一种利用脱水Fenton污泥与生物质快速共热解制备富氢燃气的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用脱水Fenton污泥与生物质快速共热解制备富氢燃气的方法，将脱水Fenton污泥粉末与生物质废弃物粉末混合，制成热解前体原料；随后取适量的热解前体原料，在600~800℃、Ar气氛保护下热解，气相产物通过气体收集装置进行收集。本发明专利技术基于脱水Fenton污泥含铁、钙元素的特性，将脱水Fenton污泥充当生物质热解催化剂。脱水Fenton污泥可以显著提升生物质热解气体产物中氢气的含量，尤其是在800℃的热解温度下，可燃性气体中氢气体积百分数得到了明显提高。本发明专利技术利用脱水Fenton污泥与生物质共热解制备富氢燃气，是一项“变废为宝”、“以废治废”的良好举措，为废物的妥当处理以及氢能源的获取提供了一条有效途径。

【技术实现步骤摘要】
一种利用脱水Fenton污泥与生物质快速共热解制备富氢燃气的方法
本专利技术涉及一种利用脱水Fenton污泥与生物质快速共热解制备富氢燃气的方法。
技术介绍
Fenton氧化技术是目前市场上应用范围最广，使用频率最高的高级氧化技术，其具有强氧化性，无选择性，设备简单，操作简便等特点。Fenton氧化技术主要通过Fe2+与H2O2反应生成强氧化性的羟基自由基(OH)来实现难降解污染物的氧化降解，而在氧化过程结束之后需要通过投加碱的方式去除水中的铁离子，使剩余铁离子以沉淀形式析出，并中和废水的pH值。Fenton污泥，即在Fenton氧化工艺后续的絮凝过程中产生的化学污泥，其中的无机物主要由Fe(OH)3组成。此外，由于廉价的氢氧化钙(Ca(OH)2)或氧化钙(CaO)通常用作中和、絮凝的碱性添加剂，因此Fenton污泥中通常含有一定量的钙元素。利用Fenton氧化技术每处理1吨废水大约会产生5kg含水率为60％的Fenton污泥，Fenton污泥包含各种顽固的有机污染物，重金属和沉积物杂质，使其具有危险特性。一般处置方式是通过板框压滤机进行浓缩脱水后，再进行掩埋和焚烧，这会对环境造成严重的二次污染，并且处置成本较高，约为废水处理总运营成本的35～50％。热解作为安全处理污水污泥的最有前途的热化学方法之一，由于其具有能量回收，养分循环利用，重金属固化和生产高质量生物炭等优点，与填埋和焚烧等直接处理方式相比具有许多优势。因此基于上述
技术介绍
内容，找到一种对环境友好、经济绿色可持续的Fenton污泥处置方法，是目前全世界急需解决的问题。
技术实现思路
综上，针对现有技术中存在的“脱水Fenton污泥产量大、不妥善处理易产生二次污染、处理成本高”等问题，本专利技术的目的在于提供一种利用脱水Fenton污泥与生物质快速共热解制备富氢燃气的方法，本专利技术的方法中通过脱水Fenton污泥充当生物质热解催化剂，实现生物质高效催化裂解制取富氢燃气。所述的一种利用脱水Fenton污泥与生物质快速共热解制备富氢燃气的方法，其特征在于包括以下步骤：1)对Fenton污泥进行脱水处理，所得脱水Fenton污泥经磨碎后过100目筛，制成脱水Fenton污泥粉末；将生物质废弃物烘干后粉碎，过100目筛，制成生物质废弃物粉末；2)将步骤1)所得脱水Fenton污泥粉末与生物质废弃物粉末进行均匀混合，得到热解前体原料；3)将步骤2)所得热解前体原料置于Ar气氛保护下热解，热解产生的热解气即为富氢燃气产品。所述的一种利用脱水Fenton污泥与生物质快速共热解制备富氢燃气的方法，其特征在于步骤1)中，所述Fenton污泥是Fenton工艺处理含有机物的废水所产生的沉淀污泥，其包含有机物和无机物，无机物的主要成分为Fe(OH)3；步骤1)中，生物质废弃物为大豆秸秆。所述的一种利用脱水Fenton污泥与生物质快速共热解制备富氢燃气的方法，其特征在于步骤1)中，对Fenton污泥进行脱水处理的过程为：Fenton污泥先经机械压滤进行初次脱水后，在100-110℃温度下干燥10-20h即得脱水Fenton污泥；所述脱水Fenton污泥中，有机物的质量含量在25-35％，无机物的质量含量在60-70％，其余为残留水份；所述脱水Fenton污泥的无机物的组分中，氧化铁的质量含量在85-90％，氧化钙的质量含量在1-5％。所述的一种利用脱水Fenton污泥与生物质快速共热解制备富氢燃气的方法，其特征在于步骤2)中，脱水Fenton污泥粉末与生物质废弃物粉末进行混合的质量比是0.5～2:5。所述的一种利用脱水Fenton污泥与生物质快速共热解制备富氢燃气的方法，其特征在于步骤3)中，热解温度为600-850℃；热解产生的热解气包含H2、CO、CH4和CO2四种成分，H2、CO、CH4和CO2四种成分在热解气中的总体积分数为85％以上；其中，H2成分在H2、CO、CH4和CO2四种成分中的体积百分含量在40％以上。所述的一种利用脱水Fenton污泥与生物质快速共热解制备富氢燃气的方法，其特征在于热解温度为800℃，热解气中的H2成分在H2、CO、CH4和CO2四种成分中的体积百分含量在50％以上。所述的一种利用脱水Fenton污泥与生物质快速共热解制备富氢燃气的方法，其特征在于步骤3)中采用热解装置进行对热解前体原料进行热解反应，所述热解装置包括固定床反应管和用于对固定床反应管进行加热的立式管式炉，固定床反应管竖直设置于立式管式炉内，且固定床反应管的上端穿出所述立式管式炉；固定床反应管内悬设有上端敞口的瓷舟，所述瓷舟连接在钼丝上，钼丝的上端从固定床反应管顶部向上穿出，通过调节所述钼丝能够调节瓷舟在固定床反应管内的上下位置；其中，固定床反应管的顶部连接有用以通入Ar的进气管道，固定床反应管的底部通过管路连接有气体收集装置。所述的一种利用脱水Fenton污泥与生物质快速共热解制备富氢燃气的方法，其特征在于采用所述热解装置对热解前体原料进行热解反应的操作步骤如下：S1：热解前体原料置于瓷舟中，并将瓷舟先调节至固定床反应管的上端内部，并使瓷舟设于立式管式炉的上方；向固定床反应管中通入Ar，将固定床反应管中的空气置换排尽，通过立式管式炉对固定床反应管进行加热升温；S2：待固定床反应管的温度上升至设定温度，将瓷舟向下送入至固定床反应管的中部内部，使瓷舟处于固定床反应管的高温区段中，于Ar气氛保护下热解，固定床反应管底部排出的气体通过气体收集装置进行收集，即得到热解气体产物。与现有技术相比较，本专利技术的有益效果：1、本专利技术以固体废弃物脱水Fenton污泥与生物质废弃物大豆秸秆为原料进行共热解研究，以脱水Fenton污泥调控生物质热解产物分布，提高了生物质热解气相产物的产率，增加了废物可利用的途径。2、本专利技术利用脱水Fenton污泥富含铁元素含量的特性，充当生物质热解催化剂，促进生物质热解焦油的原位催化裂化，提高大分子有机物的裂解效率，增加小分子热解产物的产率。3、本专利技术的原始材料易得，产物能量密度高(即气体产物中的H2含量高)，二次污染小。本专利技术提出“以废治废”的方法，在减量化固体废物的同时，既减少了环境污染又为氢能源的获取提供了一条有效途径。脱水Fenton污泥挥发份有机物含量较低，直接对其进行热解处理难以获取较高的收益。而在本专利技术的方法中，由于脱水Fenton污泥富含具有裂解焦油催化活性的铁、钙等元素，在热解过程中可以充当铁基、钙基催化剂。铁元素在热解过程中的氧化还原行为为：Fe3O4+CO→3FeO+CO2；3FeO+H2O→Fe3O4+H2。钙循环反应为：水汽变换反应为：本专利技术的方法中，通过铁元素在热解过程中的氧化还原行为以及钙循环反应过程，来催化焦油转化并吸收气相产物中的CO2促进水汽变换反应向着生成H2的方向移动。由此，使得热解反应产生的气体组成成分发生改变，从而获取能量密集、富本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用脱水Fenton污泥与生物质快速共热解制备富氢燃气的方法，其特征在于包括以下步骤：/n1）对Fenton污泥进行脱水处理，所得脱水Fenton污泥经磨碎后过100目筛，制成脱水Fenton污泥粉末；将生物质废弃物烘干后粉碎，过100目筛，制成生物质废弃物粉末；/n2）将步骤1）所得脱水Fenton污泥粉末与生物质废弃物粉末进行均匀混合，得到热解前体原料；/n3）将步骤2）所得热解前体原料置于Ar气氛保护下热解，热解产生的热解气即为富氢燃气产品。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用脱水Fenton污泥与生物质快速共热解制备富氢燃气的方法，其特征在于包括以下步骤：
1）对Fenton污泥进行脱水处理，所得脱水Fenton污泥经磨碎后过100目筛，制成脱水Fenton污泥粉末；将生物质废弃物烘干后粉碎，过100目筛，制成生物质废弃物粉末；
2）将步骤1）所得脱水Fenton污泥粉末与生物质废弃物粉末进行均匀混合，得到热解前体原料；
3）将步骤2）所得热解前体原料置于Ar气氛保护下热解，热解产生的热解气即为富氢燃气产品。


2.如权利要求1所述的一种利用脱水Fenton污泥与生物质快速共热解制备富氢燃气的方法，其特征在于步骤1）中，所述Fenton污泥是Fenton工艺处理市政污水及工业废水所产生的沉淀污泥，其包含有机物和无机物，无机物的主要成分为Fe(OH)3；步骤1）中，生物质废弃物为大豆秸秆。


3.如权利要求1所述的一种利用脱水Fenton污泥与生物质快速共热解制备富氢燃气的方法，其特征在于步骤1）中，对Fenton污泥进行脱水处理的过程为：Fenton污泥先经机械压滤进行初次脱水后，在100-110℃下干燥10-20h即得脱水Fenton污泥；
所述脱水Fenton污泥中，有机物的质量含量在25-35%，无机物的质量含量在60-70%，其余为残留水份；
所述脱水Fenton污泥的无机物的组分中，氧化铁的质量含量在85-90%，氧化钙的质量含量在1-5%。


4.如权利要求1所述的一种利用脱水Fenton污泥与生物质快速共热解制备富氢燃气的方法，其特征在于步骤2）中，脱水Fenton污泥粉末与生物质废弃物粉末进行混合的质量比是0.5~2.0:5.0。


5.如权利要求1所述的一种利用脱水Fenton污泥与生物质快速共热解制备富氢燃气的方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘志彦，叶智恒，胡沔，郑昕，郦林军，赵天俊，李连朋，叶婧柔，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33