，采用该方法不仅可以实现污泥的资源化利用，而且可以制备得到高品质的吸附材料。另外，根据本专利技术上述实施例的利用污泥制备吸附材料的方法还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，上述方法进一步包括：(5)将所述换热后热风和水进行换热，以便得到高温水蒸气和低温风，并将所述高温水蒸气供给至步骤(1)中。由此，可以显著降低系统能耗。在本专利技术的一些实施例中，上述方法进一步包括：(6)将所述热解油气和所述活化后气体中的至少之一进行燃烧，以便得到高温烟气；(7)将所述高温烟气与所述低温风换热，以便得到热风，并将所述热风的一部分供给至步骤(3)中，将所述热风的另一部分供给至步骤(4)中作为活化剂。由此，可以实现系统内物料的资源化利用。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(1)中，所述高温水蒸气的温度为160～200摄氏度，压力为1.5～3.0MPa，处理时间为0.5～3小时。由此，可以显著提高污泥的水热效率。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(4)中，所述活化反应的温度为790～950摄氏度。由此，可以显著提高热解碳的活化效率。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术一个实施例的利用污泥制备吸附材料的系统结构示意图；图2是根据本专利技术再一个实施例的利用污泥制备吸附材料的系统结构示意图；图3是根据本专利技术又一个实施例的利用污泥制备吸附材料的系统结构示意图；图4是根据本专利技术又一个实施例的利用污泥制备吸附材料的系统结构示意图；图5是根据本专利技术一个实施例的利用污泥制备吸附材料的方法流程示意图；图6是根据本专利技术又一个实施例的利用污泥制备吸附材料的方法流程示意图；图7是根据本专利技术又一个实施例的利用污泥制备吸附材料的方法流程示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用污泥制备吸附材料的系统，其特征在于，包括：水热反应装置，所述水热反应装置具有污泥入口、高温水蒸气入口、水热污泥出口和水热后水蒸气出口；压滤装置，所述压滤装置具有水热污泥入口、滤液出口和压滤污泥出口，所述水热污泥入口与所述水热污泥出口相连；热解装置，所述热解装置具有压滤污泥入口、热风入口、热解碳出口、热解油气出口和换热后热风出口，所述压滤污泥入口与所述压滤污泥出口相连；热解碳活化装置，所述热解碳活化装置具有热解碳入口、活化剂入口、活化后气体出口和吸附材料出口，所述热解碳入口与所述热解碳出口相连。

【技术特征摘要】
1.一种利用污泥制备吸附材料的系统，其特征在于，包括：水热反应装置，所述水热反应装置具有污泥入口、高温水蒸气入口、水热污泥出口和水热后水蒸气出口；压滤装置，所述压滤装置具有水热污泥入口、滤液出口和压滤污泥出口，所述水热污泥入口与所述水热污泥出口相连；热解装置，所述热解装置具有压滤污泥入口、热风入口、热解碳出口、热解油气出口和换热后热风出口，所述压滤污泥入口与所述压滤污泥出口相连；热解碳活化装置，所述热解碳活化装置具有热解碳入口、活化剂入口、活化后气体出口和吸附材料出口，所述热解碳入口与所述热解碳出口相连。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：换热器，所述换热器具有换热后热风入口、高温水蒸气出口和低温风出口，所述换热后热风入口与所述换热后热风出口相连，所述高温水蒸气出口与所述高温水蒸气入口相连。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，进一步包括：燃烧器，所述燃烧器具有燃烧气入口和高温烟气出口，所述燃烧气入口与热解油气出口和所述活化后气体出口中的至少之一相连；配风室，所述配风室具有低温风入口、高温烟气入口和热风出口，所述低温风入口与所述低温风出口相连，所述高温烟气入口与所述高温烟气出口相连，所述热风出口与所述热风入口和所述活化剂入口中的至少之一相连。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：渗滤水池，所述渗滤水池与所述水热后水蒸气出口和所述滤液出口中的至少之一相连。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热解装置包括：内筒，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘维娜，兰玉顺，雷小雪，李东亮，代锁柱，陈海洋，王超，
申请(专利权)人：北京云水浩瑞环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11