[發(fā)明專利]一種連續(xù)氣化處理污泥的方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910307309.8
• 申請(qǐng)日: 2019-04-17
• 公開（公告）號(hào): CN109971508A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊啟煒;張銘;毛夢(mèng)梅;李如龍;聞光東;吳劍驊;任其龍;蘇寶根;張治國(guó);鮑宗必
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué);杭州粵和泰等離子科技有限公司
• 主分類號(hào): C10J3/00
• 分類號(hào): C10J3/00;C02F11/10;C02F11/00
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發(fā)明公開了一種連續(xù)氣化處理污泥的方法，包括：將污泥干燥至恒重后篩分，選取100～200目的污泥顆粒作為氣化對(duì)象；載氣攜帶所述氣化對(duì)象后與氣化劑一并進(jìn)入熱等離子體反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行氣化，分別收集氣體產(chǎn)物和固體產(chǎn)物，完成污泥連續(xù)氣化處理。本發(fā)明還公開了一種實(shí)施上述方法的熱等離子體反應(yīng)器，包括陽極、陰極棒、進(jìn)料器和等離子體電源，陽極包括內(nèi)壁為石墨層的陽極套筒，底部設(shè)有排氣口，陽極套筒下方接有熔融爐，熔融爐底部設(shè)有排渣口；陰極棒伸入陽極套筒內(nèi)；進(jìn)料器內(nèi)盛有氣化對(duì)象，載氣經(jīng)過進(jìn)料器攜帶氣化對(duì)象后和氣化劑一并進(jìn)入陽極套筒內(nèi)；等離子體電源的正極與陽極連接，負(fù)極與陰極棒連接。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及污泥處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種連續(xù)氣化處理污泥的方法及裝置。

背景技術(shù)

污泥是一類數(shù)量較大又不易處理的固體廢棄物，主要來自于各類廢水處理，根據(jù)其廢水來源的不同可以將污泥分為：造紙污泥、印染污泥、電鍍污泥等。例如，印染廢水占全國(guó)工業(yè)廢水排放量的10％，經(jīng)過處理后會(huì)產(chǎn)生1％～3％含水率為97％的污泥，因此全國(guó)印染污泥的產(chǎn)量達(dá)600～700萬噸/年，且污泥產(chǎn)量以每年10％的速率增長(zhǎng)。

傳統(tǒng)的污泥處理技術(shù)包括填埋、直接傾倒和熱處理等，存在著占用土地資源、污染地下水、處理費(fèi)用高等缺點(diǎn)。由于氣化方法處理固體廢物具有顯著減容和固定重金屬于廢棄物殘?jiān)奶匦裕瑫r(shí)能夠產(chǎn)生如油或合成氣等高附加值產(chǎn)品，近些年來氣化方法引起了研究者的關(guān)注。

然而，由于傳統(tǒng)氣化方法處理污泥所得合成氣中含有大量CO₂和N₂導(dǎo)致其的熱值偏低。因此，要同時(shí)實(shí)現(xiàn)污泥減容、有機(jī)組分完全氣化和無機(jī)組分無害化處理的目標(biāo)仍舊非常具有挑戰(zhàn)性。

熱等離子氣化技術(shù)是近年來日益受到重視的一項(xiàng)氣化技術(shù)。熱等離子體溫度可達(dá)3000K以上，各種活性粒子和自由基豐富。因此，能快速高效地將污泥中的有機(jī)物裂解轉(zhuǎn)化成氣體。通過調(diào)控氣化條件，還可以調(diào)節(jié)氣體的組成，使之能夠作為化工資源得到利用。此外，熱等離子體氣化技術(shù)能同時(shí)將無機(jī)物熔融，實(shí)現(xiàn)重金屬的高效固化，從而得到無害的固體產(chǎn)物。

公開號(hào)為CN106630527A的專利說明書公開了一種污泥熱解等離子氣化發(fā)電的方法和系統(tǒng)，所述污泥熱解等離子氣化發(fā)電方法包括步驟：將污泥送入蓄熱式旋轉(zhuǎn)床內(nèi)進(jìn)行熱解處理，得到熱解氣液混合物和熱解炭；將熱解氣液混合物通入等離子氣化反應(yīng)室，得到合成氣；將合成氣通入熱換裝置進(jìn)行換熱處理，得到蒸汽和剩余合成氣，蒸汽通入發(fā)電裝置。污泥熱解等離子氣化發(fā)電方法的系統(tǒng)包括：蓄熱式旋轉(zhuǎn)床、等離子氣化反應(yīng)室、換熱裝置、發(fā)電裝置、熄焦裝置。

然而，上述專利說明書提供的方法仍需對(duì)污泥進(jìn)行熱解預(yù)處理，其本質(zhì)仍是利用等離子體氣化氣態(tài)和/或液態(tài)物質(zhì)，而非直接氣化固態(tài)污泥，步驟繁瑣、復(fù)雜。

目前，熱等離子氣化技術(shù)在聚合物和焦油等廢棄物的無害化和資源化方面獲得了較多研究，但未見有工業(yè)化應(yīng)用等離子體直接處理污泥，特別是印染污泥的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)本領(lǐng)域存在的不足之處，本發(fā)明提供了一種連續(xù)氣化處理污泥的方法，一步法直接氣化固體污泥顆粒，設(shè)備精簡(jiǎn)，占用土地資源少、不污染地下水、處理費(fèi)用低、能連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了污泥的再生資源利用及無害化處理，適應(yīng)和滿足行業(yè)發(fā)展及環(huán)境保護(hù)的需要。

一種連續(xù)氣化處理污泥的方法，包括：

(1)將污泥干燥至恒重后過篩作為氣化對(duì)象；

(2)載氣攜帶所述氣化對(duì)象后與氣化劑一并進(jìn)入熱等離子體反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行氣化，分別收集氣體產(chǎn)物和固體產(chǎn)物，完成污泥連續(xù)氣化處理；所述的固體產(chǎn)物經(jīng)熔融、冷卻后收集。

本發(fā)明采用上述方法連續(xù)氣化處理污泥，碳收率可到99％以上，合成氣能量轉(zhuǎn)換效率可達(dá)60％以上，污泥減容比可達(dá)40％以上，所得固體殘?jiān)鼘?duì)重金屬可以達(dá)到94％以上的固定效率，毒性浸出實(shí)驗(yàn)表明其不屬于危險(xiǎn)廢物。