一種利用污泥脫水熱解氣化發電的方法
【專利摘要】本發明公開了一種利用污泥脫水熱解氣化發電的方法，使得傳統的污泥干燥和焚燒變得更經濟可行，本方案利用丙酮作為萃取劑，在適當比例下混合并在自然干燥的條件下深度脫水使污泥水含量降低到20%，此時干燥的污泥中有機物質大部分被保留，熱值為3,000kcal/kg，然后繼續在已脫水了的污泥丙酮混合物中加入干燥的秸稈，以一定的比例進行混合并進行壓塊，得到的污泥含水率為15%且其燃燒熱值提高到4,000kcal/kg，這樣的污泥適合于熱解氣化發電，每噸污泥發電量可高達800?1000度；并將燃燒產生的灰分收集作為肥料；與現有技術相比，本方案具有經濟環保、充分利用可再生資源等優點。
【專利說明】
一種利用污泥脫水熱解氣化發電的方法
技術領域
[0001]本發明涉及環保技術領域，具體涉及一種利用污泥脫水熱解氣化發電的方法。
【背景技術】
[0002]城市污水處理是指為改變污水性質，使其對環境水域不產生危害而采取的措施。城市污水處理一般分為三級:一級處理，系應用物理處理法去除污水中不溶解的污染物和寄生蟲卵；二級處理，系應用生物處理法將污水中各種復雜的有機物氧化降解為簡單的物質;三級處理，系應用化學沉淀法、生物化學法、物理化學法等，去除污水中的磷、氮、難降解的有機物、無機鹽等。至于采取哪級處理比較合理，應視對最終排出物的處理要求而定。通常城市污水處理以一級處理為預處理，二級處理為主體，三級處理很少使用。一般工廠排出的污水，至少應采取兩級處理。由于二級處理后會排出大量污泥，其含水率可高達99%以上，有機物含量高，容易腐化發臭，若不進行處理，則很容易造成二次污染，因此，還要進行污泥處理。污泥脫水是整個污泥處理工藝中的一個重要環節，也是其中極為重要的一個發展方向。因此，選用何種溶劑進行脫水，以何種比例脫水才能使脫水效果達到最佳等成為了首要問題。不同的溶劑基團有著不同的介電常數，譬如用在三相萃取中，萃取過程先從具有低介電常數的物質開始，最后具有最高介電常數的物質被萃取。在這樣的多級提取過程中，每個階段獲得會不同的產品。當使用溶劑與介電常數ε彡30(溶劑A組)可以得到4%至10%(重量)的蠟、樹脂、精油和生物堿。這些溶劑可以是三氯乙烯、苯異丙肼113或丙酮。通過用具有ε =30-80(溶劑B組)，10%?20% (重量)的碳水化合物的蛋白質、染料、單寧酸、有機堿、酸或鹽可以被萃取出，這些溶劑可以是甲醇或水。當使用溶劑與ε彡80(溶劑C組)的介電常數為10%?20% (重量)果膠和戊聚糖將會被提取出來。這些溶劑可以是硫酸溶液，氫氧化鉀溶液和氫氧化鈉溶液。通過使用其介電常數在上述限制范圍內的溶劑，并通過混合這些溶劑，再共沸分餾，便可同時獲得所使用的溶劑和想要萃取的原材料。例如A + B的混合物和C的純凈物，或者是純凈的Α，和B跟C的混合物。此外，也可以在同一個組中用兩種不同的溶劑，例如溶劑甲醇和水(溶劑B組)。為達到不同的后處理目的，采用不同的溶劑和不同的比例，可謂仁者見仁，智者見智。現有技術中，也有少量的報道，采用各種溶劑進行輔助脫水，然而難以兼顧脫水高效性、環保性及經濟性。經過脫水后的污泥，通常采用焚燒等方式進行處理，盡管該方法為最徹底的污泥處理方式之一，它能使有機物全部碳化，殺死病原體，最大限度地減少污泥體積，然而其缺點在于處理設施投資大，經濟成本高等，且未充分將可再生資源進行利用。
【發明內容】
[0003]針對現有技術存在的問題，本發明旨在提供一種利用污泥脫水熱解氣化發電的方法，該方法經濟環保，且脫水效果好，可達到每噸污泥產生800?1000度電的可觀能源。
[0004]—種利用污泥脫水熱解氣化發電的方法，包括以下步驟:
S10、將污泥經過初步過濾，使得其中的水分由99%降低到75%-60%; S20、將SlO所得的污泥與丙酮按質量體積比(g:ml)以1:2?7的比例混合，并在自然條件下干燥24h;
S30、加入干燥的秸桿，所述秸桿與污泥的質量比為0.1?1:1，將污泥與秸桿充分混合； S40、將秸桿污泥混合物制成小塊；
S50、將制成的小塊污泥秸桿混合物加入熱解氣化設備中進行熱解；
S60、收集灰分制成肥料；
S70、產生的合成氣清潔后儲存并發電。
[0005]進一步地，還可將S20步驟中干燥時產生的丙酮水混合物，經過真空蒸餾得到丙酮與水，丙酮可循環利用到溶劑接觸反應過程中，水也可以循環利用。
[0006]優選地，S20中污泥與丙酮的混合比例為1:2?5(g:ml)。
[0007]優選地，S20中污泥與丙酮的混合比例為1:2?4(g:ml)。
[0008]優選地，S20中污泥與丙酮的混合比例為1:3(g:ml)。
[0009]優選地，S30中所述秸桿與污泥的質量比為0.1?0.8:1。
[0010]優選地，S30中所述秸桿與污泥的質量比為0.5?0.8:1。
[0011 ]優選地，S30中所述秸桿與污泥的質量比為0.6:1。
[0012]進一步地，S40中通過打棒將秸桿污泥混合物制成小塊。
[0013]進一步地，S20干燥后的污泥混合物的含水率為22%?18%。
[0014]進一步地，所述干燥的秸桿的含水率為I?10%。
[0015]進一步地，所述步驟S20與S30可交換順序。
[0016]丙酮與污泥按一定比例混合時，在室溫條件下自然干燥24小時，污泥的水含量能夠降低到20%左右。而且有機物質在丙酮的作用下，多糖沉淀、蛋白質和DNA的釋放比例隨加入丙酮體積的升高而顯著增加。在自然干燥過程中，污泥累計蒸發率在溶劑接觸后能比沒有溶劑接觸的干燥要快5-6倍。此過程中涉及溶劑接觸脫水和溶劑增強揮發脫水。通過選擇適當的溶劑，并按特定比例與污泥混合，在封閉的地方操作能夠減少溶劑的消耗，脫水效果才能最佳。
[0017]本方案經過多階段混合反應對污泥進行干燥處理，首先混合污泥與丙酮，再與干燥的秸桿(水含量約4%)混合;或者先將污泥與干燥的秸桿混合，再與丙酮混合發生提取反應。粉碎了的干燥秸桿能夠抵消污泥中具有高能量的結合水，得到的污泥能輕易進行壓塊處理且在空氣中能快速地干燥，同時還能夠有效提高的干燥污泥的燃燒熱值，為熱解氣化發電提供有利條件。通過本方案的巧妙組合，可使脫水效果達到最佳的同時經濟環保。由于所需的材料成本低，且丙酮經過蒸餾后可循環使用，大大降低了經濟成本并提高了環保效益。
[0018]此外，經過本方案處理后的污泥，達到穩定和無害化要求，壓實后制成塊狀，該混合物的熱值適合熱解氣化，得到的合成氣凈化后可直接燃燒發電，且發電量可達到每噸污泥800?1000度。且由于污泥的成分關系，熱解后飛灰含量相對較高，但是里面含有的水溶性無機鹽，尤其是鉀鹽，含氮和含磷無機物，在經過一系列處理后，這些都可以被用作營養價值高的肥料。
[0019]本發明提供的一種利用污泥脫水熱解氣化發電的方法，具有如下有益效果:
1、脫水效果好，高效低耗。利用丙酮作為萃取劑進行污泥的二級脫水，在自然干燥的條件下使污泥深度脫水且其水含量降低到20%，經過二級脫水后的污泥是無臭味的，有機物質大部分被保留，而且其增加了污泥的平均粒徑，增強了后續污泥固液分離的能力。
[0020]2、經濟效益高，再生資源綜合利用效益明顯。本發明方案將污泥中的灰分轉化為肥料，將秸桿和污泥中的能量轉化為電能，將再生資源得到了充分利用。且采用本方案可實現每噸污泥發電800?1000度，經濟效益十分可觀。
[0021]3、工藝流程簡單，運作成本低廉。本方案的工藝流程簡單，且所需的材料成本低，且丙酮經過蒸餾后可循環使用。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明實施例1的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本發明的技術方案:
一種利用污泥脫水熱解氣化發電的方法，包括以下步驟:
S10、將污泥經過初步過濾，使得其中的水分由99%降低到75%-60%;
S20、將SlO所得的污泥與丙酮以1:2?7(g:ml)的比例混合，并在自然條件下干燥24h，干燥后的污泥混合物的含水率為22%?18%;干燥時產生的丙酮水混合物，經過真空蒸餾得到丙酮與水，丙酮可循環利用到溶劑接觸反應過程中，水也可以循環利用；
S30、加入干燥的秸桿，所述秸桿與污泥的質量比為0.1?1:1，將污泥與秸桿充分混合； S40、將秸桿污泥混合物打棒制成小塊；
S50、將制成的小塊污泥秸桿混合物加入熱解氣化設備中進行熱解；
S60、收集灰分制成肥料；
S70、產生的合成氣清潔后儲存并發電。
[0024]S20中污泥與丙酮的混合比例優選為1:2?5(g:ml)，更優選為1:2?4(g:ml)。
[0025]S30中所述秸桿與污泥的質量比優選為0.1-0.8: I，更優選為0.5?0.8:1。
[0026]或者，可待污泥初步過濾后，先按0.1?1:1加入干燥的秸桿充分混合，再入秸桿污泥混合物中加入1:2?7(g:ml)的丙酮
實施例1
如圖1所示，將污泥原料經過初步脫水后，其含水率約60%;在污泥中加入丙酮溶劑，按照3ml丙酮與Ig污泥的比例混合。經丙酮混合萃取后，不僅能有效脫水并且增加其揮發脫水等深層脫水作用，在自然條件下干燥24小時后，能夠將含水率降低到20%左右，且其燃燒熱值可達到3000kcal/kg。將干燥過程中產生的丙酮與水混合物經過真空蒸餾得到丙酮和純凈的水，丙酮可循環利用到溶劑接觸反應中，水也可循環利用。在干燥后的丙酮混合物中加入干燥的秸桿，秸桿中的含水率約為4%，將秸桿與污泥的按為0.6:1的比例進行充分混合，使混合物的含水率降低到15%，燃燒值可增加到4000kcal/kg左右，大大地提高了燃燒熱值，為熱解氣化發電提供基礎條件。將秸桿污泥混合物打棒制成小塊。將制成小塊的污泥秸桿混合物加入熱解氣化設備中進行熱解，收集飛灰制成肥料，產生的合成氣清潔后儲存并發電，發電量可高達800-1000度/噸污泥。
[0027]與現有技術相比，本發明具有變廢為寶，發電量高，經濟效益可觀等特點。
[0028]上面結合附圖對本發明進行了示例性的描述，顯然本發明的實現并不受上述方式的限制，只要采用了本發明技術方案進行的各種改進，或未經改進將本發明的構思和技術方案直接應用于其它場合的，均在本發明的保護范圍內。
【主權項】
1.一種利用污泥脫水熱解氣化發電的方法，其特征在于:包括以下步驟: SlO、將污泥經過初步過濾，使得其中的水分由99%降低到75%-60% ； S20、將SlO所得的污泥與丙酮按質量與體積比為1:2?7的比例混合，并在自然條件下干燥 24h; S30、加入干燥的秸桿，所述秸桿與污泥的質量比為0.1-1: I，將污泥與秸桿充分混合； S40、將秸桿污泥混合物制成小塊； S50、將制成的小塊污泥秸桿混合物加入熱解氣化設備中進行熱解； S60、收集灰分制成肥料； S70、產生的合成氣清潔后儲存并發電。2.根據權利要求1所述的利用污泥脫水熱解氣化發電的方法，其特征在于:還可將S20步驟中干燥時產生的丙酮水混合物，經過真空蒸餾得到丙酮與水。3.根據權利要求1所述的利用污泥脫水熱解氣化發電的方法，其特征在于:S20中污泥與丙酮的混合比例為1?5(g:ml)。4.根據權利要求1所述的利用污泥脫水熱解氣化發電的方法，其特征在于:S20中污泥與丙酮的混合比例為1?4(g:ml)。5.根據權利要求1所述的利用污泥脫水熱解氣化發電的方法，其特征在于:S20中污泥與丙酮的混合比例為1:3(g:ml)。6.根據權利要求1所述的利用污泥脫水熱解氣化發電的方法，其特征在于:S30中所述稻桿與污泥的質量比為0.1?0.8:1。7.根據權利要求1所述的利用污泥脫水熱解氣化發電的方法，其特征在于:S30中所述稻桿與污泥的質量比為0.5?0.8:1。8.根據權利要求1所述的利用污泥脫水熱解氣化發電的方法，其特征在于:S30中所述稻桿與污泥的質量比為0.6:1。9.根據權利要求1所述的利用污泥脫水熱解氣化發電的方法，其特征在于:所述干燥的秸桿的含水率為I?10%。10.根據權利要求1?9任一項所述的利用污泥脫水熱解氣化發電的方法，其特征在于:所述步驟S20與S30可交換順序。
【文檔編號】C02F11/00GK106082575SQ201610636228
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月5日 公開號201610636228.9, CN 106082575 A, CN 106082575A, CN 201610636228, CN-A-106082575, CN106082575 A, CN106082575A, CN201610636228, CN201610636228.9
【發明人】賀嵐
【申請人】湖南警察學院