[發明專利]一種高壓水熱及循環流化床熱解輔助的污泥快速無害化處理工藝

在審

• 申請號: 201810107405.3
• 申請日: 2018-02-02
• 公開（公告）號: CN108218160A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 劉振剛;劉婷婷
• 申請（專利權）人: 中國科學院生態環境研究中心
• 主分類號: C02F11/00
• 分類號: C02F11/00;C10B53/00;C10B57/00;C10B57/10
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本發明涉及一種高壓水熱及循環流化床熱解輔助的污泥快速無害化處理工藝，提出添加Ca(OH)₂強化高壓水熱預處理污泥過程中的水解、脫羧反應，顯著提高污泥脫水性能，降低污泥熱解前處理成本；循環流化床熱解處理效率高、能耗低，而Ca的添加有利于熱解過程中焦油的二次分解，控制危險廢棄物焦油的產生；同時熱解過程可穩定污泥中的重金屬，并有效分解有機污染物；熱解炭pH在10.6?12.4之間，可回收作為酸性污染土壤改良劑或吸附劑；本發明方法節能高效，實現了污泥的快速無害化處理和資源化利用。

技術領域

本發明涉及市政污泥的無害化處理及資源化利用技術領域，屬于環境保護與資源綜合利用領域的固體廢棄物資源化利用新技術。

技術背景

隨著城鎮化建設快速推進、污水處理設施不斷完善，城市污泥產量持續增加，僅2015年，污泥產量已達到3000萬噸左右。污水污泥富集了污水中有機污染物、重金屬、多種寄生蟲卵、病原微生物、放射性核素等有毒有害物質，因此，未經處理的數量巨大的污泥不僅嚴重侵占土地、造成二次環境污染、破壞生態系統并對人類健康帶來潛在風險。污泥傳統處理方式中的好氧堆肥、土地填埋等由于處理效率低、存在二次污染等局限性無法實現污泥快速、安全、無害處理。因此尋求快速、高效、無害化的污泥處理方法已成為近年的研究熱點。

污泥熱解是在惰性氣氛及高溫條件下一種的污泥處理方式。與傳統處理方式相比，熱解具有下述優點：熱解可以徹底殺死污泥中的病原體、分解有機污染物、穩定重金屬，降低污泥的生物毒性；熱解得到的熱解炭富含氮、磷、鉀等營養成分且表面多孔，因此，可作為土壤改良劑或經進一步改性為吸附劑，實現污泥的資源化利用。與傳統固定床式熱解相比，循環流化床熱解傳質傳熱更穩定均勻、處理效率更高，循環尾氣進入熱解爐可節省能耗，能實現對污泥的連續處理。由于污泥含水率通常高于80％，熱解前必須進行干燥預處理，但由于污泥膠體性質導致的較低的脫水性能致使熱解前的污泥干燥成本居高不下。同時，高水分含量的污泥在熱解過程中會產生大量的焦油，而焦油因富含有毒重金屬以及致癌、致畸的稠環有機物如多環芳烴等被列為危險廢棄物，因此，開發污泥高效、低耗的除水干燥技術以及高效的熱解技術迫在眉睫。

高壓水熱是指在150-350℃以及自生壓力(1-15MPa)條件下的一種生物質熱化學處理方法，尤其適合高含水量生物質的處理。該方法具有反應條件溫和、容易操作、無需事前干燥、能耗低等優點。同時，高壓水熱過程中的縮合、碳化反應能明顯改善生物質的燃料性能，甚至接近于褐煤的燃料性能。對于污泥而言，高壓水熱過程中能有效水解污泥細胞壁，大大提高污泥脫水性能，降低污泥的干燥成本，有利于污泥運輸及后續熱處理。同時高壓水熱過程能溶解、降低固相中堿金屬鉀和鈉的含量，改善污泥水熱炭熱解過程中積灰結渣問題。

本發明提出了利用高壓水熱技術作為污泥熱解前的預處理手段，通過添加Ca(OH)₂進一步促進污泥水解、脫羧，強化污泥脫水性能，克服熱解成本高的缺點；Ca的添加有利于熱解過程中焦油的二次分解，降低危險廢棄物焦油的產生；利用熱解過程中的高溫實現對污泥中重金屬穩定的作用，并有效分解有機污染物；利用循環流化床熱解具有處理效率高、能耗低等特點，本發明方法實現了污泥的快速無害化處理和資源化利用。

發明內容

本發明的目的是針對熱解無害化處理污泥技術中高能耗的缺點，提供一種高壓水熱及循環流化床熱解輔助的污泥快速無害化處理工藝，克服熱解能耗高的缺點，并實現污泥的徹底無害化。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種高壓水熱及循環流化床熱解輔助的污泥快速無害化處理工藝，包括以下步驟；

(1)將市政污泥置于水熱反應裝置內進行高壓水熱處理；

(2)將步驟(1)中得到水熱炭化產物用離心機固液分離，得到固相產物進行機械脫水、干燥處理；

(3)將(2)中水熱炭化固相產物置于循環流化床熱解爐內爐熱，回收熱解焦油和熱解炭。