[發明專利]一種污泥在超臨界水中連續催化氣化制取富氫氣體的方法

無效

• 申請號: 200810063091.8
• 申請日: 2008-07-10
• 公開（公告）號: CN101327908A
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發明（設計）人: 王志鋒;楊潤田
• 申請（專利權）人: 中國兵器工業第五二研究所
• 主分類號: C01B3/02
• 分類號: C01B3/02
• 代理公司: 寧波天一專利代理有限公司
• 代理人: 劉賽云

技術領域

本發明涉及一種污泥資源化利用方法，具體地說涉及一種在超臨界水條件下，利用堿金屬為催化劑，將污泥連續轉化為富氫氣體和部分液體燃料的方法。

背景技術

污泥是指污水廠處理廢水后所產生的固態廢棄物，由于污水處理后會產生出大量污泥，造成污泥在城市周邊不斷增加。統計資料表明，我國有700多個城市面臨污泥的包圍；如北京日產生污泥1000多噸，上海700多噸，深圳300多噸。而且污泥含水量高，成分非常復雜，不僅含大量有機質、N、P、K等植物營養元素，而且還含有很多病原微生物，并伴有惡臭；同時受工業廢水影響，城市污水廠污泥中還可能含有較多的重金屬等有毒物質。因此與別的可再生生物質不同，廢水污泥如果不做無害化處理，會給環境帶來很大污染。不獨中國，在美國污泥問題同樣困擾著各大城市。美國政府自1972年頒布水凈化條例以來，污泥量快速增加，2010年將達到820萬噸；英國每年的干污泥達到110.7萬噸。污泥處理已成為世界性的難題。

通常對污泥的最終處置方法主要有：土地利用、填埋、焚燒等。污泥的土地利用是指污泥經處理后可作為肥料用于土壤中，因為污泥成分中有機物、氮、磷等的含量均高于一般農家廄肥，還含有鉀及其它微量元素。若施用于土地中，對土壤的物理、化學及生物學性狀有一定的改良作用。但是城市污水處理廠污泥中含有大量的病原微生物和寄生蟲，如不加以控制，則污泥在土地利用或使用過程中會對人畜的健康造成危害；另一方面污水污泥中的重金屬和有機污染物含量也是限制污泥農用的重要因素，污泥中往往含有大量的銅、鎳、鎘、鉛、鋅、汞等重金屬和許多種有毒有機物，若農田中長期施用會導致土壤污染，它們被農作物吸收后又通過食物鏈進入人體，從而影響人體健康。因此，污泥農用引起的爭議越來越多。如在法國和德國，部分地區已經出現拒絕使用污泥農產品的現象。

污泥填埋方法相對來說比較簡單、操作費用也較低，因此，在有些國家填埋是一種主要的處置方式。但填埋一方面要侵占大量土地；另一方面由于污泥含有一定的有毒物質。填埋不當有可能由于瀝濾液的滲出而污染地下水。因此西方許多國家對填埋處置要求越來越高，對用于填埋的固體廢棄物中有機物含量進行了嚴格的要求，如德國從2000年開始要求填埋污泥的有機物含量＜5％、被填埋的污泥固體含量≥35％。另外隨著對城市環境的要求越來越高，填埋場地的選擇范圍越來越小，填埋成本也越來越高。

污泥焚燒是最徹底的污泥處置方法，它能使污泥中的有機物全部碳化，殺死病原體，可最大限度的減少污泥體積。但污泥的焚燒必須首先對其進行干化或半干化，因此焚燒過程能耗大、運行成本高。同時，污泥焚燒會產生大量廢氣容易造成二次污染。

中國專利文獻中申請號：“200710126149.4”的名稱為“利用超臨界水氧化技術處理含油污泥的方法”，其所披露的技術方案是對含油污泥進行無害化處理，其目的是將成分復雜的含油污泥分解為環保、無毒的組分，而不是以污泥制氫為目的。

專利號“02114529.6”的名稱為“有機固態物質的連續式超臨界水氣化制氫方法與裝置”，但是該專利強調生物質等有機固態物質，只報道了羧甲基纖維素鈉(CMC)為添加劑，使用葡萄糖溶液(0.1～0.8M)，葡萄糖溶液+堿性添加物，低濃度鋸屑+CMC(鋸屑濃度2.0wt％，CMC?1wt％)的實例，整個專利沒有涉及到污泥。專利號“200510041633.8”提出了一種“煤與生物質共超臨界水催化氣化制氫裝置及方法”，同樣專利中沒有涉及到污泥。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有能源環境雙重意義的、在超臨界水條件下將污泥連續轉化為富氫氣體和部分液體燃料的方法。

為了實現上述目的，本發明采用的技術路線是：首先將無需干燥的污泥直接與水充分攪拌配制成濃度為30～60wt％的泥漿，將泥漿升壓到17～40MPa并預熱至120～350℃；將水升壓到17～40MPa，并預熱至400～700℃；按水與泥的重量比為2～8∶1，控制水的流率4.8～6kg/h、泥漿的流率3.0～5.0kg/h，將預熱后的泥漿和水在相同壓力的推動下，進入連續加熱的反應器，在反應器內水和泥漿混合物達到水的超臨界狀態后，控制停留時間1～10分鐘進行轉化；經轉化后的反應產物進入氣液固分離罐，分離的固體產物由罐底排出，氣、液產物進入氣液分離罐，氣體產物由氣液分離罐頂部排出，液體產物進入油水分離罐，液相油品由油水分離罐頂部取出，水則由油水分離罐底部排出，循環使用。