CN113087323A - 一种基于铁基催化剂热水解处理污泥的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于铁基催化剂热水解处理污泥的方法，所述方法具体包括以下步骤：S1：将铁基催化剂和污泥注入反应釜中，所述铁基包括铁矿和NaOH；S2：将反应釜维持在160～180℃，30～60分钟后获得热水解后的泥浆。与现有技术相比，本发明与现有技术中未使用该催化剂的热水解处理方法相比，可使热水解处理时间缩短20％以上，处理效率明显提高，而且处理时间的缩短有利于降低能耗和处理费用。

Description

一种基于铁基催化剂热水解处理污泥的方法
技术领域
本发明属于污泥处理技术领域，尤其是涉及一种基于铁基催化剂热水解处理污泥的方法。
背景技术
污泥热水解处理是一种有效的污泥处理手段，不仅能够提高污泥的流体性能，便于输送，还能够迅速实现污泥无害化，使污泥内的有机体细胞破壁，胞内结合水及有机质得以释放，为后续污泥有机质降解及脱水处理提供有利条件，最终实现污泥的稳定化、减量化，并可产生沼气，实现资源化。
由于污泥热容大，无间隙，流动性非常差，导热性也差，因此在污泥加热过程中容易出现蒸汽短流的情况，造成热水解罐内污泥受热不均或污泥难以加热，从而导致污泥热水解升温时间过长，耗能过大等问题，严重影响污泥处理效率。现有的污泥热水解处理方法主要存在以下不足：(1)整个污泥热水解处理的耗时长、效率较低，而且造成整个处理过程的运行成本较高；(2)对待处理污泥的含水率有特定要求，在进行热水解处理前需对污泥进行脱水、浆化、预热等预处理，使得运行成本进一步提高、处理效率也受到了极大的限制。
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的污泥热水解处理方法的能耗大、耗时长且处理效率低而导致运行成本高的缺陷，提供一种基于铁基催化剂热水解处理污泥的方法，以实现污泥更高效、低耗的热水解。
专利CN103121781A公开了一种污泥催化热水解处理方法，该方法包括：将催化剂和含水率为75-97％的污泥注入反应釜内；向反应釜内注入0.5～2.5MPa的饱和蒸汽，经过30～60分钟反应后获得热水解后的泥浆，所述催化剂包括但不限于以下化合物中的至少一种：氢氧化钠、氧化钙、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钙和氢氧化镁。本申请与该专利的不同之处在于，该专利仅采用氢氧化物碱作为催化剂，本申请的特点是增加了铁基催化剂，混合组成了一种新型的复合型催化剂，催化效果更好。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种基于铁基催化剂热水解处理污泥的方法，可使热水解处理时间缩短20％以上，处理效率明显提高，而且处理时间的缩短有利于降低能耗和处理费用。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种基于铁基催化剂热水解处理污泥的方法，所述方法具体包括以下步骤：
S1：将铁基催化剂和污泥注入反应釜中，所述铁基包括铁矿和NaOH；
S2：将反应釜维持在160～180℃，30～60分钟后获得热水解后的泥浆。
步骤S1中，所述铁矿和NaOH的重量比为10:(1～2)，优选为10:1.5。
步骤S1中，所述铁矿选自针铁矿或纤铁矿中的一种或多种混合。
所述针铁矿或纤铁矿均呈粉末状。
所述针铁矿或纤铁矿的粒度均在200目以下。
步骤S1中，污泥的含水率为80～98wt％，优选为80～82wt％。
步骤S1中，每吨污泥的催化剂添加量为0.1～0.5wt％，优选为0.2～0.3wt％。
步骤S2中，采用向反应釜中通入饱和蒸汽的方式使反应釜维持高温。
步骤S2中，采用电加热的方式使反应釜维持高温。
所述反应釜内部装有搅拌桨，所述方法还包括在进行热水解时启动搅拌桨搅拌污泥。
优选地，步骤S2中，将反应釜维持在170℃，40～60分钟后获得热水解后的泥浆。
本发明主要是采用一种铁矿和NaOH组成高效催化剂，该催化剂的添加能够有效促进污泥的热水解，其原理主要是由于该催化剂的主要成分为氢氧化铁以及与氢氧化钠组成的混合物，通过水热条件下铁离子的催化作用，有利于污染物的降解；在另一方面，碱的添加促进了污泥中微生物的细胞溶解；该催化剂的两种组分发生催化作用，可以相互促进，进而可实现污泥的高效催化热水解反应的发生。加入该催化剂可使污泥的热水解处理时间缩短20％以上，处理效率明显提高，而且处理时间的缩短有利于降低能耗和处理费用，而且热水解后污泥板框压滤脱水后的含水率可以达到50％以下。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)同等反应条件下如达到相同的处理效果，添加本发明的铁基催化剂可使热水解处理时间缩短20％以上，处理效率明显提高，而且处理时间的缩短有利于降低能耗和处理费用。
(2)采用本发明这种热水解方法可使污泥板框压滤脱水后的含水率可以达到50％以下。
(3)本发明的热水解处理方法适用于多种含水率的污泥，且无需在热水解反应前对污泥进行任何预处理。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，但绝不是对本发明的限制。
实施例1
一种制药污泥含水率为82wt％左右(该制药污泥的主要成分是微生物有机体及其吸附的有机污染物，以及一些无机残渣)，采用基于铁基催化剂热水解处理污泥的方法进行处理，具体为：
采用针铁矿石磨碎至200目的粉末状，添加15％重量比的NaOH，混合得到催化剂，然后将催化剂按照每吨污泥0.2wt％催化剂的添加量添加入制药污泥中，并将两者(污泥取1吨，催化剂取2千克)都注入到反应釜中，采用饱和蒸汽将反应釜加热至170℃，采用搅拌桨搅拌，转速为60/min，反应60分钟后结束热水解反应，热水解后污泥板框压滤脱水后的含水率可以达到45％左右。与未添加催化剂的热水解过程相比，该过程可以提高热水解的效果，使得污泥的脱水性能更好。
实施例2
一种化工污泥含水率为80wt％左右，采用基于铁基催化剂热水解处理污泥的方法进行处理，具体为：
采用纤铁矿石磨碎至200目的粉末状，添加15％重量比的NaOH，混合得到催化剂，然后将催化剂按照每吨污泥0.3wt％催化剂的添加量添加入化工污泥中，并将两者(污泥取1吨，催化剂取2千克)都注入到反应釜中，采用饱和蒸汽加热至170℃，40分钟后结束热水解反应，热水解后污泥板框压滤脱水后的含水率可以达到40％左右。与未添加催化剂的热水解过程相比，该过程可以提高热水解的效果，使得污泥的脱水性能更好。
实施例3
一种制药污泥含水率为98wt％左右(该制药污泥的主要成分是微生物有机体及其吸附的有机污染物，以及一些无机残渣)，采用基于铁基催化剂热水解处理污泥的方法进行处理，具体为：
采用针铁矿石磨碎至200目的粉末状，添加20％重量比的NaOH，混合得到催化剂，然后将催化剂按照每吨污泥0.5wt％催化剂的添加量添加入制药污泥中，并将两者都注入到反应釜中，采用电加热将反应釜加热至160℃，采用搅拌桨搅拌，转速为120/min，反应60分钟后结束热水解反应，热水解后污泥板框压滤脱水后的含水率可以达到50％以下。与未添加催化剂的热水解过程相比，该过程可以提高热水解的效果，使得污泥的脱水性能更好。
实施例4
一种制药污泥含水率为90wt％左右(该制药污泥的主要成分是微生物有机体及其吸附的有机污染物，以及一些无机残渣)，采用基于铁基催化剂热水解处理污泥的方法进行处理，具体为：
采用纤铁矿石磨碎至100目的粉末状，添加10％重量比的NaOH，混合得到催化剂，然后将催化剂按照每吨污泥0.1wt％催化剂的添加量添加入制药污泥中，并将两者都注入到反应釜中，采用电加热将反应釜加热至180℃，采用搅拌桨搅拌，转速为120/min，反应30分钟后结束热水解反应，热水解后污泥板框压滤脱水后的含水率可以达到50％以下。与未添加催化剂的热水解过程相比，该过程可以提高热水解的效果，使得污泥的脱水性能更好。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于铁基催化剂热水解处理污泥的方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：
S1：将铁基催化剂和污泥注入反应釜中，所述铁基包括铁矿和NaOH；
S2：将反应釜维持在160～180℃，30～60分钟后获得热水解后的泥浆。
2.根据权利要求1所述的一种基于铁基催化剂热水解处理污泥的方法，其特征在于，步骤S1中，所述铁矿和NaOH的重量比为10:(1～2)。
3.根据权利要求1所述的一种基于铁基催化剂热水解处理污泥的方法，其特征在于，步骤S1中，所述铁矿选自针铁矿或纤铁矿中的一种或多种混合。
4.根据权利要求3所述的一种基于铁基催化剂热水解处理污泥的方法，其特征在于，所述针铁矿或纤铁矿均呈粉末状。
5.根据权利要求4所述的一种基于铁基催化剂热水解处理污泥的方法，其特征在于，所述针铁矿或纤铁矿的粒度均在200目以下。
6.根据权利要求1所述的一种基于铁基催化剂热水解处理污泥的方法，其特征在于，步骤S1中，污泥的含水率为80～98wt％。
7.根据权利要求1所述的一种基于铁基催化剂热水解处理污泥的方法，其特征在于，步骤S1中，每吨污泥的催化剂添加量为0.1～0.5wt％。
8.根据权利要求1所述的一种基于铁基催化剂热水解处理污泥的方法，其特征在于，步骤S2中，采用向反应釜中通入饱和蒸汽的方式使反应釜维持高温。
9.根据权利要求1所述的一种基于铁基催化剂热水解处理污泥的方法，其特征在于，步骤S2中，采用电加热的方式使反应釜维持高温。
10.根据权利要求1所述的一种基于铁基催化剂热水解处理污泥的方法，其特征在于，所述反应釜内部装有搅拌桨，所述方法还包括在进行热水解时启动搅拌桨搅拌污泥。
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