[发明专利]污泥或有机垃圾高低温耦合热解方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种污泥或有机垃圾高低温耦合热解方法，属于市政垃圾处理和资源循环 利用技术领域。

背景技术

城市污水处理厂处理废水过程中产生的大量污泥，河道清理产生的河底污泥等，均含 有大量的水分(80～90％)和有机物，同时还含有重金属及病原菌等；另外城市垃圾中的有机 组分水分含量高(≥70％)，热值低，填埋产生大量渗滤液，焚烧消耗辅助燃料或者降低吨垃 圾发电量。随着我国污水处理网络的完善，污泥的产量日益增加，成为与城市垃圾并行的 最紧迫、最急需处置的城市废弃物。现有的城市污泥处理方法主要是填埋、堆肥、焚烧， 虽然有少量的热解报道，但是由于缺乏有经济、有效实施意义的目标产品和优化的设备和 工艺，实施例非常局限。填埋占用宝贵的土地资源；而由于污泥含水量大，焚烧前需要干 化，焚烧不能带来大量的热能收益，反而投资巨大，控制二次污染的成本和代价都很大， 因此污泥的低成本无害化处置技术及其系统装置非常急需。污泥的中低温裂解可以产生生 物炭、油和可燃气，可燃气回收燃烧作为裂解的热源，可以减少或者避免对外部热源的消 耗；同时燃烧生成的烟气可以作为热源干燥污泥中的水分，实现能源的梯级化利用，最后 烟气净化后排出，焦炭得以利用，对环境无污染，整个裂解过程实现了对污泥的无害化和 资源化；污泥的高温气化可以将污泥中的有机成分转化为可燃气，同时可以促进重金属的 挥发，使残渣中的重金属按照处置的需要加以控制。

另一方面，中国的广大中、西北部地区土壤贫瘠沙化，类似地区全世界还有很多，如 中东、中亚等地，这类地区一方面地表水蒸发量大、降雨少，有限的地下水都高度矿物化、 含盐量高，而当地速生林、植树造林、植被保护改良急需大量具有蓄水、益菌、保温、缓 释肥效的生物质有机炭。如果能利用人们居住环境中每日产生的市政污泥、市政垃圾作为 主原料来源生产生物质有机炭时同时回收大量的中性或微酸性自由水，则不仅解决了污泥 的处置问题，也为当地的土壤改良和沙漠化防治提供了最好的原料。

现有的污泥热解技术无法实现上述生产生物有机炭的功能。现有污泥热解技术可以分 为以下几种类型：1)只是单一的中低温裂解，并利用干馏气的回收燃烧和烟气对湿污泥的 干燥来节约辅助燃料，如申请号为200710148172.3的发明专利申请“高含水有机物的炭化 处理方法及其装置”就是描述了这样一个单一温度区的污泥炭化工艺及其装置，要实现炭 化产物的资源化利用只能处理某些特定的污泥；当希望保持炭化物的肥效时则因炭化温度 的限制难以实现；或者是单一的高温气化，如与秸秆等生物质类似的流化床气化或者固定 床气化技术，以产气为目的；2)只是针对特定的污泥，如发明专利“一种含油污泥的资源 化处理方法”(200610103671.6)主要针对油污泥描述了其炭化方法；3)实施可行性要求极 高或者产品加工及其复杂，如发明专利“微波辐射污泥制生物柴油的方法” (200610200510.9)利用微波辐射加热从污泥中制油、发明专利“利用剩余污泥制备氮氧 化物催化剂的方法”(200610032276.3)利用化学活化剂和稀盐酸进行复杂处理后获得NOx 的催化剂；4)以制备活性碳或吸附剂为目的，如申请号为200810123383.6的发明专利申请 描述了一种城市污泥与农业废弃物共热解制备活性炭工艺；申请号为200610117891.4的发 明专利申请描述了一种利用湿污泥制备炭化吸附剂的方法。由于污泥的含灰量高，获得高 品质的活性炭或吸附剂的代价通常很高，以致于其实施无法与市场上现有的活性碳或吸附 剂生产技术相竞争；5)只是单一的高温气化以产煤气为目的，如日本的Tokyo Gas Co.Ltd 报道的污泥的热解气化气发电和供煤气工艺，由于燃气中含有一定量的飞灰、焦油，需要 经过严格净化后才能进入燃气轮机和管道输送系统。综合分析，现有技术中缺乏实施性强、 适应污泥的热值和重金属含量变化的工艺、技术和设备。