CN109647341A - 利用污泥制备吸附材料的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了利用污泥制备吸附材料的系统和方法，系统包括：水热反应装置，所述水热反应装置具有污泥入口、高温水蒸气入口、水热污泥出口和水热后水蒸气出口；压滤装置，所述压滤装置具有水热污泥入口、滤液出口和压滤污泥出口，所述水热污泥入口与所述水热污泥出口相连；热解装置，所述热解装置具有压滤污泥入口、热风入口、热解碳出口、热解油气出口和换热后热风出口，所述压滤污泥入口与所述压滤污泥出口相连；热解碳活化装置，所述热解碳活化装置具有热解碳入口、活化剂入口、活化后气体出口和吸附材料出口，所述热解碳入口与所述热解碳出口相连。采用该系统不仅可以实现污泥的资源化利用，而且可以制备得到高品质的吸附材料。

Description

利用污泥制备吸附材料的系统和方法
技术领域
本发明属于化工领域，具体涉及一种利用污泥制备吸附材料的系统和方法。
背景技术
随着我国社会经济的发展以及环保意识的逐渐增强，活性炭吸附技术越来越受到重视，比如：活性炭除甲醛技术、活性炭吸附二噁英技术、活性炭吸附重金属技术等。但传统的活性炭材料由于生产工艺和材料本身的局限，通常吸附能力有限，而高品质的活性炭一般需要大量的活化剂，成本较高，且在生产过程中极易造成设备的腐蚀及二次污染。因此，开发高性能、低成本的类活性炭材料具有重要的意义。
污泥作为市政污泥的废弃物，如何安全处置已成为环保领域关注的重点。目前主要的处理方式为填埋、堆肥、焚烧等。填埋技术相对简单，成本较低，但是需要占用大量的土地资源、污染地下水；堆肥市场不乐观；污泥焚烧可实现污泥的减量化和资源化利用，但成本高、存在二次污染，并产生二噁英等高致癌性气体，大规模发展受到阻碍。
热解碳化可全部杀死污泥中的病毒有害物质，实现最大减量化，并稳定污泥中的重金属，是一种较彻底处理污泥的方法。重要的是，热解碳化产生的热解炭具有较多的微孔，比表面积相对较大，有类活性炭的性质。但就目前的研究结果发现，直接碳化所得的热解炭比表面积相对较小，吸附性能较普通活性炭差。
因此，利用污泥制备高品质吸附材料的技术有待研究。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种利用污泥制备吸附材料的系统和方法，采用该系统不仅可以实现污泥的资源化利用，而且可以制备得到高品质的吸附材料。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种利用污泥制备吸附材料的系统。根据本发明的实施例，所述系统包括：
水热反应装置，所述水热反应装置具有污泥入口、高温水蒸气入口、水热污泥出口和水热后水蒸气出口；
压滤装置，所述压滤装置具有水热污泥入口、滤液出口和压滤污泥出口，所述水热污泥入口与所述水热污泥出口相连；
热解装置，所述热解装置具有压滤污泥入口、热风入口、热解碳出口、热解油气出口和换热后热风出口，所述压滤污泥入口与所述压滤污泥出口相连；
热解碳活化装置，所述热解碳活化装置具有热解碳入口、活化剂入口、活化后气体出口和吸附材料出口，所述热解碳入口与所述热解碳出口相连。
根据本发明实施例的利用污泥制备吸附材料的系统通过将污泥供给至水热反应装置中与高温水蒸气接触进行水热处理，实现污泥的破壁，在提高污泥脱水性能的同时，实现污泥结构的重排，解决现有污泥干化热解技术中存在的脱水困难、热解能耗高等问题，同时将污泥热解与活化系统集成，为生物炭的高附加值利用提供方案，在提高系统热效率的同时，提高了产品附加值，实现污泥处理系统的节能环保及高附加值。由此，采用该系统不仅可以实现污泥的资源化利用，而且可以制备得到高品质的吸附材料。
另外，根据本发明上述实施例的利用污泥制备吸附材料的系统还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，上述所述系统进一步包括：换热器，所述换热器具有换热后热风入口、高温水蒸气出口和低温风出口，所述换热后热风入口与所述换热后热风出口相连，所述高温水蒸气出口与所述高温水蒸气入口相连。由此，可以显著降低系统能耗。
在本发明的一些实施例中，上述所述系统进一步包括：燃烧器，所述燃烧器具有燃烧气入口和高温烟气出口，所述燃烧气入口与热解油气出口和所述活化后气体出口中的至少之一相连；所述配风室具有低温风入口、高温烟气入口和热风出口，所述低温风入口与所述低温风出口相连，所述高温烟气入口与所述高温烟气出口相连，所述热风出口与所述热风入口和所述活化剂入口中的至少之一相连。由此，可以实现系统内物料的资源化利用。
在本发明的一些实施例中，上述所述系统进一步包括：渗滤水池，所述渗滤水池与所述水热后水蒸气出口和所述滤液出口中的至少之一相连。由此，可以实现系统内物料的资源化利用。
在本发明的一些实施例中，上述所述系统中所述热解装置包括：内筒，所述内筒通过所述传动器带动可旋转设置，并且所述内筒的内壁设有挡板，外壁设有抄板，所述热风入口和所述换热后热风出口设在所述内筒上；外筒，所述外筒套设在所述内筒上，并且所述外筒和所述内筒之间形成干燥空间，所述压滤污泥入口、所述热解碳出口和所述热解油气出口设在所述外筒上。由此，可以显著提高污泥热解效率。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种利用污泥制备吸附材料的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：
(1)将污泥与高温水蒸气接触进行水热处理，以便得到水热污泥和水热后水蒸气；
(2)将所述水热污泥进行压滤处理，以便得到滤液和压滤污泥；
(3)将所述压滤污泥与热风间接接触换热，以便得到热解碳、热解油气和换热后热风；
(4)将所述热解碳与活化剂混合进行活化反应，以便得到活化后气体和吸附材料。
根据本发明实施例的利用污泥制备吸附材料的方法通过将污泥与高温水蒸气接触进行水热处理，实现污泥的破壁，在提高污泥脱水性能的同时，实现污泥结构的重排，解决现有污泥干化热解技术中存在的脱水困难、热解能耗高等问题，同时将污泥热解与活化系统集成，为生物炭的高附加值利用提供方案，在提高系统热效率的同时，提高了产品附加值，实现污泥处理装置的节能环保及高附加值。由此，采用该方法不仅可以实现污泥的资源化利用，而且可以制备得到高品质的吸附材料。
另外，根据本发明上述实施例的利用污泥制备吸附材料的方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，上述方法进一步包括：(5)将所述换热后热风和水进行换热，以便得到高温水蒸气和低温风，并将所述高温水蒸气供给至步骤(1)中。由此，可以显著降低系统能耗。
在本发明的一些实施例中，上述方法进一步包括：(6)将所述热解油气和所述活化后气体中的至少之一进行燃烧，以便得到高温烟气；(7)将所述高温烟气与所述低温风换热，以便得到热风，并将所述热风的一部分供给至步骤(3)中，将所述热风的另一部分供给至步骤(4)中作为活化剂。由此，可以实现系统内物料的资源化利用。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述高温水蒸气的温度为160～200摄氏度，压力为1.5～3.0MPa，处理时间为0.5～3小时。由此，可以显著提高污泥的水热效率。
在本发明的一些实施例中，在步骤(4)中，所述活化反应的温度为790～950摄氏度。由此，可以显著提高热解碳的活化效率。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的利用污泥制备吸附材料的系统结构示意图；
图2是根据本发明再一个实施例的利用污泥制备吸附材料的系统结构示意图；
图3是根据本发明又一个实施例的利用污泥制备吸附材料的系统结构示意图；
图4是根据本发明又一个实施例的利用污泥制备吸附材料的系统结构示意图；
图5是根据本发明一个实施例的利用污泥制备吸附材料的方法流程示意图；
图6是根据本发明又一个实施例的利用污泥制备吸附材料的方法流程示意图；
图7是根据本发明又一个实施例的利用污泥制备吸附材料的方法流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种利用污泥制备吸附材料的系统。根据本发明的实施例，参考图1-4，该系统包括：水热反应装置100、压滤装置200、热解装置300和热解碳活化装置400。
根据本发明的实施例，参考图1，水热反应装置100具有污泥入口101、高温水蒸气入口102、水热污泥出口103和水热后水蒸气出口104，且适于将污泥与高温水蒸气接触进行水热反应，得到水热污泥和水热后水蒸气。发明人发现，通过将污泥与高温水蒸气接触进行水热处理，实现污泥的破壁，在提高污泥脱水性能的同时，实现污泥结构的重排，解决现有污泥干化热解技术中存在的脱水困难、热解能耗高等问题，然后依次将水热污泥热解和活化反应，可以得到高品质的吸附材料。具体的，污泥可以为含水率为85～95wt％的市政污泥，高温水蒸气的温度为160～200摄氏度，压力为1.5～3.0MPa，处理时间为0.5～3小时，并且得到的水热后水蒸气中含有大量的K、N、P等元素。
根据本发明的实施例，参考图1，压滤装置200具有水热污泥入口201、滤液出口202和压滤污泥出口203，水热污泥入口201与水热污泥出口103相连，且适于将上述得到的水热污泥进行压滤处理，得到滤液和压滤污泥。具体的，压滤装置为板框压滤机，板框压滤机的压力为1.5～2.3MPa，压滤时间为1～5小时，得到的压滤污泥中水含量为35～45wt％，并且得到的滤液中含有大量的K、N、P等元素。
根据本发明的实施例，参考图1，热解装置300具有压滤污泥入口301、热风入口302、热解碳出口303、热解油气出口304和换热后热风出口305，压滤污泥入口301与压滤污泥出口203相连，且适于将上述得到的压滤污泥与热风间接接触换热，使得压滤污泥在热风的作用下发生热解反应，得到热解碳、热解油气和换热后热风。具体的，热风的温度为600～900摄氏度，热解温度为500～650摄氏度，热解时间为30～90min。
根据本发明的一个具体实施例，参考图1，热解装置300包括内筒31和外筒32，内筒31通过传动器(未示出)带动可旋转设置，并且内筒31的内壁设有挡板311，外壁设有抄板312，热风入口302和换热后热风出口305设在内筒31上；外筒32套设在内筒31上，并且外筒32和内筒31之间形成干燥空间30，压滤污泥入口301、热解碳出口303和热解油气出口304设在外筒32上。具体的，在将压滤装置得到压滤污泥先经破碎装置进行破碎，得到粒径不高于5毫米的污泥颗粒供给至热解装置中进行热解处理，并且热解装置为双筒结构，内筒旋转，外筒保持不动，热风供给至内筒中在内筒内流动，通过在内筒内设置挡板，例如挡板在内筒内沿着内筒的轴向和周向间隔交错分布，从而可以增大气流的接触面积，提高热风的热利用率，而压滤污泥在外筒和内筒内形成干燥空间内随着内筒的旋转而流动，通过在内筒的外壁上布置抄板，例如抄板内筒外壁上沿着内筒的轴向和周向间隔分布，并且相邻两排抄板交错分布，不断将压滤污泥进行搅拌，并向出口推进。
根据本发明的实施例，参考图1，热解碳活化装置400具有热解碳入口401、活化剂入口402、活化后气体出口403和吸附材料出口404，热解碳入口401与热解碳出口303相连，且适于将上述得到的热解碳与活化剂接触发生活化反应，得到活化后气体和吸附材料。具体的，活化剂为含有高温水蒸气和二氧化碳的混合气，热解碳在混合气的作用下实现活化，增大比表面积，从而提高其吸附性能，避免了其他昂贵类型活化剂的使用，极大的降低活性炭的成本，活化剂的温度为790～950摄氏度。
根据本发明实施例的利用污泥制备吸附材料的系统通过将污泥供给至水热反应装置中与高温水蒸气接触进行水热处理，实现污泥的破壁，在提高污泥脱水性能的同时，实现污泥结构的重排，解决现有污泥干化热解技术中存在的脱水困难、热解能耗高等问题，同时将污泥热解与活化系统集成，为生物炭的高附加值利用提供方案，在提高系统热效率的同时，提高了产品附加值，实现污泥处理系统的节能环保及高附加值。由此，采用该系统不仅可以实现污泥的资源化利用，而且可以制备得到高品质的吸附材料。
根据本发明的实施例，参考图2，上述系统进一步包括：换热器500，其中，换热器500具有换热后热风入口501、高温水蒸气出口502和低温风出口503，换热后热风入口501与换热后热风出口305相连，高温水蒸气出口502与高温水蒸气入口102相连，且适于将热解装置中得到的换热后热风与换热器中的水进行间接换热，得到高温水蒸气和低温风，并将得到的高温水蒸气供给至水处理装置中与污泥接触进行水热反应。由此，通过将热解装置中得到的换热后热风供给至换热器与水进行间接换热，得到高温水蒸气，使得换热后热风的余热可以得到充分利用，并且将得到的高温水蒸气用于水热反应装置，可以显著降低系统能耗成本。
根据本发明的实施例，参考图3，上述系统进一步包括：燃烧器600和配风室700。
根据本发明的一个实施例，燃烧器600具有燃烧气入口601和高温烟气602出口，燃烧气入口601与热解油气出口304和活化后气体出口403中的至少之一相连，且适于将热解反应得到的热解油气和活化反应得到的活化后气体中的至少之一进行燃烧，得到高温烟气。由此，可以实现系统内部能源的资源化利用。具体的，热解油气的主要成分为H2、CO、CH4及CnHm；热解炭活化产生的活化后气体成分主要为H2、CO，同时可以根据需要补充洁净燃料，例如天然气、合成气、净化后煤气等。由此，通过将热解过程产生的热解油气和活化后产生的活化后气体供给至燃烧器进行燃烧，一方面可以充分利用热解油气和活化后气体的余热，同时降低系统对外界依赖，另一方面，热解炭活化产生的活化后气体富含H2和CO，可以提高气体热值，从而极大降低热量消耗。
根据本发明的再一个实施例，配风室700具有低温风入口701、高温烟气入口702和热风出口703，低温风入口701与低温风出口503相连，高温烟气入口702与高温烟气出口602相连，热风出口703与热风入口302和活化剂入口402中的至少一种相连，且适于将上述换热器得到的低温风与燃烧器得到的高温烟气间接换热，得到热风，并将热风的一部分供给至热解装置中作为加热介质使用，将热风的另一部分供给至热解碳活化装置中作为活化剂使用。由此，通过将燃烧器燃烧热解油气和活化后气中的至少之一得到的高温烟气与上述换热器得到的低温风换热后的热风(富含二氧化碳和高温水蒸气)作为热解碳活化装置中的活化剂使用，可以在降低活化剂成本的同时实现系统内部资源化利用。
根据本发明的实施例，参考图4，上述系统进一步包括渗滤水池800，渗滤水池800与水热后水蒸气出口103和滤液出口202中的至少之一相连。具体的，水热后水蒸气中含有大量的K、N、P等元素，滤液中也含有大量的K、N、P等元素，收集后可进行稀释用作有机复合肥。
如上所述，根据本发明实施例的利用污泥制备吸附材料的系统可具有选自下列的优点至少之一：
(1)污泥经过水热预处理，实现污泥的破壁，提高污泥脱水性能，后配合机械脱水方式即可将水分降至40％以下，且所用热量加强了热解装置加热介质尾气的充分利用，大大降低了污泥脱水能耗；
(2)热解采用的热解装置为内筒旋转，外筒不动，且在内筒外侧设置间隔平行分布的抄板，在提高热传递效率的同时，增加了物料的搅拌，极大的提高了加热介质与物料的接触面积，提高热解效率；
(3)通过污泥热解与热解碳活化的耦合，可以直接利用热解炭携带的热量，进一步提高系统热效率；
(4)加热载体在系统内循环利用，高低温配合，除少量外排气体外，其它热量损失少；活化后所得的富含H2和CO的活化后气回到燃烧器燃烧，不仅可以利用活化气本身的热量，还可提高气体的热值，极大降低热解碳活化的热量消耗。
(5)高温水蒸气和二氧化碳与污泥热解炭中的炭黑反应，增加生物炭的比表面积，提高活性炭品质；
(6)污泥水热处理、污泥热解与热解碳活化的热量利用形成闭路循环，外排气体量小；外排水内富含养分，可资源化利用；无外排固体渣，环境污染小。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种利用污泥制备吸附材料的方法。根据本发明的实施例，参考图5-7，该方法包括：
S100：将污泥与高温水蒸气接触进行水热处理
该步骤中，将污泥与高温水蒸气接触进行水热反应，得到水热污泥和水热后水蒸气。发明人发现，通过将污泥与高温水蒸气接触进行水热处理，实现污泥的破壁，在提高污泥脱水性能的同时，实现污泥结构的重排，解决现有污泥干化热解技术中存在的脱水困难、热解能耗高等问题，然后依次将水热污泥热解和活化反应，可以得到高品质的吸附材料。具体的，污泥可以为含水率为85～95wt％的市政污泥，高温水蒸气的温度为160～200摄氏度，压力为1.5～3.0MPa，处理时间为0.5～3小时，并且得到的水热后水蒸气中含有大量的K、N、P等元素。
S200：将水热污泥进行压滤处理
该步骤中，将上述得到的水热污泥进行压滤处理，得到滤液和压滤污泥。具体的，压滤装置为板框压滤机，板框压滤机的压力为1.5～2.3MPa，压滤时间为1～5小时，得到的压滤污泥中水含量为35～45wt％，并且得到的滤液中含有大量的K、N、P等元素。
S300：将压滤污泥与热风间接接触换热
该步骤中，将上述得到的压滤污泥与热风间接接触换热，使得压滤污泥在热风的作用下发生热解反应，得到热解碳、热解油气和换热后热风。具体的，热风的温度为600～900摄氏度，热解温度为500～650摄氏度，热解时间为30～90min。在将压滤过程得到压滤污泥先经破碎装置进行破碎，得到粒径不高于5毫米的污泥颗粒再进行热解处理。
S400：热解碳与活化剂混合进行活化反应
该步骤中，将上述得到的热解碳与活化剂接触发生活化反应，得到活化后气体和吸附材料。具体的，活化剂为含有高温水蒸气和二氧化碳的混合气，热解碳在混合气的作用下实现活化，增大比表面积，从而提高其吸附性能，避免了其他昂贵类型活化剂的使用，极大的降低活性炭的成本，活化剂的温度为790～950摄氏度。
根据本发明实施例的利用污泥制备吸附材料的方法通过将污泥供给至水热反应装置中与高温水蒸气接触进行水热处理，实现污泥的破壁，在提高污泥脱水性能的同时，实现污泥结构的重排，解决现有污泥干化热解技术中存在的脱水困难、热解能耗高等问题，同时将污泥热解与活化系统集成，为生物炭的高附加值利用提供方案，在提高系统热效率的同时，提高了产品附加值，实现污泥处理系统的节能环保及高附加值。由此，采用该方法不仅可以实现污泥的资源化利用，而且可以制备得到高品质的吸附材料。
根据本发明的实施例，参考图6，上述方法进一步包括：
S500：将换热后热风和水进行换热，并将高温水蒸气供给至步骤S100
该步骤中，将热解过程中得到的换热后热风与换热器中的水进行间接换热，得到高温水蒸气和低温风，并将得到的高温水蒸气供给至步骤S100中与污泥接触进行水热反应。由此，通过将热解过程中得到的换热后热风供给至换热器与水进行间接换热，得到高温水蒸气，使得换热后热风的余热可以得到充分利用，并且将得到的高温水蒸气用于水热过程，可以显著降低系统能耗成本。
根据本发明的实施例，参考图7，上述方法进一步包括：
S600：将热解油气和活化后气体中的至少之一进行燃烧
该步骤中，将热解反应得到的热解油气和活化反应得到的活化后气体中的至少之一进行燃烧，得到高温烟气。由此，可以实现系统内部能源的资源化利用。具体的，热解油气的主要成分为H2、CO、CH4及CnHm；热解炭活化产生的活化后气体成分主要为H2、CO，同时可以根据需要补充洁净燃料，例如天然气、合成气、净化后煤气等。由此，通过将热解过程产生的热解油气和活化后产生的活化后气体供给至燃烧器进行燃烧，一方面可以充分利用热解油气和活化后气体的余热，同时降低系统对外界依赖，另一方面，热解炭活化产生的活化后气体富含H2和CO，可以提高气体热值，从而极大降低热量消耗。
S700：将高温烟气与低温风换热，并将热风分别供给至步骤S300和步骤S400中
该步骤中，将上述换热器得到的低温风与燃烧器得到的高温烟气间接换热，得到热风，并将热风的一部分供给至步骤S300热解过程中作为加热介质使用，将热风的另一部分供给至步骤S400活化过程作为活化剂使用。由此，通过将燃烧器燃烧热解油气和活化后气中的至少之一得到的高温烟气与上述换热器得到的低温风换热后的热风(富含二氧化碳和高温水蒸气)作为热解碳活化装置中的活化剂使用，可以在降低活化剂成本的同时实现系统内部资源化利用。
需要说明的是，本申请的利用污泥制备吸附材料的方法可以是采用上述的利用污泥制备吸附材料的系统，因此上述针对利用污泥制备吸附材料的系统所描述的特征和优点同样适用于该利用污泥制备吸附材料的方法，此处不再赘述。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例1
将含水率85wt％的市政污泥置于水热反应装置内，并在160摄氏度的高温水蒸气、1.5MPa下处理120min，处理后污泥经泵打入缓冲罐，经调理后打入板框压滤机，在1.5MPa压力下压滤5h获取含水量40wt％的污泥块，后经破碎至≤5mm后进入污泥热解装置；压滤所得的滤液含有大量的K、N、P，收集后可进行稀释用作有机复合肥；破碎后污泥在热解炉内500摄氏度下热解90min(热风温度850摄氏度)，获取热解气油气、热解炭和换热后热风(350-450摄氏度)，热解油气作为燃料直接回用到燃烧器内燃烧产生高温烟气，热解碳直接高温输送至热解碳活化装置内，在850摄氏度的含有高温水蒸气和二氧化碳的混合气下活化，获取比表面积199.37m2/g的碳基吸附材料，活化后富含H2和CO的活化后气回用到燃烧器进行燃烧再利用，得到的换热后热风与在换热器中与水换热后得到高温水蒸气供给至水热反应装置中使用，燃烧器得到的高温烟气对换热器得到的低温风(100-200摄氏度)进行预热，得到热风(750-950摄氏度)，按照一定的比例分别作为加热介质和活化剂进入污泥热解装置和热解碳活化装置。
实施例2
将含水率90wt％的市政污泥置于水热反应装置内，并在200摄氏度的高温水蒸气、2.5MPa下处理30min，处理后污泥经泵打入缓冲罐，经调理后打入板框压滤机，在2MPa压力下压滤4h获取含水量35wt％的污泥块，后经破碎至≤5mm后进入污泥热解装置；压滤所得的滤液含有大量的K、N、P，收集后可进行稀释用作有机复合肥；破碎后污泥在热解炉内650摄氏度下热解45min(热风温度950摄氏度)，获取热解气油气、热解炭和换热后热风(400-450摄氏度)，热解油气作为燃料直接回用到燃烧器内燃烧产生高温烟气，热解碳直接高温输送至热解碳活化装置内，在950摄氏度的含有高温水蒸气和二氧化碳的混合气下活化，获取比表面积302.54m2/g的碳基吸附材料，活化后富含H2和CO的活化后气回用到燃烧器进行燃烧再利用，得到的换热后热风与在换热器中与水换热后得到高温水蒸气供给至水热反应装置中使用，燃烧器得到的高温烟气对换热器得到的低温风(130-200摄氏度)进行预热，得到热风(850-950摄氏度)，按照一定的比例分别作为加热介质和活化剂进入污泥热解装置和热解碳活化装置。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种利用污泥制备吸附材料的系统，其特征在于，包括：
水热反应装置，所述水热反应装置具有污泥入口、高温水蒸气入口、水热污泥出口和水热后水蒸气出口；
压滤装置，所述压滤装置具有水热污泥入口、滤液出口和压滤污泥出口，所述水热污泥入口与所述水热污泥出口相连；
热解装置，所述热解装置具有压滤污泥入口、热风入口、热解碳出口、热解油气出口和换热后热风出口，所述压滤污泥入口与所述压滤污泥出口相连；
热解碳活化装置，所述热解碳活化装置具有热解碳入口、活化剂入口、活化后气体出口和吸附材料出口，所述热解碳入口与所述热解碳出口相连。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：
换热器，所述换热器具有换热后热风入口、高温水蒸气出口和低温风出口，所述换热后热风入口与所述换热后热风出口相连，所述高温水蒸气出口与所述高温水蒸气入口相连。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，进一步包括：
燃烧器，所述燃烧器具有燃烧气入口和高温烟气出口，所述燃烧气入口与热解油气出口和所述活化后气体出口中的至少之一相连；
配风室，所述配风室具有低温风入口、高温烟气入口和热风出口，所述低温风入口与所述低温风出口相连，所述高温烟气入口与所述高温烟气出口相连，所述热风出口与所述热风入口和所述活化剂入口中的至少之一相连。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：
渗滤水池，所述渗滤水池与所述水热后水蒸气出口和所述滤液出口中的至少之一相连。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热解装置包括：
内筒，所述内筒通过所述传动器带动可旋转设置，并且所述内筒的内壁设有挡板，外壁设有抄板，所述热风入口和所述换热后热风出口设在所述内筒上；
外筒，所述外筒套设在所述内筒上，并且所述外筒和所述内筒之间形成干燥空间，所述压滤污泥入口、所述热解碳出口和所述热解油气出口设在所述外筒上。
6.一种利用污泥制备吸附材料的方法，其特征在于，包括：
(1)将污泥与高温水蒸气接触进行水热处理，以便得到水热污泥和水热后水蒸气；
(2)将所述水热污泥进行压滤处理，以便得到滤液和压滤污泥；
(3)将所述压滤污泥与热风间接接触换热，以便得到热解碳、热解油气和换热后热风；
(4)将所述热解碳与活化剂混合进行活化反应，以便得到活化后气体和吸附材料。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括：
(5)将所述换热后热风和水进行换热，以便得到高温水蒸气和低温风，并将所述高温水蒸气供给至步骤(1)中。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括：
(6)将所述热解油气和所述活化后气体中的至少之一进行燃烧，以便得到高温烟气；
(7)将所述高温烟气与所述低温风换热，以便得到热风，并将所述热风的一部分供给至步骤(3)中，将所述热风的另一部分供给至步骤(4)中作为活化剂。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述高温水蒸气的温度为160～200摄氏度，压力为1.5～3.0MPa，处理时间为0.5～3小时。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述活化剂温度为790～950摄氏度。
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