CN111825090A - 一种含碳固体有机废弃物资源化利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种含碳固体有机废弃物资源化利用的方法，属于固体废弃物处理与资源化利用领域。本发明方法主要通过限氧或缺氧气氛下高温热裂解固体有机废弃物，在还原条件下，将其转化为碳含量较高的裂解产物，然后对该裂解产物进行物理和化学活化，或者通过其他功能化方法对裂解产物进行改性，制备得到特定功能的炭材料，从而达到含碳固体有机废弃物资源化利用的目的。该方法具备环境污染小、工艺流程简单的优点，且完全符合国家绿色循环经济的环保政策。

Description

一种含碳固体有机废弃物资源化利用方法
技术领域
本发明属于固体废弃物处理与资源化利用技术领域，具体涉及一种含碳固体有机废弃物资源化利用的方法。
背景技术
目前固体废弃物污染是我国面临的主要环境污染问题之一，如何有效处理固体废弃物污染关系着我国的环境安全和人民的健康。现阶段，我国固体废弃物在处理过程中主要是利用掩埋的方式，这一方式不仅会对土地资源造成污染，还会导致大量的可再生资源浪费，难以满足当前的可持续发展要求。
发明内容
本发明主要针对上述含碳固体有机废弃物处置过程中存在的问题，提供了一种可操作性强，有效效利用的含碳固体有机废弃物资源化利用的方法。
为实现本发明的目的，本发明提供以下技术方案：本发明是一种含碳固体有机废弃物资源化利用方法，其特点是：具体步骤如下：
（1）含碳固体有机废弃物自然风干或在50℃~105℃高温下干燥去除水分；
（2）用破碎机破碎过筛处理，得到直径50mm以下的颗粒；
（3）固体废弃物颗粒送入裂解炉中，在300℃~900℃温度下进行裂解处理，处理过程中通入氮气或氩气作为还原保护气，裂解时间为30~300min；关闭裂解炉，裂解产物冷却至室温；
（4）采用物理活化或化学活化方法，或者其它改性方法，对裂解产物进行扩孔或改性处理，得活化产物；
（5）清洗得活化产物，干燥，得到功能性碳材料。
本发明方法得到的功能性碳材料包括特定吸附材料，比如活性碳；或者用于多环芳烃土壤污染的修复的材料，或者用于离子交换树脂等具有特定功能的碳材料。
本发明所述的一种含碳固体有机废弃物资源化利用的方法，其进一步优选的技术方案是：所述固体有机废弃物为农业和工业生产过程中产生的含碳固体废弃物，其碳含量不低于10w%。
本发明所述的一种含碳固体有机废弃物资源化利用的方法，其进一步优选的技术方案是：所述的物理活化方法为水蒸气活化方法。
本发明所述的一种含碳固体有机废弃物资源化利用的方法，其进一步优选的技术方案是：所述的化学活化方法为采用化学试剂H3PO4、ZnCl2、MgCl2、KOH或者NaOH在高温200~800 ℃下活化。
本发明所述的一种含碳固体有机废弃物资源化利用的方法，其进一步优选的技术方案是：所述的其他改性方式选自磺化、元素参杂或者接种微生物方法。
本发明所述的一种含碳固体有机废弃物资源化利用的方法，其进一步优选的技术方案是：所述的磺化方法是将处理后的裂解产物材料与硫酸盐进行化学反应，在材料上接上磺酸基团，得到用于离子交换树脂或者特定吸附材料的活化产物。
本发明所述的一种含碳固体有机废弃物资源化利用的方法，其进一步优选的技术方案是：所述的元素参杂方法是通过化学反应，在裂解产物材料上接上含氮、含磷特质元素，得到用于增加吸附量的特定吸附材料的活化产物。
本发明所述的一种含碳固体有机废弃物资源化利用的方法，其进一步优选的技术方案是：所述的接种微生物方法是在裂解产物材料上面接种可降解有机物多环芳烃的微生物，得至用于多环芳烃土壤污染的修复的活化产物。
本发明所述的一种含碳固体有机废弃物资源化利用的方法，其进一步优选的技术方案是：所述可降解有机物多环芳烃的微生物为白腐真菌。
本发明所述的一种含碳固体有机废弃物资源化利用的方法，其进一步优选的技术方案是：步骤（3）裂解产生的裂解气体采用以下方法进行利用与处理：在高温裂解过程中产生的裂解气体中的部分可燃气体进入步骤（1）的高温干燥过程，在干燥炉中燃烧，产生的热量用于固体废弃物的干燥，其余气体进行尾气处理系统中，处理后达标排放。
与现有技术相比，本发明方法具有以下有益效果：
本发明涉及一种含碳固体有机废弃物的资源化方法，通过限氧或缺氧气氛下高温热裂解固体有机废弃物，在还原条件下，将其转化为碳含量较高的裂解产物，然后对该裂解产物进行物理和化学活化，或者通过其他功能化方法对裂解产物进行改性，制备得到特定功能的炭材料，从而达到含碳固体有机废弃物资源化利用的目的。
本发明方示可以完全避免废弃物直接填埋造成土壤和水体环境污染问题；相比传统农业和工业固体废弃物直接焚烧的减量化处理方法，本发明涉及的资源化方法，可以实现含碳固体有机废弃物的全价值综合利用，且环境污染小，工艺流程简单，符合国家节能减排和绿色循环经济的发展理念，制得的产品可以用作功能性碳材料。
附图说明
图1是本发明方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明含碳固体有机废弃物资源化利用工艺流程作进一步详尽的说明，以使。
实施例1，如附图1所示，一种含碳固体有机废弃物资源化利用方法，其中包括尾气处理和裂解产物的资源化利用过程，具体的实施步骤如下：
（1）固体废弃物干燥：采用烘干机在105℃条件下对原始物料做干燥处理，干燥后的物料含水率低于10%；
（2）物料的破碎：将上述干燥后的固体废弃物在破碎机下进行破碎过筛处理，得到直径在50mm以下的细小颗粒；
（2）高温热裂解：在裂解炉中对粉碎过筛后的物料进行高温热裂解，裂解前通入一定体积的氮气赶走系统中空气，过程中一直保持氮气气氛，然后在700℃的高温下进行裂解，裂解时间1小时；
（3）裂解产物活化：步骤（2）冷却后的产物，在活化炉中采用水蒸气活化120min，活化温度为900℃，活化的过程主要是对裂解产物进行扩孔作用；
（4）冷却干燥：活化后的样品冷却干燥得到所需的特定功能炭材料产品；
（5）裂解气利用与处理：原始干燥的含碳有机废弃物高温裂解过程中会产生多种裂解气体，部分可燃气体进行干燥炉中燃烧，产生的热量用于固体废弃物的干燥，其他气体进行尾气处理系统中，并实现达标排放。
实施例2，一种含碳固体有机废弃物资源化利用方法，具体步骤如下：
（1）含碳固体有机废弃物自然风干或；
（2）用破碎机破碎过筛处理，得到直径50mm以下的颗粒；
（3）固体废弃物颗粒送入裂解炉中，在300℃温度下进行裂解处理，处理过程中通入氮气或氩气作为还原保护气，裂解时间为300min；关闭裂解炉，裂解产物冷却至室温；
（4）采用水蒸气活化方法对裂解产物进行扩孔处理，得活化产物；
（5）清洗得活化产物，干燥，得到功能性碳材料。
所述固体有机废弃物为农业和工业生产过程中产生的含碳固体废弃物，其碳含量不低于10w%。
实施例3，一种含碳固体有机废弃物资源化利用方法，具体步骤如下：
（1）含碳固体有机废弃物自然风干或在105℃高温下干燥去除水分；
（2）用破碎机破碎过筛处理，得到直径50mm以下的颗粒；
（3）固体废弃物颗粒送入裂解炉中，在900℃温度下进行裂解处理，处理过程中通入氮气或氩气作为还原保护气，裂解时间为30min；关闭裂解炉，裂解产物冷却至室温；
（4）采用化学活化方法对裂解产物进行改性处理，得活化产物；所述的化学活化方法为采用化学试剂H3PO4、ZnCl2、MgCl2、KOH或者NaOH在高温500 ℃下活化；
（5）清洗得活化产物，干燥，得到功能性碳材料。
所述固体有机废弃物为农业和工业生产过程中产生的含碳固体废弃物，其碳含量不低于10w%。
实施例4，一种含碳固体有机废弃物资源化利用方法，具体步骤如下：
（1）含碳固体有机废弃物自然风干或在85℃高温下干燥去除水分；
（2）用破碎机破碎过筛处理，得到直径50mm以下的颗粒；
（3）固体废弃物颗粒送入裂解炉中，在600℃温度下进行裂解处理，处理过程中通入氮气或氩气作为还原保护气，裂解时间为150min；关闭裂解炉，裂解产物冷却至室温；
（4）采用磺化方法对裂解产物进行扩孔或改性处理，得活化产物；所述的磺化方法是将处理后的裂解产物材料与硫酸盐进行化学反应，在材料上接上磺酸基团，得到用于离子交换树脂或者特定吸附材料的活化产物。
（5）清洗得活化产物，干燥，得到功能性碳材料。
实施例5，一种含碳固体有机废弃物资源化利用方法，具体步骤如下：
（1）含碳固体有机废弃物自然风干或在100℃高温下干燥去除水分；
（2）用破碎机破碎过筛处理，得到直径50mm以下的颗粒；
（3）固体废弃物颗粒送入裂解炉中，在500℃温度下进行裂解处理，处理过程中通入氮气或氩气作为还原保护气，裂解时间为200min；关闭裂解炉，裂解产物冷却至室温；
（4）采用元素参杂方法对裂解产物进行扩孔或改性处理，得活化产物；所述的元素参杂方法是通过化学反应，在裂解产物材料上接上含氮、含磷特质元素，得到用于增加吸附量的特定吸附材料的活化产物。
（5）清洗得活化产物，干燥，得到功能性碳材料。
实施例6，一种含碳固体有机废弃物资源化利用方法，具体步骤如下：
（1）含碳固体有机废弃物自然风干或在65℃高温下干燥去除水分；
（2）用破碎机破碎过筛处理，得到直径50mm以下的颗粒；
（3）固体废弃物颗粒送入裂解炉中，在400℃温度下进行裂解处理，处理过程中通入氮气或氩气作为还原保护气，裂解时间为150min；关闭裂解炉，裂解产物冷却至室温；
（4）采用接种微生物方法对裂解产物进行改性处理，得活化产物；所述的接种微生物方法是在裂解产物材料上面接种可降解有机物多环芳烃的微生物，得至用于多环芳烃土壤污染的修复的活化产物。所述可降解有机物多环芳烃的微生物为白腐真菌。
（5）清洗得活化产物，干燥，得到功能性碳材料。
所述固体有机废弃物为农业和工业生产过程中产生的含碳固体废弃物，其碳含量不低于10w%。
步骤（3）裂解产生的裂解气体采用以下方法进行利用与处理：在高温裂解过程中产生的裂解气体中的部分可燃气体进入步骤（1）的高温干燥过程，在干燥炉中燃烧，产生的热量用于固体废弃物的干燥，其余气体进行尾气处理系统中，处理后达标排放。

Claims (10)

1.一种含碳固体有机废弃物资源化利用方法，其特征在于：具体步骤如下：
（1）含碳固体有机废弃物自然风干或在50℃~105℃高温下干燥去除水分；
（2）用破碎机破碎过筛处理，得到直径50mm以下的颗粒；
（3）固体废弃物颗粒送入裂解炉中，在300℃~900℃温度下进行裂解处理，处理过程中通入氮气或氩气作为还原保护气，裂解时间为30~300min；关闭裂解炉，裂解产物冷却至室温；
（4）采用物理活化或化学活化方法，或者其它改性方法，对裂解产物进行扩孔或改性处理，得活化产物；
（5）清洗得活化产物，干燥，得到功能性碳材料。
2.根据权利要求1所述的一种含碳固体有机废弃物资源化利用的方法，其特征在于：所述固体有机废弃物为农业和工业生产过程中产生的含碳固体废弃物，其碳含量不低于10w%。
3.根据权利要求1所述的一种含碳固体有机废弃物资源化利用的方法，其特征在于：所述的物理活化方法为水蒸气活化方法。
4.根据权利要求1所述的一种含碳固体有机废弃物资源化利用的方法，其特征在于：所述的化学活化方法为采用化学试剂H3PO4、ZnCl2、MgCl2、KOH或者NaOH在高温200~800 ℃下活化。
5.根据权利要求1所述的一种含碳固体有机废弃物资源化利用的方法，其特征在于：所述的其他改性方式选自磺化、元素参杂或者接种微生物方法。
6.根据权利要求5所述的一种含碳固体有机废弃物资源化利用的方法，其特征在于：所述的磺化方法是将处理后的裂解产物材料与硫酸盐进行化学反应，在材料上接上磺酸基团，得到用于离子交换树脂或者特定吸附材料的活化产物。
7.根据权利要求5所述的一种含碳固体有机废弃物资源化利用的方法，其特征在于：所述的元素参杂方法是通过化学反应，在裂解产物材料上接上含氮、含磷特质元素，得到用于增加吸附量的特定吸附材料的活化产物。
8.根据权利要求5所述的一种含碳固体有机废弃物资源化利用的方法，其特征在于：所述的接种微生物方法是在裂解产物材料上面接种可降解有机物多环芳烃的微生物，得至用于多环芳烃土壤污染的修复的活化产物。
9.根据权利要求8所述的一种含碳固体有机废弃物资源化利用的方法，其特征在于：所述可降解有机物多环芳烃的微生物为白腐真菌。
10.根据权利要求1－9中任何一项所述的一种含碳固体有机废弃物资源化利用的方法，其特征在于：步骤（3）裂解产生的裂解气体采用以下方法进行利用与处理：在高温裂解过程中产生的裂解气体中的部分可燃气体进入步骤（1）的高温干燥过程，在干燥炉中燃烧，产生的热量用于固体废弃物的干燥，其余气体进行尾气处理系统中，处理后达标排放。
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