[發(fā)明專利]一種廢塑料與污泥混合制備炭吸附材料的方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410202449.6
• 申請(qǐng)日: 2014-05-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103951153A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余廣煒;汪印;王興棟;邢貞嬌;李智偉;李蒙
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境研究所
• 主分類號(hào): C02F11/10
• 分類號(hào): C02F11/10;B01J20/20;B01J20/30;B09B3/00;B09B5/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開(kāi)一種廢塑料與污泥混合制備炭吸附材料的方法及系統(tǒng)，按國(guó)際專利分類表(IPC)劃分屬于城市生活垃圾與污泥資源綜合利用領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的快速發(fā)展，城市污水處理廠的規(guī)模不斷擴(kuò)大，污泥產(chǎn)生量也大幅度增加。我國(guó)城市污泥的特點(diǎn)是含水率高、污泥組分熱值較低、處理過(guò)程易產(chǎn)生大量臭氣和其他有害污染物等。因此，如何低成本高效處置污水廠污泥是我國(guó)城市發(fā)展面臨的一個(gè)重大難題。

傳統(tǒng)處理污泥的處置方法為海洋棄置法、填埋法、堆肥法和焚燒法。

(1)?海洋棄置法：將污泥直接投入大海，危害海洋生態(tài)系統(tǒng)，造成海洋環(huán)境惡化。美國(guó)環(huán)保局于1991年全面禁止污泥的海洋處置；我國(guó)政府承諾于1994年2月20日起不在海上處置工業(yè)廢物和城市污泥；歐盟從1998年12月31日后禁止向水體中傾倒污泥，國(guó)際公約組織同年通過(guò)了禁止向大海排放污泥的決議。

(2)?填埋法：污泥填埋占用大量土地，導(dǎo)致城市郊區(qū)可使用土地減少，甚至導(dǎo)致永久廢棄；污泥含水率高、粘度大，不僅填埋操作困難，還使得填埋體易發(fā)生變形和滑坡，成為“沼澤地”，造成安全隱患；污泥富含病原體、病毒等有害微生物，污染性較強(qiáng)，將影響生態(tài)“食物鏈”，危害居民安全。歐洲在2000年開(kāi)始對(duì)填埋征稅，從2005年起禁止一切有機(jī)廢物的填埋。

?(3)?堆肥法：在污泥中加入一定比例的秸桿、稻草、木屑或生活垃圾等膨松劑和調(diào)理劑，利用污泥的微生物進(jìn)行發(fā)酵轉(zhuǎn)化為類腐植類，作為作物肥料。堆肥處理后的產(chǎn)品病原體仍有可能存活，堆肥肥效與養(yǎng)分低，重金屬和有毒有機(jī)物無(wú)法控制，應(yīng)用效果不佳。

(4)?焚燒法：焚燒法將污泥在焚化爐里進(jìn)行焚化燃燒，使有機(jī)物全部碳化的同時(shí)，殺滅各種病原體，最終產(chǎn)物為含固率99%以上的無(wú)機(jī)灰燼。污泥在燃燒過(guò)程中存在熱值低、燃耗高、污染重、操作管理復(fù)雜、投資大和運(yùn)行費(fèi)用高等缺點(diǎn)，使焚燒法無(wú)法得到大規(guī)模應(yīng)用。

綜上所述，隨著城市的現(xiàn)代化擴(kuò)張發(fā)展，污水處理效率提高，污水污泥的產(chǎn)量也顯著增加。傳統(tǒng)污泥處置方式已經(jīng)不能滿足社會(huì)發(fā)展需要，開(kāi)發(fā)新型污泥處置技術(shù)勢(shì)在必行。

活性炭吸附材料具有非常獨(dú)特的孔隙結(jié)構(gòu)和表面官能團(tuán)，有耐酸、耐堿、耐熱等性能，化學(xué)穩(wěn)定性好、吸附能力強(qiáng)、再生方便。活性炭吸附材料的需求量正隨著社會(huì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，呈顯出逐年上升的趨勢(shì)。但是制備活性炭吸附材料的原料成本高，能源消耗大，嚴(yán)重制約了它的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。污泥中碳?xì)浜枯^高，有機(jī)質(zhì)成分多，作為制備炭吸附材料的原料，可通過(guò)一定溫度下的炭化活化處理，制備出性能良好的活性炭。該方法優(yōu)點(diǎn)在于：（1）制備污泥活性炭代替商品活性炭，可以節(jié)省木材、煤炭等原料資源，降低了活性炭的生產(chǎn)成本；（2）將污泥制備為吸附性能良好的活性炭吸附材料，為城市污水廠污泥高效資源化利用提供了新的途徑。

針對(duì)污泥處理及生產(chǎn)污泥炭吸附材料，部分研究者開(kāi)展了相關(guān)探索。CN103396815A公開(kāi)了一種污泥制備炭材料的方法，將污泥進(jìn)行水熱法脫水后，用于厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣或用于生產(chǎn)生物炭；該方法需要消耗外部能源，增加了污泥處理成本。CN102337142A公開(kāi)了一種利用導(dǎo)熱油爐導(dǎo)熱空心槳葉汽化反應(yīng)器與空心槳葉炭化反應(yīng)器制備污泥炭的方法，生產(chǎn)的污泥炭返回鍋爐中燃燒供熱給汽化反應(yīng)器和炭化反應(yīng)器；CN102358861A則提供了一種將污泥、生物質(zhì)燃料采用石灰法除臭滅菌后與煤粉混合制備含碳燃料用于燃燒的方法；這兩種方法局限于污泥的減量化處理，利用價(jià)值低。CN102071033A公開(kāi)了一種污泥熱化學(xué)法制炭處置方法，將污泥加熱至170℃～250℃，并在全封閉保溫條件下連續(xù)注入一氧化碳、二氧化碳等氣體，使污泥中有機(jī)物、蛋白質(zhì)、纖維、菌膠團(tuán)等在機(jī)械力和溫度的共同作用下，濃縮成含水率≤9%的熱成型棒(或球)，用于燃料燃燒；該方法處理污泥工藝復(fù)雜，成本較高，對(duì)機(jī)械設(shè)備要求高。