[发明专利]一种定向催化污泥热解油转化水溶性腐植酸的方法

说明书

本发明属于污泥资源化处理处置领域，公开了一种定向催化污泥热解油转化水溶性腐植酸的方法，该方法是对原料市政污泥基于Fenton法或类Fenton法经调理、脱水后得到污泥泥饼，接着进行热解处理，利用调理剂中存在的过渡金属元素在热解反应过程产生纳米氧化物颗粒，提高生物炭的产率、降低热解油的产量、同时促进热解油定向转化成水溶性腐植酸物质。本发明通过对方法整体流程工艺设计等进行改进，利用过渡金属在热解过程中充当催化剂，促进C的沉积和芳香化过程，降低热解油的产率并转化污泥热解油的组分为水溶性物质，促进热解油定向转化水溶性腐植酸物质，如此便能够降低热解油的黏度，降低热解油的危害，具有显著的环境效益。

技术领域

本发明属于污泥资源化处理处置领域，更具体地，涉及一种定向催化污泥热解油转化水溶性腐植酸的方法。

背景技术

污泥是污水处理厂的一类副产物，随着城镇化水平的高速增长，污水处理量急剧增加，大量的市政污泥存在巨大的环境威胁，急需进行处理。而污泥中含有丰富的有机质和无机矿物，具有一定的资源回收潜力。污泥处理处置遵循“减量化、稳定化、无害化、资源化”原则。污泥含水率高，脱水过程将极大地减少污泥体积，污泥深度脱水是污泥进行无害化和资源化的前提，也极大的降低后续处理处置成本。污泥的热化学处理过程，具有减量化彻底，处理速度快，周期短，处理量大，同时能够实现彻底的无害化。污泥热解制备生物炭、生物油和生物气三相产物，都能够通过合适的方式进行资源化转化。

污泥热解油的资源化利用通常较低，由于热解油黏度高，含氧量高，腐蚀管道能问题，具有污染物的属性。控制污泥热解油的产率、提高热解炭及热解气的产率，同时将热解油转化成可利用的物质是热解油资源化利用的关键。目前，可采用催化裂解的方式，将热解油转化成气态烃类的方法，该方式通常需要高温和二次热解过程，需要消耗更多的能源。

而采用过渡金属氧化物的催化功能，在热解过程定向催化污泥热解油的转化为水溶性腐殖酸还没有相关研究。本发明通过污泥预调理实现污泥深度脱水为前提，利用调理剂中的过渡金属元素在热解过程产生纳米金属氧化物颗粒催化有机质向C沉积转移，降低热解油产率并定向催化污泥热解油向水溶性腐殖酸的转化。有效降低污泥热解过程热解油的污染风险，提高热解油的可利用性，实现污泥的减量化和资源化利用。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种定向催化污泥热解油转化水溶性腐植酸的方法，其中通过对方法整体流程工艺设计、及关键工艺的参数条件设置等进行改进，通过Fenton或类Fenton反应对高含水率污泥进行调理深度脱水，利用Fenton等预调理，增加污泥中过渡金属的含量，过渡金属在热解过程中充当催化剂，催化有机物中C–H、C–O等键的断裂，通过脱水、聚合、裂解等反应解离有机物，促进C的沉积和芳香化过程，降低热解油的产率并转化污泥热解油的组分为水溶性物质，促进热解油定向转化水溶性腐植酸物质，如此便能够降低热解油的黏度，降低热解油的危害，具有显著的环境效益。并且，Fenton或类Fenton反应还能够脱除大部分自由水和结合水，大幅度降低污泥含水率，减少污泥体积，降低污泥热解过程中能耗。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种定向催化污泥热解油转化水溶性腐植酸的方法，其特征在于，该方法是向原料市政污泥中添加Fenton试剂或类Fenton试剂作为调理剂，然后基于Fenton法或类Fenton法经调理、脱水后得到污泥泥饼，接着，再以所述污泥泥饼作为热解原料在缺氧条件下进行热解处理，利用调理剂中存在的过渡金属元素在热解反应过程产生纳米氧化物颗粒，提高生物炭的产率、降低热解油的产量、同时促进热解油定向转化成水溶性腐植酸。

作为本发明的进一步优选，所述过渡金属元素在所述污泥泥饼干基中的占比为0.5wt％～2wt％；所述过渡金属元素为Fe元素。

作为本发明的进一步优选，所述原料市政污泥为市政污水处理厂的初沉池、二沉池或浓缩池产生的剩余污泥或活性污泥。

作为本发明的进一步优选，所述原料市政污泥的含水率在80％以上。