申请日2017.03.14
公开(公告)日2017.08.04
IPC分类号C02F11/00; C02F11/10; C02F11/12; C05G3/00
摘要
本发明提供了一种水热碳化处理污泥制备肥料的方法，其特征在于分两步加入两种酸催化剂，即，在进入反应器之前加入浓硫酸，在反应进行到中途向反应器中加入浓硝酸。
摘要附图
权利要求书
1.一种水热碳化处理城市生活污水厂污泥制备肥料的方法，包括步骤：
a.污泥收集;
b.将污泥泵送至反应器，期间加入浓硫酸;
c.在反应器中进行水热碳化反应，期间加入浓硝酸;
d.收集产生的生物碳浆;
e.板压脱水后，粉碎，装袋作为肥料成品。
2.权利要求1所述的方法，其中使用的浓硫酸为98%浓硫酸，浓硝酸为80%浓硝酸。
3.权利要求2所述的方法，其中使用的浓硫酸加入量为1-1.5%(v/v)，浓硝酸加入量为0.8-1%(v/v)。
4.权利要求3所述的方法，其中使用的浓硫酸加入量为1%(v/v)，浓硝酸加入量为1%(v/v)。
5.权利要求1-4任一项的方法，其中水热碳化温度为150-200℃，压力为15-30bar，时间为60-150分钟。
6.权利要求5所述的方法，其中水热碳化温度为180℃，压力为25bar，时间为120分钟。
7.权利要求1-6任一项的方法，其中水热碳化进行到预期反应时间四分之一时加入浓硝酸。
8.权利要求1-7任一项的方法，其中步骤d中通过泄压系统在保障系统运行压力的条件下收集产生的生物碳浆，期间通过热交换系统接受生物碳浆的热量，所获热量用于通过前热交换系统在步骤b中预热污泥，碳浆通过卸压系统降压后留余压送至缓冲储罐。
9.权利要求1-8任一项的方法，其中反应器中的压力由污泥泵提供。
说明书
一种水热碳化处理污泥制备肥料的方法
技术领域
本发明涉及城市生活污水处理领域，提供了一种水热碳化处理污泥制备肥料的方法。
背景技术
污泥吸纳了众多污水中的有害物质，是污染物的集中聚集地。污泥具有含水率高、易腐败、有恶臭，含有重金属、容易引起致癌致畸致突变等特点。作为城市运行中不可避免的产物，污泥隐患的长期存在，污染了环境的同时严重威胁民众身体健康。
我国的污水处理产业伴随着改革开放起步，历史不长，又受到经济发展水平和环境保护意识薄弱的约束。近年来，虽然污水处理率上有所改善，但“重污水处理，而轻污泥处理”的问题一直没有得到很好的解决：目前我国污水处理厂产生污泥的处理处置现状令人担忧。据环保部统计，我国污泥农用约占44.8%、陆地填埋约占31%、其它方式的处置约占10.5%，没有处置约占13.7%。而这些所谓的“处理”和“处置”基本上是直接施用或填埋，而不是真正意义上的安全处置，符合安全处理处置规定的数量估计不超过10%。污泥处理处置的种种乱象，在众多机构的调研中都得到证实。未规范处置的污泥已经成为土壤和水环境中一个新的环境污染源，很大程度上抵消了污水处理厂净化环境的功效，严重制约了污水处理事业的健康发展。
污泥组成、性质的复杂性决定了其处置的难度，尽管近年来国内外涌现出多种技术，但用“减量化、无害化、稳定化、资源化”四大基本原则衡量，目前各种不同的处理技术往往顾此失彼，很难达到合理的技术经济目标：直接作为肥料施用在数量、存放、气味污染、重金属污染等方面难以满足现代农业的要求，植物可利用的有效氮、有效磷含量也偏低;以占用大量土地资源和几十年消纳周期的填埋、发酵堆肥等工艺很难成为污泥处理的适合选项;污泥热干化和焚烧等技术能源消耗巨大，且存在粉尘、二恶英等二次环境污染的技术风险;厌氧消化和石灰稳定技术仅为中间处理手段，占地面积较大且不能实现污泥“减量化”的最终目标。
水热碳化技术是一种新型的污泥全过程处理处置手段，在湿式环境中，在一定温度和压力下将生物质转化为可进一步用作燃料、肥料等用途的炭基材料，即生物炭。水热碳化技术解决了上述传统处理工艺的各种不足;对场地面积要求小，适合污水厂安装设备，反应周期短，运行稳定，相对效率高，能源消耗小。但水热碳化技术发展时间较短，在处理效率，产品含水率，生物炭性能，余热利用等方法仍有很大提升空间。
发明内容
申请人在引入德国Buttmann水热碳化处理技术建造设备，实际运行处理城市生活污水厂污泥(北京、兖州、济宁等地)的基础上中对水热碳化处理工艺进行了进一步优化。实验中，申请人发现，将现有的催化剂种类和添加方式(在进入反应器之前一次性加入浓硫酸)改为两次分步添加(在进入反应器之前加入浓硫酸，在反应进行到中途向反应器中加入浓硝酸)，能较大的改善产物含水率以实现更好的污泥减量效果，并提高有效氮磷含量，降低铬含量。
一方面，提供了一种水热碳化处理城市生活污水厂污泥制备肥料的方法，包括步骤：
a.污泥收集;
b.将污泥泵送至反应器，期间加入浓硫酸;
c.在反应器中进行水热碳化反应，期间加入浓硝酸;
d.收集产生的生物碳浆;
e.板压脱水后，粉碎，装袋作为肥料成品。
进一步的方面，该方法中使用的浓硫酸为98%浓硫酸，浓硝酸为80%浓硝酸。
进一步的方面，该方法中使用的浓硫酸加入量为1-1.5%(v/v)，浓硝酸加入量为0.8-1%(v/v)。
进一步的方面，该方法中使用的浓硫酸加入量为1%(v/v)，浓硝酸加入量为1%(v/v)。
进一步的方面，水热碳化温度为150-200℃，压力为15-30bar，时间为60-150分钟。
进一步的方面，水热碳化温度为180℃，压力为25bar，时间为120分钟。
进一步的方面，水热碳化进行到预期反应时间四分之一时加入浓硝酸。
进一步的方法，步骤d中通过泄压系统在保障系统运行压力的条件下收集产生的生物碳浆，期间通过热交换系统接受生物碳浆的热量，所获热量用于通过前热交换系统在步骤b中预热污泥，碳浆通过卸压系统降压后留余压送至缓冲储罐。
进一步的方面，反应器中的压力由污泥泵提供。