一种基于污泥调质并连续水热液化制备生物油的方法技术

本发明专利技术提供了一种基于污泥调质并连续水热液化制备生物油的方法，包括以下步骤：S1、调质剂预处理：首先对收集来的农林废弃物破碎、预处理和研磨，过筛后得到0.18

【技术实现步骤摘要】
一种基于污泥调质并连续水热液化制备生物油的方法


[0001]本专利技术涉及水热液化生物油制备的
，尤其是涉及一种基于污泥调质并连续水热液化制备生物油的方法。

技术介绍

[0002]近些年来，污泥以及一些农业废弃物因其产量大、有机质含量高、利用率偏低等特点，被各国专家学者进行针对性研究。市政污泥具有多介质复杂性和“污染和资源”双重属性，处理不当将对环境带来二次污染且浪费大量资源。目前，污泥资源化技术包括厌氧消化、干化焚烧、堆肥以及热化学处理方法等。
[0003]生物质连续水热液化技术属于热化学处理方式的一种，是在150
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400℃、5
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30MPa的反应温度和压强下，实现连续进料、连续出料，短时间内将生物质迅速转化为生物油的一种技术，非常具有发展潜力和竞争力。该技术可以将生物质中含有的脂肪、蛋白质和碳水化合物等有机组分转化为生物油。其中脂肪的转化率最高，约为90
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95％；其次是蛋白质，转化率为25
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35％；碳水化合物转化率最低为10
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20％。污泥有机组分一般以蛋白质为主，但含水率高达99％以上，需要经过脱水处理后才能进行连续水热液化。而农林废弃物成分一般以木质纤维素(碳水化合物)为主，原料结构不适于泵送，需要加溶剂调质才能进行连续水热液化，目前研究结果显示污泥与农林废弃物直接混合共水热液化生物油产油率较低，且协同效果不明显，通过对原料进行预处理可提升共水热液化生物油产率。
[0004]现有技术中亟需一种能够提升连续共水热液化生物油产率的技术方案。

技术实现思路

[0001]针对上述问题，本专利技术提供了一种基于污泥调质并连续水热液化制备生物油的方法。
[0002]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0003]一种基于污泥调质并连续水热液化制备生物油的方法，包括以下步骤：
[0004]S1、调质剂预处理：
[0005]首先对收集来的农林废弃物破碎、预处理和研磨，过筛后得到0.18
‑
0.30mm的调质剂；
[0006]S2、污泥与农林废弃物混合：
[0007]将高含水率污泥与预处理后的调质剂进行混合，调质剂添加量基于污泥的体积进行计算，为1
‑
10g/L，混合过程以搅拌的方式进行，其中，搅拌速率为300
‑
600r/min，搅拌时间为10
‑
20min；
[0008]S3、机械脱水：
[0009]将均匀混合后的污泥混合物通过机械方式进行脱水，脱水压力为0.1
‑
0.4MPa，脱水时间为10
‑
30min，最终将得到的污泥混合物的固体含量控制在15％左右；
[0010]S4、连续水热液化：
[0011]将脱水后的污泥混合物，通过泵送的方式输送进连续水热液化反应装置。
[0012]步骤S1具体包括：
[0013]将农林废弃物破碎，然后基于农林废弃物干重质量添加2mol/L的NaOH溶液5
‑
10mL/g，并在常温条件下碱化1小时，然后加入等体积量浓度为0.1
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0.5mol/L的阳离子表面活性剂溶液，在70℃条件下醚化3小时，在105℃条件下干燥后研磨过筛得到0.18
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0.30mm的调质剂。
[0014]步骤S1具体包括：
[0015]以农林废弃物例如秸秆为原料，基于原料干重添加0.01g/g磷酸二氢钾、0.01g/g碳酸钙、0.025
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0.05g/g硝酸钠，并添加蒸馏水混匀后置于高压灭菌锅中121℃灭菌2h。基于原料干重将0.01g/g橘绿木霉菌混合生理盐水后与灭菌后的秸秆混合，并将含水率调整到70
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90％，发酵期间培养箱内温度设置为21
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27℃，空气相对湿度在75％左右，培养3
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9天。将固态发酵完成后的菌糠置于105℃烘箱中烘干后研磨过筛得到0.18
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0.30mm的调质剂。
[0016]步骤S3中，机械方式为真空抽滤脱水、气体加压脱水、板框压滤或转鼓脱水中的一种。
[0017]与现有技术相比，本专利技术有益效果在于：
[0018]现有技术中，利用煤/农林废物作为助滤剂，辅助污泥脱水，尽可能地降低含水率(30
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40％)，提高污泥与煤/农林废物混合物整体热值，因为水分含量越高越不利于焚烧。本申请与现有技术相比，虽然也是利用了木质纤维素有机物含量高，提高混合物的热值和能量，但是，目的是为了更好的制备适宜相应技术的原料，本申请中污泥混合物的含水率(85％)很容易达到，要求较低，简化了工艺难度。
[0019]现有技术中是利用污泥与煤/农林废物/塑料/粪便一起混合共水热液化，以间歇实验的方式，不需要考虑原料的物理特性，含水率、黏度、柔软度、可泵送性之类的；或者污泥与其他生物质混合连续水热液化，混合前后对原料几乎不做处理，而且产油率相应较低。本申请中，一是利用了木质纤维素有辅助脱水的功能，二是利用木质纤维素有机含量高，并且预处理改变了其成分，更有利于水热液化；三是混合调质后的物理性质包括含水率和可泵性能够满足连续水热液化的进料要求。
[0020]调质剂预处理方面：与将污泥直接与农林废弃物混合不同，此方法采用经过改性处理的农林废弃物为调质剂，目的侧重于提高水热液化生物油产率。预处理后的调质剂比表面积增大，在脱水过程中还可以降低污泥混合物可压缩性，充当骨架结构构建体，在低压脱水过程中仍有良好的效果；利用阳离子表面活性剂进行预处理，预处理后与污泥混合能够中和污泥颗粒表面负电荷，弱化负电排斥，破坏絮体稳定性，提高脱水速度；相对于其他氧化剂调理，滤液的COD、TOC、TN等含量更低，灰分含量更高，从而将有机组分保留在污泥中，提升了污泥混合物的利用效率，滤液回收处理更方便、更安全、环境危害性更小。
[0021]连续水热液化方面：农林废弃物为调质剂混合脱水后形成的污泥混合物较为柔软，提高了可泵送性，且在连续水热液化管道内不易沉降，提高了混合浆液的均质性；阳离子表面活性剂预处理具有一定的软化性能，提高了可泵送性，在水热液化过程中预处理的碱化处理和阳离子表面活性剂对有机组分转化为生物油有一定的促进作用；预处理后的调质剂有机组分的变化更有利于水热液化生产生物油。
具体实施方式
[0022]下面结合实施例对本专利技术作进一步说明。具体实施例仅用于进一步详细说明本专利技术，不限制本申请权利要求的保护范围。实施例一
[0023]一种基于污泥调质并连续水热液化制备生物油的方法，包括以下步骤
[0024]S1、调质剂预处理：
[0025]首先对收集来的农林废弃物破碎、预处理和研磨，过筛后得到0.18
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0.30mm的调质剂；
[0026]其中，步骤S1具体包括：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于污泥调质并连续水热液化制备生物油的方法，其特征是，包括以下步骤：S1、调质剂预处理：首先对收集来的农林废弃物破碎、预处理和研磨，过筛后得到0.18
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0.30mm的调质剂；S2、污泥与农林废弃物混合：将高含水率污泥与预处理后的调质剂进行混合，其中，调质剂添加量基于污泥的体积进行计算，为1
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10g/L，混合过程以搅拌的方式进行，搅拌速率为300
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600r/min，搅拌时间为10
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20min；S3、机械脱水：将均匀混合后的污泥混合物通过机械方式进行脱水，脱水压力为0.1
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0.4MPa，脱水时间为10
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30min，最终将得到的污泥混合物的固体含量控制在15％左右；S4、连续水热液化：将脱水后的污泥混合物，通过泵送的方式输送进连续水热液化反应装置。2.根据权利要求1所述的基于污泥调质并连续水热液化制备生物油的方法，其特征是，步骤S1具体包括：将农林废弃物破碎，然后基于农林废弃物干重质量添加2mol/L的NaOH溶液5
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10mL/g，并在常温条件下碱化1小时，然...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱哲，郭翔宇，张烁，解玉红，蔚晓凤，孙志强，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：