[发明专利]一种污泥微波辅助亚临界液化制备生物油的方法

说明书

本发明公开了一种污泥微波辅助亚临界液化制备生物油的方法,该方法具体利用微波能的特殊性对污泥进行有机物的结构改性，然后将污泥转移至高温高压反应釜液化，经过对比分析，预处理后的生物油的产率明显提升，生物油中可燃组分明显增多，品质显著提高。本发明无需对原料进行任何处理，简洁高效，即实现了对污泥的处理又产生了能源，具有良好的经济、社会和环境效益。

技术领域

本发明涉及生物油的制备方法，具体涉及一种污泥微波辅助亚临界液化制备生物油的方法。

背景技术

污泥是污水处理过程中产生的一种不可避免的副产物。随着中国城镇化率的急速提高，建成的污水处理厂总数量也越来越多，导致污泥产量日益增高。截止2018年底，全国污水处理厂产生的污泥4500万吨左右，污泥减量化及无害化处理已经成为全世界公认的环境难题。污泥，又被世界水环境组织称为“生物固体”，通常由有机质、细菌、无机矿物及重金属等组分构成，污泥中的有机质含量可达50％左右，干污泥的热值可达13MJ/Kg，具有非常大的资源化利用潜力，因此受到广泛关注。

污泥传统的处理方式主要有填埋、农业应用以及焚烧等，但是都因为存在明显的缺点而逐渐不能被人类所接受。现阶段一些新型的污泥处理技术逐渐被人类发现，如污泥水热液化制备生物油等技术，这种处理技术一方面可以实现污泥的稳定处理，另一方面因为污泥制备生物油与原生石油具有相似的特性，未来能实现替代现有石油能源，改变现有的能源利用结构，具有非常大的现实意义。

在中国专利申请CN102557366A中，公开了一种污泥处理方法及其应用技术，其公开内容是将污泥直接液化制备生物油的方法，该方法主要是利用污泥的高含水分作为溶剂，加热至亚-超临界条件下，液化制备生物油。该技术虽然获得高产率的生物油，但生物油成分复杂，含有大量的含氮化合物，利用起来容易产生NOx，造成二次污染。

在中国专利申请CN106433713A中，公开了一种添加生物质的污泥热解方法，其公开内容将生物质、污泥、催化剂混合，进行污泥的高温热解，该方法可以将污泥气相、液相转化率提高，但由于其热解温度较高，能耗提高，且热解过程中生物油容易冷凝下来，不易收集。

亚临界水技术因其绿色、无污染、运行相对易控，成本相对低等特点，逐渐受到关注。亚临界水为在100℃到374℃之间，在外加压力的条件下仍然保持液态的水。水在亚临界的条件下，氢离子和氢氧根离子浓度的升高，使得水既可充当溶剂，也可以酸/碱催化剂的形式或反应物参与化学反应。而在亚临界水中发生的化学反应常常是可以受酸/碱催化剂催化的反应，同时由于高温高压的作用使得化学反应速率提高。

微波技术已被引入生物、煤、石油及部分有机废物的高温分解领域。与传统的加热技术相比，微波加热具有加热均匀、热效率高、可选择性加热有机质的优点。微波污泥热解产生的油类中含氮化合物较传统方法少得多，同时还含有较多酯类、烃类等可燃物质，更重要的是可以提高生物油产率和收率。

因此急需一种技术能将两种对污泥液化制备生物油有益的技术连接起来，利用污泥来制备高产率、高品质的生物油，实现污泥真正的能源化利用。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的不足，提供一种化学反应速率提高、生物油的品质好的污泥微波辅助亚临界液化制备生物油的方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明的一种污泥微波辅助亚临界液化制备生物油的方法，包括步骤如下：

(1)取经过污水处理厂机械压滤脱水湿污泥，加入微波化学反应炉中预加热；

(2)打开微波化学反应炉上方的冷凝器，通过冷凝器向微波化学反应炉中注入作为冷却水的自来水，采用180-900W微波功率将污泥在微波化学反应炉中预加热至反应结束；

(3)将预加热后的污泥转移至高温高压反应釜中，密封釜体，向釜体内部通入质量百分含量不小于99.9％的惰性气体以排尽釜内空气；