[發明專利]組合式微波高溫無氧熱解污泥資源化利用成套設備

在審

• 申請號: 202110897940.5
• 申請日: 2021-08-05
• 公開（公告）號: CN113443804A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 張少華;劉喬兵
• 申請（專利權）人: 成都孚華環保科技有限公司
• 主分類號: C02F11/10
• 分類號: C02F11/10;C10B53/00;C10G1/00;H05B6/64;H05B6/80
• 代理公司: 成都立新致創知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 51277
• 代理人: 劉俊

發明涉及組合式微波高溫無氧熱解污泥資源化利用成套設備，包括依次相連的螺旋輸入筒、空氣去除倉、螺旋輸送筒、熱解氣冷卻器；螺旋輸送筒上連接有污泥輸入計量料斗、微波能吸收物輸入計量料斗；螺旋輸送筒，其中段套設有微波裂縫陣列波導和微波加熱諧振腔，其前段的上壁連接有熱解氣冷卻器，其后段的尾部下方連接有殘渣冷卻器；螺旋輸送筒內的污泥被分解成氣相和固相，氣相被抽入熱解氣冷卻器內，而固相通入殘渣冷卻器內。本發明達到的有益效果是：能持續熱解、處理效果高、充分排出氣相、熱解效果好。

技術領域

本發明涉及污泥處理技術領域，特別是組合式微波高溫無氧熱解污泥資源化利用成套設備。

背景技術

污水處理量的不斷提高，導致污泥產量在世界范圍顯著增長，并帶來日益嚴重的環境污染問題。

處理污水污泥最普遍的方法是堆肥法、農田利用法以及焚燒法，但無一例外都有自身的缺點。堆肥法處理過程沒有實現體積減量化，而且處理、儲存、緩沖區占地面積很大；為防止被有害的污染物污染，土壤還要被隔離開；這種處理方法會浪費掉污泥本身含有的大量能量。污泥堆肥處理運行費用較高，不適應于大型處理項目，而且沒有大型處理項目在成功運行的實例。過多地使用農田利用法，將導致農田土壤中重金屬的含量升高，病原體、難降解有機物及N、P的流失也會對地表水和地下水造成污染。焚燒法能夠大幅度減少污泥體積，并能利用其中的能量來提高熱能利用率；然而，焚燒法處理設施投資大，處理費用高，有機物焚燒會產生二惡英等劇毒物質，防治費用高。

熱解法由于具備上述各種方法的優點，當前已成為研究熱點。在污泥受熱分解過程中，污水污泥的體積大量減少，存在碳基中的重金屬對自然析出的抵抗力相當強，比焚燒灰分中重金屬的析出小。此外，這一過程是在無氧條件下進行，有害物質極少產生；熱解反應控制在一定條件下，殘留的固體物質可作為吸附劑，用于吸附空氣中的污染物和污水處理過程中產生的氣味；更重要的是熱解污水污泥能產生油類產物和氣體，它們的熱值很高，可用作燃料，因此污泥熱解成為污泥資源化的一種手段，符合時下處置廢物的主流，備受重視。

污泥熱解方法有低溫熱解法、高溫熱解法和直接熱化學液化法。低溫熱解設備相對簡單，能量回收率高，對環境造成二次污染的可能性小，與焚燒技術投資相當或略低，運行成本僅為焚燒法的30%左右。不足之處在于，低溫熱解所采用的污泥需經干燥脫水，含水率在5%以下，能量消耗大，凈剩余能量不是很高；在產生的油中含有大量的多環芳烴物質，對環境產生不利的影響。污泥高溫熱解盡管有許多優點，但利用傳統的電爐高溫熱解污泥產生的油類產物中大部分是多環芳烴，含量達到80%，由于多環芳烴中的許多物質能夠致癌和致突，限制了油類產物的使用。污泥直接液化采用經機械脫水的含水率為70%~80%的污泥，避免了干燥所消耗的能量，能量剩余率較高，但設備要求較高，熱解過程中產生大量有害氣體，限制該技術的應用，產物中有2%~3%的N2殘余，燃燒過程會有氮氧化合物生產，容易對大氣造成污染，需采取相應措施加以控制。

與傳統加熱方式相比，微波加熱熱量從物質內部產生，不需要從表面傳遞到內部，加熱均勻，加熱時間短，只需要傳統加熱1/100~1/10的時間即可完成，熱效率高，微波具有選擇性和穿透性。通過向污泥中添加微波能吸收物質，使污泥在微波場中快速升至900°C以上的高溫，實現污泥的高溫熱解。

污泥微波高溫無氧熱解的實驗表明：液態產物的熱值可以達到37MJ/kg以上，與柴油熱值相當，比傳統高溫無氧熱解油的熱值高2~7MJ/kg，更適合用作燃料；油中多環芳烴（PAHs）含量低于5.37%，且為無毒PAHs；氣態產物中H2和CO的體積分數在54%以上，熱值達到9420kJ/m3，可用作燃料。

污泥微波高溫無氧熱解技術越來越受到環境工作者的重視，進行了眾多的研究工作，明確了該技術的可行性。但目前市場上隧道連續式微波高溫爐多采用如下幾種結構：

1、推車式：設備內置軌道，軌道上設定連續的多輛工裝車，通過液壓傳動，讓后面工裝車頂前面工裝車，從而完成送料，特別適合塊料的輸送；缺點是工作過程屬于間接連續，而且無法適合粉料處理。