申请日2013.06.28
公开(公告)日2013.10.02
IPC分类号C10J3/00; C10B53/00; C10L3/00; C02F11/10
摘要
本发明提供一种以污泥为原料制备富氢燃气的方法和产品，其特征在于将剩余污泥输送至隔绝空气的密闭反应器中，密闭反应器保持在水热条件下(温度为200-500℃、压力为8-30MPa)，反应一段时间，产生的富氢燃气(氢气含量30%-70%)连通气液分离器，将富氢燃气输入储气罐储存。通过开启反应器输入阀与输出阀，将反应器中反应后的无机盐、污泥碳、有机液排入脱盐器，实现固液分离，固体组分输入碳化室进行碳化得到无污染、有肥效的污泥碳。相比现有工艺如堆肥、厌氧消化、干化、焚烧等工艺，本发明具有工艺简单、无需对污泥进行成本高的干化脱水处理，去除臭味，杀死寄生虫卵，同时能得到富氢燃气，实现了污泥资源化、能源化的综合利用等优点。
权利要求书
1. 一种以污泥为原料制备富氢燃气的方法，其特征在于，将污泥输送至隔绝空气的密闭反应器中，进行水热反应，所述的水热反应的条件，温度为200-500℃、压力为10-30MPa，反应5-15分钟，产生的可燃气和固体组分，将可燃气通过气液分离器，得富氢燃气;将固体组分通过脱盐器，再经过碳化，即得污泥碳。
2. 根据权利要求1所述的以污泥为原料制备富氢燃气的方法，其特征在于，所述得的水热反应的热能由得到富氢燃气燃烧提供。
3. 根据权利要求1所述的以污泥为原料制备富氢燃气的方法，其特征在于，所述的水热的条件的温度为250-450℃、压力为15-25MPa。
4. 根据权利要求1所述的以污泥为原料制备富氢燃气的方法，其特征在于，在进行所述的水热反应前，加入催化剂，所述的催化剂为碳素类催化剂、金属及金属氧化物类催化剂或碱性无机催化剂中的一种或多种。
5. 根据权利要求4所述的以污泥为原料制备富氢燃气的方法，其特征在于，所述的催化剂为碳、镍、二氧化钛、氢氧化钠、碳酸钠、白云石中的一种或几种。
6. 权利要求1所述的以污泥为原料制备富氢燃气的方法，其特征在于，所述的密闭反应器和气液分离器通过背压阀连接，并控制所述的可燃气的流通和流量。
7. 权利要求1所述的以污泥为原料制备富氢燃气的方法，其特征在于，所述的富氢燃气中氢气含量为30-70%。
8. 权利要求1所述的以污泥为原料制备富氢燃气的方法，其特征在于，所述的污泥为工业污泥、下水道污泥、家禽排泄物、农林废弃物或污水 处理厂的剩余污泥。
9. 根据权利要求1所述方法制得的富氢燃气，其特征在于，所述的氢气含量为30-70%。
说明书
一种以污泥为原料制备富氢燃气的方法和产品
技术领域
本发明涉及环境科学领域，更具体地，涉及一种以污泥为原料制备富氢燃气的方法和产品。
背景技术
污泥是污水处理过程中的伴生物。它具有含水率高、易腐烂、有恶臭、含有重金属和大量寄生虫卵及病原微生物等特性。随着污水处理设施的普及和污水处理率的提高，污水处理厂产生的污泥量大大增加。根据住建部资料，截至2010年底全国城镇污泥产量接近2200万吨，估计到2015年，污泥产生总量将在达到3560万吨，目前全国的大多数中小型城镇污水处理厂和部分大中型城市污水处理厂采用的还是“浓缩一脱水一外运填埋”的传统办法，有的厂污泥没有正常出路干脆在厂区或租地临时堆放。污水处理厂没有污泥稳定化和无害化处理设施是普遍情况，显然无法对污泥进行稳定和无害处理。大量生污泥直接外运填理或堆放，不仅不符合国家颁布实施的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB，8918-2002)要求，而且占用大量土地，导致产生臭气、蚊蝇、渗滤液等，并严重污染周围环境和地下水。将生污泥外运直接作肥料使用，直接施入农田，污泥中的重金属(尤其是重金属超标的污泥)、寄生虫卵和病原微生物，都有潜在的毒害危险，可能导致农作物和土壤严重污染和毒害，甚至影响人类的健康。因此，在城市水污染治理的同时迫切需要解决污泥带来的问题。
从目前国际上已建成运行的污泥处理处置项目来看，常见的污泥处理方式有：好氧发酵(堆肥)、厌氧消化、干化、焚烧。污泥处置方式有土地利用、填埋、综合利用。好氧发酵技术是利用污泥中的微生物进行发酵，可以达到“无害化”、“减量化”、“资源化”的效果，并且具有经济、实用、不需外加能源、不产生二次污染等特点。但在技术理论和工艺上还存在一些瓶颈，如需要大量辅料、臭气控制难、存在人畜健康安全风险等，好氧发酵技术仍有很大的提高潜力。厌氧消化是指在无氧条件下，由兼性菌和厌氧菌将污泥中可生物降解的有机物分解成二氧化碳、甲烷和水等稳定的物质，同时减小污泥体积，去除臭味，杀死寄生虫卵等优点，但我国尚未取得突破性进展，关键技术和设备主要依靠进口，投资相对较高，运行效果较差，沼气利用环节存在障碍。焚烧是指在空气供给过量的条件下，将污泥加热，并高温(850-1100℃)氧化、热解并彻底破坏其中的有机物和病原体等物质的方式。但投资高、能耗高、气污染控制难等问题。
为了克服污泥产量大，处理难等问题，开发新的工艺技术是污泥实现资源化、能源化的利用是必由之路。采用水热法，将污泥加热到一定温度和压力下，使污泥中的粘性有机物分解、气化，破坏污泥的胶体结构，改善脱水性能，同时又产生富氢燃气进行能源化利用。经过水热处理后的污泥在不添加絮凝剂的情况下，机械脱水可使含水率大幅度降低到35%以下，大大提高了污泥的脱水性能。目前还没有利用水热法处理污泥制备富氢燃气的报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种以污泥为原料制备富氢燃气的方法和产品。与现有方法、技术相比，本发明提供的方法工艺简单、无需对污泥进行能耗高的干化脱水处理，去除臭味，杀死寄生虫卵，同时能得到富氢燃气，实现了污泥资源化、能源化的综合利用。
为实现以上发明目的，本发明提供一种以污泥为原料制备富氢燃气的方法，将污泥输送至隔绝空气的密闭反应器中，进行水热反应，所述的水热反应的条件，温度为200-500℃、压力为10-30MPa，反应5-15分钟，产生的可燃气和固体组分，将可燃气通过气液分离器，得富氢燃气;将固体组分通过脱盐器，再经过碳化，即得污泥碳。
所述得的水热反应的热能由得到富氢燃气燃烧提供。
所述的水热的条件的温度为250-450℃、压力为15-25MPa。
在进行所述的水热反应前，加入催化剂，所述的催化剂为碳素类催化剂、金属及金属氧化物类催化剂或碱性无机催化剂中的一种或多种。
所述的催化剂为碳、镍、二氧化钛、氢氧化钠、碳酸钠、白云石中的一种或几种。
所述的密闭反应器和气液分离器通过背压阀连接，并控制所述的可燃气的流通和流量。
所述的富氢燃气中氢气含量为30-70%。
所述的污泥为工业污泥、下水道污泥、家禽排泄物、农林废弃物或污水处理厂的剩余污泥。
根据需求再提供一种上述方法制得的富氢燃气，其特征在于，所述的氢气含量为30-70%。
本发明具有以下优点：
本发明提供一种水热条件下，处理污泥及其他含水率高的废弃生物质，实现资源化、能源化综合利用的途径。与现有方法和工艺相比，本发明的优点在于：相比于厌氧消化方法，本发明提供的方法产生的燃气具有很高的热值，并且大幅提高了产量与产率;相比于干化、焚烧方法，本发明的能耗更低、投资少，二次污染明显降低;并且生产工艺简单、易于规模化生产。本发明制备富氢燃气在发电、天然气、氢气制备等领域，以及在处理污染大、产量高的污泥等废弃生物质方面具有十分广阔的前景。