污泥水热碳化方法技术

本发明专利技术公开了一种污泥水热碳化方法，首先将污泥泵送至反应器，期间在污泥中加入催化剂，所述催化剂包括活性组分和/或臭氧进行催化湿式氧化处理；然后将反应器进行加热发生水热碳化反应。首先通过在污泥中加入催化剂进行催化湿式氧化处理，去除污泥中的可挥发性悬浮物，然后对剩余的污泥进行水热碳化处理用以生成生物炭，从而达到对污泥的无害化处理以及污泥碳的减排。

Hydrothermal Carbonization of Sludge

【技术实现步骤摘要】
污泥水热碳化方法
本专利技术涉及环境工程污泥处理
，具体涉及一种污泥水热碳化方法。
技术介绍
污水或废水处理过程中将产生大量的污泥。以城镇污水处理厂为例，每万立方米污水处理后将产生5～10吨的脱水污泥（按含水率80%计）。根据我国《“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》要求，至2015年，我国城镇污水处理规模将达到20805万立方米/天，以此估算，届时我国仅城镇污水处理厂每年将产生3797～7594万吨的脱水污泥；除城镇污水处理厂以外，造纸、食品加工、石油化工、印染等行业均产生大量的工业污泥。污泥不仅产生量巨大，通常还含有种类繁多、成分复杂的污染物，包括致病菌、寄生虫（卵）等生物污染物，铜、锌、铬、汞等无机有毒物质，以及多氯联苯、二噁英等持久性有机有毒物质；另一方面，污泥中通常又富含大量的有机物（因而含有大量的化学能）和N、P等作物生长所需的营养物质。因此，如果对污泥随意堆放，或者处理处置不当，将会对环境造成严重污染，危及人们的生命健康，同时，也造成污泥中可加收资源和能源的流失。当前，我国污泥的处理处置主要依赖填埋、还田利用、焚烧等传统技术。填埋是一种最不可持续的污泥处置方式，既占用有限的土地资源，又难以避免向空气、地表水、地下水以及土壤环境中排放污染物，许多国家或地区都非常慎重甚至禁止采用这个污泥消纳技术。污泥还田可部分回收污泥中N、P等养分资源，但也伴随着向土壤中输入污染物（如重金属、持久性有机污染物等），考虑到当前我国土壤污染形势已相当严峻、污泥产生量庞大且日趋增加等客观现实，这种方式将会受到更为严格的控制。焚烧具有污泥减量化彻底、可部分回收污泥中的能量等优点。但是，由于污泥焚烧过程将产生有害气体，而这些气体的有效清除和净化又需要大量的设施投入，因而该技术正面临着“运行成本高和公共可接受性差”两大挑战。现有的污泥在长时间存放后容易产生臭气，在处理时无法有效的处理臭气，容易损害工作人员的健康。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的问题是提供一种污泥水热碳化方法，使用该方法对污泥进行处理，达到了对污泥的无害化、减量化处理以及污泥碳的减排。同时去除了污泥中可挥发性悬浮物，减少了臭气的排放。本专利技术通过以下技术手段解决上述技术问题：本专利技术提供的一种污泥水热碳化方法，包括如下步骤：S1、将污泥泵送至反应器，期间在污泥中加入催化剂进行催化湿式氧化处理，所述催化剂包括活性组分和/或臭氧；S2、将反应器进行加热发生水热碳化反应。进一步，步骤S1中所述催化剂与污泥的质量比为1~4：30。进一步，步骤S1中，所述催化剂包括臭氧，本方法还包括：S12、检测污泥的PH值；S13、当检测到污泥为酸性时，加入臭氧后以O3直接氧化为主，其发生的反应为：O3+OH→HO2+O2；O3+HO2→OH+O2+O2；当检测到污泥为碱性时，加入臭氧后以OH自由基氧化为主，发生的反应为：O3+OH→HO2+O2；O3+HO2→OH+O2+O2，O3+NH3→Qs；其中Qs为含NO3或NO2的产物。进一步，步骤S1中，所述催化剂为Fe2O3，CuO，MnO2或ZnO中的一者或多者活性组分组成的混合物。进一步，当所述混合物为多者时，Fe2O3，CuO，MnO2或ZnO的配比按质量比4：3∶3∶1～1∶1∶1：1的比例混合。进一步，在S12、检测污泥的PH值之前，步骤S1还包括如下步骤：S11、将污泥含水率调节至95-98％；在S13之后，步骤S1还包括如下步骤：S14、将反应器中温度调节为250~300℃，将反应器中压力调节至5~8MPa；S15、对污泥进行催化湿式氧化处理时间为1~2小时。进一步，步骤S2还包括如下步骤：S21、先将污泥含水率调节至85％～90％；S22、向反应器中加入柠檬酸做为水热碳化反应的催化物；S23、将反应器中温度调节为150~200℃，将反应器中压力调节至1.5-2MPa；S24、进行水热碳化反应时间为5~6小时，得到碳化产物；S25、将步骤S24中得到的碳化产物进行固液分离，分别得到生物炭和液相产物。由上述技术方案可知，本专利技术的有益效果：本专利技术提供的一种污泥水热碳化方法，首先将污泥泵送至反应器，期间在污泥中加入催化剂，所述催化剂包括活性组分和/或臭氧进行催化湿式氧化处理；然后将反应器进行加热发生水热碳化反应。首先通过在污泥中加入催化剂进行催化湿式氧化处理，去除污泥中的可挥发性悬浮物，然后对剩余的污泥进行水热碳化处理用以生成生物炭，从而达到对污泥的无害化处理以及污泥碳的减排。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。图1为本专利技术污泥水热碳化方法的流程图；图2为本专利技术污泥水热碳化方法步骤S1的子步骤流程图；图3为本专利技术实施例1的流程框架图；图4为本专利技术水热碳化污泥水热碳化方法步骤S2的子流程图；图5为本专利技术实施例2的流程框架图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。实施例1一种污泥水热碳化方法，包括如下步骤：S1、将污泥泵送至反应器，期间在污泥中加入催化剂进行催化湿式氧化处理，所述催化剂包括活性组分和/或臭氧；S2、将反应器进行加热发生水热碳化反应。湿式氧化法是一种有效的处理有毒、有害、高浓度有机废水的水处理技术。通过湿式氧化处理，将污泥通过装有高效氧化性能催化剂的反应器，可将其中的有机物及含N、S等物质催化氧化成CO2、H2O及N2、SO4等无害物排放，从而去除污泥中的可挥发性悬浮物。在其过程中通过臭氧、活性组分等对其催化氧化处理污泥中含有的氨氮。水热碳化法操作简单、高效，反应条件温和，以污泥中生物质为原材料，水为反应媒介，是一种绿色、可持续的污泥处理方法。水热过程主要分为以下几个阶段：一、前驱体水解成单体；二、单体脱水并诱发聚合反应；三、芳构化反应导致最终产物生物炭的形成。经过湿式氧化法处理之后再通过水热碳化反应将污泥制成生物炭和液相产物，可以达到对污泥的无害化、减量化处理以及减少污泥碳的排放。作为对上述技术方案的进一步改进，步骤S1中所述催化剂与污泥的质量比为1：30。催化剂与污泥的质量比在1~4：30之间使得污泥能够充分的发生催化湿式氧化反应，且不会产生催化剂的浪费。作为对上述技术方案的进一步改进，步骤S1中，所述催化剂包括臭氧。在高温和高压条件下,以臭氧为催化剂,可以将污泥中的有机污染物氧化为CO2和水等无机物或小分子有机物。由此，本方法还包括：S12、检测污泥的PH值；S13、当检测到污泥为酸性时，加入臭氧后以O3直接氧化为主，其发生的反应为：O3+OH→HO2+O2；O3+HO2→OH+O2+O2；污泥在不同的PH值时加入臭氧后发生不同的反应。当检测到污泥为碱性时，臭氧在碱性条件下的湿式催化氧化过程是一种处理含氨氮废水比较有效的技术，它可以作为既含有机物又含无机污染物废水的预处理，也本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种污泥水热碳化方法，其特征在于,包括如下步骤：S1、将污泥泵送至反应器，期间在污泥中加入催化剂进行催化湿式氧化处理，所述催化剂包括活性组分和/或臭氧；S2、将反应器进行加热发生水热碳化反应。

【技术特征摘要】
1.一种污泥水热碳化方法，其特征在于,包括如下步骤：S1、将污泥泵送至反应器，期间在污泥中加入催化剂进行催化湿式氧化处理，所述催化剂包括活性组分和/或臭氧；S2、将反应器进行加热发生水热碳化反应。2.根据权利要求1所述的污泥水热碳化方法，其特征在于：步骤S1中所述催化剂与污泥的质量比为1~4：30。3.根据权利要求1所述的污泥水热碳化方法，其特征在于：步骤S1中，所述催化剂包括臭氧，本方法还包括：S12、检测污泥的PH值；S13、当检测到污泥为酸性时，加入臭氧后以O3直接氧化为主，其发生的反应为：O3+OH→HO2+O2；O3+HO2→OH+O2+O2；当检测到污泥为碱性时，加入臭氧后以OH自由基氧化为主，发生的反应为：O3+OH→HO2+O2；O3+HO2→OH+O2+O2，O3+NH3→Qs；其中Qs为含NO3或NO2的产物。4.根据权利要求1所述的污泥水热碳化方法，其特征在于：步骤S1中，所述催化剂为Fe2O3，CuO，MnO2或ZnO中的一者或多者活性组分组成的混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：高峰，
申请(专利权)人：重庆市都梁实业有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50