[發明專利]一種利用輪胎熱解廢渣提升有機廢物厭氧消化效率的方法

有效

• 申請號: 202110789115.3
• 申請日: 2021-07-13
• 公開（公告）號: CN113416753B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 孔鑫;劉建國;李明凱;侯云;岳秀萍;袁進
• 申請（專利權）人: 太原理工大學;清華大學
• 主分類號: C12P5/02
• 分類號: C12P5/02;C02F11/04
• 代理公司: 重慶律知誠專利代理事務所(普通合伙) 50281
• 代理人: 殷興旺

本發明屬于固體廢棄物及水處理工藝技術領域，公開了一種利用輪胎熱解廢渣提升有機廢物厭氧消化效率的方法。本發明的方法包括：(1)采用廢舊輪胎作為原料，將其破碎成膠粒，熱解，熱解炭制備過程中以N₂為載氣，相對氣壓為0.007?0.012Mpa，N₂流速不高于100mL/min，以7?13℃/min的速率升溫加熱管式爐至目標溫度并維持1.5?2.5小時，之后再以7?13℃/min速率降溫至250?350℃，產物冷卻至室溫后干燥備用；(2)向厭氧反應器中加入厭氧污泥和醋糟，再加入熱解炭，在32?37℃條件下進行厭氧產沼。該方法將不同熱解條件下產生的固體廢棄物?熱解炭作為厭氧反應器的添加材料，強化了以醋糟為代表的纖維類有機廢棄物的厭氧處理過程，提升了物料的水解效率和生化產甲烷潛能。

技術領域

本發明涉及于固體廢棄物及水處理工藝技術領域，具體是涉及一種利用輪胎熱解廢渣提升有機廢物厭氧消化效率的方法，更具體地，涉及一種利用廢舊輪胎化工熱解過程產生的熱解炭來提升易降解有機物厭氧消化過程中揮發酸及甲烷產率的方法。

背景技術

有機廢棄物或高濃度有機廢水由于有機質含量高，適宜采用厭氧消化的方式進行處理，在降解有機質的同時，廢物資源化利用，產生揮發酸和甲烷。但是，對于一些物料，如醋糟、秸稈、污泥等，由于其有機成分被纖維組織、胞外聚合物等難降解物質包裹，微生物難以與其接觸并進行降解，導致處理效率低，厭氧過程中揮發酸和甲烷產量低。

為提高厭氧處理效率，常采用一些機械或者物理化學手段對上述物料進行預處理，如超聲預處理、高溫高壓預處理、酸堿預處理等。然而，一方面，預處理需要額外設備投資或反應構筑物建設；另一方面，這些方式有的能耗高，有的需要使用大量藥劑，成本高昂。因此，開發一種操作便捷、經濟性好的提升厭氧處理效率的方式十分必要。

目前，我國每年生產的廢棄輪胎超過4億條，化工領域常采用熱解的方式對廢棄輪胎進行資源化處置，熱解過程產生的熱解油和熱解氣是高品質的能源替代物，而產生的殘余物，即熱解炭附加值較低。盡管熱解炭可以通過深加工成為炭黑，但工藝鏈長，加工費用高，多數熱解炭未被加以利用，成為新的固體廢棄物。本發明的發明人對熱解炭的物化性質進行分析，發現其具有良好的比表面積和較好的導電性能。良好導電性能材料，如活性炭、碳布、電解池等會提升厭氧產甲烷代謝活性，但現有研究采用的導電材料造價高，體型較大，對反應器有效空間占用較多。

發明內容

本發明的目的是為了克服上述背景技術的不足，提供一種利用輪胎熱解廢渣提升有機廢物厭氧消化效率的方法。本發明的方法通過研究廢舊輪胎在不同熱解條件下產生的固體廢棄物-熱解炭，利用其特有的導電性能，將其作為厭氧反應器的添加材料，強化以醋糟為代表的纖維類有機廢棄物的厭氧處理過程，提升物料的水解效率和生化產甲烷潛能。

為達到本發明的目的，本發明利用輪胎熱解廢渣提升有機廢物厭氧消化效率的方法包括以下步驟：

(1)采用廢舊輪胎作為原料，將其破碎成膠粒，在500-1100℃熱解，在熱解炭制備過程中，以N₂為載氣，使用管式爐進行制備，爐內相對氣壓為0.007-0.012Mpa，N₂流速不高于100mL/min，以7-13℃/min的速率升溫加熱管式爐至目標溫度并維持1.5-2.5小時，之后再以7-13℃/min速率降溫至250-350℃，待產物冷卻至室溫后放入干燥器內備用；

(2)向厭氧反應器中加入厭氧污泥和醋糟，再加入步驟(1)所得熱解炭，在32-37℃條件下進行厭氧產沼。

優選地，在本發明的一些實施例中，所述步驟(1)中爐內相對氣壓為0.009-0.011Mpa，N₂流速不高于100mL/min，以9-11℃/min的速率升溫加熱管式爐至目標溫度并維持1.9-2.1小時，之后再以9-11℃/min速率降溫至290-310℃。

優選地，在本發明的一些實施例中，所述步驟(1)中熱解溫度為600-1000℃。