一种利用污泥灰分催化污泥脱氮脱硫制备清洁能源的方法技术

本申请公开一种利用污泥灰分催化污泥脱氮脱硫制备清洁能源的方法，包括以下步骤：S1.将第一污泥干燥后置于马弗炉中燃烧，得到污泥灰分；S2.在反应釜中按比例加入第二污泥、所述污泥灰分和水进行水热碳化，收集固体产物，烘干后得到水热碳。本发明专利技术利用污泥燃烧废弃物

【技术实现步骤摘要】
一种利用污泥灰分催化污泥脱氮脱硫制备清洁能源的方法


[0001]本专利技术涉及污泥水热碳化
，具体涉及一种利用污泥灰分催化污泥脱氮脱硫制备清洁能源的方法。

技术介绍

[0002]世界每年产生数十亿吨废水，包括生活废水和工业废水，并且随着人口的增长和生活水平的提高，废水量将仍呈增长趋势。污泥是废水处理过程中产生的一种成分复杂的多相复合材料，含有多种有毒物质，如重金属、含硫和氯的无机污染物、有机污染物和病原体。污泥由于其含水率高且成分复杂，一直以来都是一种较难处理的生物质废弃物。
[0003]通过水热碳化将污泥转化为高附加值产品或生物燃料一直都是污泥资源化方向的研究焦点。水热碳化是一种重要的热化学转化工艺，水热碳化处理可提高污泥的脱水能力，同时能将污泥转化为高附加值的产品，如燃料、有机肥和功能材料前体等。其中，污泥通过水热碳化制备主要燃料或辅助燃料是一个有吸引力的技术，但污泥水热碳燃烧所产生的氮、硫氧化合物和燃烧灰分也是后续处置过程中不可避免的难题。
[0004]催化剂的加入可进一步改善污泥水热碳化效果、降低热解温度、减少能耗、提高目标产品收率，寻找合适、高效的催化剂已成为该领域研究和应用的热点。而目前污泥水热碳化所研究的催化剂如金属及金属化合物，分子筛，酸等会额外增加污泥水热碳化工艺的成本。

技术实现思路

[0005]为解决上述
技术介绍
中阐述的技术问题，本申请的目的在于提出一种利用污泥灰分催化污泥脱氮脱硫制备清洁能源的方法，将污泥灰分作为污泥水热碳化的催化剂，实现了污泥的高效脱硫脱氮，能够降低水热碳作为燃料或辅助燃料燃烧时氮、硫化合物的排放量；同时也实现了污泥灰分的废物再利用。
[0006]为了达到上述目的，本申请的一种利用污泥灰分催化污泥脱氮脱硫制备清洁能源的方法包括以下步骤：
[0007]S1.将第一污泥干燥后置于马弗炉中燃烧，得到污泥灰分；
[0008]S2.在反应釜中按比例加入第二污泥、所述污泥灰分和水进行水热碳化，收集固体产物，烘干后得到水热碳。
[0009]作为一种利用污泥灰分催化污泥脱氮脱硫制备清洁能源的方法的优选的实现方式，S2中，所述第二污泥与所述污泥灰分的质量比范围为1:10
‑
1:1。
[0010]作为一种利用污泥灰分催化污泥脱氮脱硫制备清洁能源的方法的优选的实现方式，S2中，水热碳化的反应温度范围为180
‑
260℃。
[0011]作为一种利用污泥灰分催化污泥脱氮脱硫制备清洁能源的方法的优选的实现方式，S2中，水热碳化的反应时间为0.5
‑
5h。
[0012]作为一种利用污泥灰分催化污泥脱氮脱硫制备清洁能源的方法的优选的实现方
式，S1中，所述第一污泥在马弗炉中的灰化温度范围为500
‑
850℃。
[0013]作为一种利用污泥灰分催化污泥脱氮脱硫制备清洁能源的方法的优选的实现方式，S1中，所述第一污泥在马弗炉中的燃烧时间至少为1h。
[0014]作为一种利用污泥灰分催化污泥脱氮脱硫制备清洁能源的方法的优选的实现方式，S1中，所述第一污泥的干燥温度不低于100℃。
[0015]作为一种利用污泥灰分催化污泥脱氮脱硫制备清洁能源的方法的优选的实现方式，S1中，所述第一污泥的干燥时间至少为2h。
[0016]作为一种利用污泥灰分催化污泥脱氮脱硫制备清洁能源的方法的优选的实现方式，所述第一污泥和/或所述第二污泥包括给水污泥、生活污泥和工业废水污泥中的一种或多种。
[0017]作为一种利用污泥灰分催化污泥脱氮脱硫制备清洁能源的方法的优选的实现方式，所述水热碳的的氮含量范围为0.24
‑
0.6％；所述水热碳的硫含量范围为0.16
‑
0.23％。
[0018]与现有技术相比本专利技术具有以下有益效果：
[0019]本专利技术利用污泥燃烧废弃物，即污泥灰分，催化污泥水热碳化，实现了污泥的高效脱氮脱硫，脱氮、脱硫后的水热碳用作燃料或辅助燃料，能相对减少氮、硫化合物的排放，同时污泥灰分作催化剂也实现了污泥灰分的废物再利用，且与金属及金属化合物、分子筛、酸等催化剂相比，污泥灰分原料来源广泛，成本低廉。
附图说明
[0020]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0021]图1为一种利用污泥灰分催化污泥脱氮脱硫制备清洁能源的方法的示意性实施例的方法流程示意图；
[0022]图2为一种利用污泥灰分催化污泥脱氮脱硫制备清洁能源的方法的示意性实施例的方法流程示意图；
[0023]图3为一种利用污泥灰分催化污泥脱氮脱硫制备清洁能源的方法的示意性实施例中添加不同灰化温度的污泥灰分时生成的水热碳的氮、硫含量表；
[0024]图4为一种利用污泥灰分催化污泥脱氮脱硫制备清洁能源的方法的示意性实施例中不同水热碳化温度下添加污泥灰分时生成的水热碳的氮、硫含量表。
具体实施方式
[0025]为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本专利技术的具体实施方式，在各图中相同的标号表示结构相同或结构相似但功能相同的部件。
[0026]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0027]目前污泥处理的主要方式为干化焚烧，污泥焚烧后会剩余很多污泥灰，本具体实施方式提供的一种利用污泥灰分催化污泥脱氮脱硫制备清洁能源的方法利用污泥焚烧后的污泥灰分中金属氧化物的催化作用，促进污泥水热碳脱氮、脱氧和脱硫，其包括以下步
骤：
[0028]S1.将第一污泥干燥后置于马弗炉中燃烧，得到污泥灰分；
[0029]S2.在反应釜中按比例加入第二污泥、污泥灰分和水进行水热碳化，收集固体产物，烘干后研磨得到水热碳。
[0030]在本具体实施方式中，污泥灰分主要含有不可燃的无机成分，包括碱金属碱土金属氧化物、硫酸盐、氯化物、磷酸盐、硅酸盐和一些重金属的废弃物。具体的，污泥灰分的主要成分为18.2％的氧化铁(Fe2O3)、13.1％的氧化铝(A l 2O3)、28.5％的二氧化硅(SiO2)、36.5％的氧化钙(CaO)、2.7％的氧化镁(MgO)。
[0031]以此，本具体实施方式利用污泥干化焚烧的废弃物，即污泥灰分，催化污泥水热碳化，一方面，实现了污泥的高效脱氮脱硫，脱氮、脱硫后的水热碳用作燃料或辅助燃料，能相对减少氮、硫化合物的排放；另一方面，将污泥灰分作催化剂也实现了污泥灰分的废物再利用，与金属及金属化合物、分子筛、酸等催化剂相比，污泥灰分原料来源广泛，成本低廉。
[0032]在本具体实施方式中，S2中，第二污泥与污泥灰分的质量比范围为1:10
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用污泥灰分催化污泥脱氮脱硫制备清洁能源的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.将第一污泥干燥后置于马弗炉中燃烧，得到污泥灰分；S2.在反应釜中按比例加入第二污泥、所述污泥灰分和水进行水热碳化，收集固体产物，烘干后得到水热碳。2.根据权利要求1所述的一种利用污泥灰分催化污泥脱氮脱硫制备清洁能源的方法，其特征在于，S2中，所述第二污泥与所述污泥灰分的质量比范围为1:10
‑
1:1。3.根据权利要求1所述的一种利用污泥灰分催化污泥脱氮脱硫制备清洁能源的方法，其特征在于，S2中，水热碳化的反应温度范围为180
‑
260℃。4.根据权利要求3所述的一种利用污泥灰分催化污泥脱氮脱硫制备清洁能源的方法，其特征在于，S2中，水热碳化的反应时间为0.5
‑
5h。5.根据权利要求1所述的一种利用污泥灰分催化污泥脱氮脱硫制备清洁能源的方法，其特征在于，S1中，所述第一污泥在马弗炉中的灰化温度范围...

【专利技术属性】
技术研发人员：张承贺，段培高，张笑笑，韩昊学，王超，
申请(专利权)人：山东京博装备制造安装有限公司，
类型：发明
国别省市：