本技術(shù)涉及污泥處理的，尤其是涉及一種光熱裂解污水中生物質(zhì)制備再生能源的處理方法。

背景技術(shù)：

1、在污水的處理過(guò)程中，污水中生物質(zhì)（污泥）的產(chǎn)生是一個(gè)普遍存在的問(wèn)題，在生物處理單元中，加入處理設(shè)備的微生物在分解污水中有機(jī)物的過(guò)程中會(huì)增殖，形成生物量，這部分生物量在污水處理過(guò)程中不能被完全降解，最終只得以污泥的形式排出系統(tǒng)。隨著城市化進(jìn)程的加快和工業(yè)污水排放量的增加，污水處理廠的處理能力不斷提升，導(dǎo)致污泥的產(chǎn)生量也相應(yīng)增加，但是污泥的處理和處置又需要消耗大量能源和資源，包括脫水、干化、穩(wěn)定化、消毒等過(guò)程，這些過(guò)程不僅能耗高，而且需要投入大量資金，因此人們?yōu)榱藢?shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)化處理，提出了將污泥作為一種生物質(zhì)，并通過(guò)厭氧消化、熱裂解、氣化等技術(shù)將其轉(zhuǎn)化為再生能源（如ch4、芳烴）的新想法，以此實(shí)現(xiàn)能源回收、物質(zhì)循環(huán)以及污泥資源化利用。

2、在眾多新型的污泥處理技術(shù)中，熱裂解技術(shù)對(duì)污水中生物質(zhì)的來(lái)源和性質(zhì)具有較高的適應(yīng)性，對(duì)于城市廢水污泥和工業(yè)廢水污泥都具有較高的回收再利用效率，還可以根據(jù)不同的需求和條件進(jìn)行工藝參數(shù)的靈活調(diào)整，實(shí)現(xiàn)資源的最大化利用。因此，熱裂解成為目前最具發(fā)展?jié)摿Φ奈鬯猩镔|(zhì)處理技術(shù)。熱裂解是需要加熱才能夠?qū)崿F(xiàn)的一種處理技術(shù)，為了節(jié)約能源，貫徹資源化的理念，技術(shù)人員采用了太陽(yáng)能吸儲(chǔ)熱組合裝置來(lái)為熱裂解技術(shù)持續(xù)供熱。眾所周知，太陽(yáng)能供熱十分考驗(yàn)環(huán)境條件（如當(dāng)?shù)販囟取穸?、風(fēng)速等）的優(yōu)劣，在極端天氣條件下，雖然供熱溫度已經(jīng)設(shè)定在確認(rèn)值700℃（此時(shí)ch4和芳烴在產(chǎn)物中含量較高），但是太陽(yáng)能供熱可能會(huì)因?yàn)閻毫犹鞖馇闆r而無(wú)法穩(wěn)定保持在700℃，溫度不足700℃的裂解環(huán)境又會(huì)導(dǎo)致裂解產(chǎn)物組成不穩(wěn)定，ch4和芳烴在產(chǎn)物中含量下降。

3、因此，在天氣條件屬于不可抗力因素的前提下，如何確保裂解的產(chǎn)物組成更加穩(wěn)定，以得到更多的高價(jià)值能源（ch4與芳烴），成為目前亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本技術(shù)提供一種光熱裂解污水中生物質(zhì)制備再生能源的處理方法。

2、本技術(shù)提供的一種光熱裂解污水中生物質(zhì)制備再生能源的處理方法，包括以下步驟：將污泥脫水，破碎后得到出發(fā)料，并加入共解物以及負(fù)載型裂解催化劑，混合均勻后升溫至500-550℃，收集體系內(nèi)逸出的氣相產(chǎn)物、液相產(chǎn)物，經(jīng)分離后得到再生能源，所述出發(fā)料、共解物以及負(fù)載型裂解催化劑的重量比為80:（10-12）:（25-30），所述共解物包括煤矸石，所述負(fù)載型裂解催化劑中的載體為鈰-鋯固溶體，主要催化物質(zhì)為ni，ni的負(fù)載率為12-13wt%，所述鈰-鋯固溶體采用以下方法制得：

3、將摩爾比為（3-9）:1的zr(no3)4·5h2o和ce(no3)3·6h2o分散于水中，并與氨水在攪拌下共同加入聚乙二醇溶液中，使體系內(nèi)ph值穩(wěn)定在10.5-11.5，攪拌，加入乙醇，按照2-2.2℃/min的升溫速率升溫至65-75°c，繼續(xù)攪拌，隨后保持溫度不變，老化，過(guò)濾，洗滌，冷凍干燥，煅燒，得到鈰-鋯固溶體。

4、其中，聚乙二醇溶液的濃度為40wt%，溶液為乙醇，溶質(zhì)為peg-4000，該濃度和溶質(zhì)是本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行常規(guī)調(diào)整的，本技術(shù)僅以上述參數(shù)和物質(zhì)為例進(jìn)行說(shuō)明，并非依此限制本技術(shù)的保護(hù)范圍。

5、所述負(fù)載型裂解催化劑的制備方法，包括以下步驟：

6、將ni(no3)2·6h2o、無(wú)水檸檬酸以及乙二醇分散于水中，超聲混合后得到混合液，用等體積浸漬法將混合液均勻滴加至所述鈰-鋯固溶體中，在室溫下靜置后提高溫度，持續(xù)靜置，升溫干燥，煅燒，得到ni負(fù)載率為12-13wt%的負(fù)載型裂解催化劑。

7、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，本技術(shù)利用煤矸石作為共解物與出發(fā)料一同進(jìn)行光熱裂解，煤矸石內(nèi)部的礦物組分能夠促進(jìn)出發(fā)料中的復(fù)雜有機(jī)物先轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性有機(jī)物，最后產(chǎn)出富含ch4的氣相產(chǎn)物和富含芳烴的液相產(chǎn)物，并且煤矸石自身屬于廢棄物，將其進(jìn)行再利用同樣具有資源化處理的意義；還利用了負(fù)載有ni的鈰-鋯固溶體作為負(fù)載型裂解催化劑促進(jìn)體系內(nèi)的甲烷化反應(yīng)，該催化劑對(duì)于ch4的選擇性很高，大幅提升了氣相產(chǎn)物中ch4的含量，同時(shí)提升了熱裂解反應(yīng)進(jìn)程的速率，使得處理周期內(nèi)污水中生物質(zhì)的資源化處理效率能夠維持一個(gè)較高的水平。在此基礎(chǔ)上，本技術(shù)將光熱裂解過(guò)程中的溫度范圍控制在500-550℃，相比于700℃的高溫，在該溫度范圍下，即使在惡劣天氣下太陽(yáng)能供熱也能夠通過(guò)自身的儲(chǔ)熱功能維持溫度，實(shí)現(xiàn)良好、穩(wěn)定的供熱效果，共解物仍能夠使得ch4在氣相產(chǎn)物內(nèi)的占比、芳烴在液相產(chǎn)物內(nèi)的占比保持較高水平，更重要的是本技術(shù)的負(fù)載型裂解催化劑可以在溫度波動(dòng)時(shí)保持遠(yuǎn)超其他催化劑的催化活性和穩(wěn)定性，以此穩(wěn)定體系內(nèi)裂解反應(yīng)的反應(yīng)程度，與共解物一同提升芳烴與ch4的產(chǎn)率。

8、綜上所述，本技術(shù)利用共解物與出發(fā)料在負(fù)載型裂解催化劑的催化下進(jìn)行協(xié)同光熱裂解，在溫度范圍為500-550℃的前提下，仍使得氣相產(chǎn)物中ch4的占比穩(wěn)定在70%以上，芳烴在液相產(chǎn)物內(nèi)的占比穩(wěn)定在85%以上。

9、優(yōu)選的，所述出發(fā)料、共解物以及負(fù)載型裂解催化劑的重量比為80:11:28。

10、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，本技術(shù)嚴(yán)格控制了出發(fā)料、共解物以及負(fù)載型裂解催化劑的重量比，進(jìn)一步提升了ch4和芳烴的產(chǎn)率，在該重量比下，氣相產(chǎn)物中ch4的占比可達(dá)74.9%，芳烴在液相產(chǎn)物內(nèi)的占比可達(dá)88.6%。

11、優(yōu)選的，所述zr(no3)4·5h2o和ce(no3)3·6h2o的摩爾比為4:1。

12、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，本技術(shù)嚴(yán)格控制了zr(no3)4·5h2o和ce(no3)3·6h2o的摩爾比，以此控制了最終得到的鈰-鋯固溶體中的zr、ce的摩爾比，此時(shí)鈰-鋯固溶體的比表面積較大，金屬-載體相互作用最為適中，大幅提升了負(fù)載型裂解催化劑在反應(yīng)過(guò)程中的抗燒結(jié)能力，從而進(jìn)一步提升了負(fù)載型裂解催化劑的催化穩(wěn)定性，能夠持續(xù)對(duì)甲烷化反應(yīng)起到良好催化效果，維持氣相產(chǎn)物中ch4的含量穩(wěn)定居高。

13、優(yōu)選的，所述負(fù)載型裂解催化劑中，還包括負(fù)載率為0.6-1.0wt%的輔助催化物質(zhì)，所述輔助催化物質(zhì)包括摩爾比為（0-6）:（0-6）的mg和la。

14、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，本技術(shù)向負(fù)載型裂解催化劑中加入了一定負(fù)載率的輔助催化物質(zhì)，拓寬了負(fù)載型裂解催化劑的反應(yīng)活性溫度范圍，進(jìn)一步提升了其對(duì)于溫度的適應(yīng)性與反應(yīng)活性。

15、優(yōu)選的，所述輔助催化物質(zhì)包括摩爾比為（1-3）:（2-6）的mg和la。

16、優(yōu)選的，所述mg和la的摩爾比為2:4。

17、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，本技術(shù)利用mg和la共同作為輔助催化物質(zhì)，二者能夠充分發(fā)揮協(xié)配作用，最大限度地提升負(fù)載型裂解催化劑的催化活性，與此同時(shí)還能夠?qū)⒇?fù)載型裂解催化劑的反應(yīng)活性溫度范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，在裂解過(guò)程中出現(xiàn)溫度波動(dòng)時(shí)，可以使得自身的催化效果更為穩(wěn)定，保持芳烴與ch4的產(chǎn)率穩(wěn)定居高。經(jīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)mg和la的摩爾比為2:4時(shí)，二者協(xié)配效果最佳，芳烴與ch4的在產(chǎn)物中的占比均能夠達(dá)到最高值。

18、優(yōu)選的，所述輔助催化物質(zhì)的負(fù)載率為0.72wt%。

19、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，本技術(shù)嚴(yán)格控制了負(fù)載率，以此提升了負(fù)載型裂解催化劑的催化能力，若是負(fù)載率過(guò)高，則會(huì)影響ni的催化效果，若是負(fù)載率過(guò)低，則無(wú)法起到有效的輔助效果。

20、優(yōu)選的，所述共解物包括重量比為5:（2-3）的煤矸石與煅燒煤矸石。

21、優(yōu)選的，所述煤矸石與煅燒煤矸石的重量比為5:2.8。

22、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，本技術(shù)向共解物中摻入了一定量的煅燒煤矸石，在與出發(fā)料共同裂解時(shí)，相比于未煅燒的煤矸石，煅燒煤矸石具有更加顯著地促進(jìn)芳烴生成的效果。一定重量比的煤矸石與煅燒煤矸石組成的共解物能夠進(jìn)一步提升自身對(duì)于芳烴生成的促進(jìn)效果，提升芳烴在液相產(chǎn)物中的占比。

23、同時(shí)，本技術(shù)又進(jìn)一步控制了煤矸石與煅燒煤矸石的重量比為5:2.8，使得共解物對(duì)于ch4和芳烴的促生成效果達(dá)到最優(yōu)平衡，且均處于較高水平，并且此時(shí)共解物與負(fù)載型裂解催化劑的協(xié)配效果更優(yōu)，使得最終生成的ch4和芳烴在產(chǎn)物中的占比都得到了進(jìn)一步的提升。

24、綜上所述，本技術(shù)具有以下有益技術(shù)效果：

25、1.本技術(shù)利用共解物與出發(fā)料在負(fù)載型裂解催化劑的催化下進(jìn)行協(xié)同光熱裂解，在溫度范圍為500-550℃的前提下，仍使得氣相產(chǎn)物中ch4的占比穩(wěn)定在70%以上，芳烴在液相產(chǎn)物內(nèi)的占比穩(wěn)定在85%以上；

26、2.本技術(shù)向負(fù)載型裂解催化劑中加入了一定負(fù)載率的輔助催化物質(zhì)，拓寬了負(fù)載型裂解催化劑的反應(yīng)活性溫度范圍，進(jìn)一步提升了其對(duì)于溫度的適應(yīng)性，又嚴(yán)格控制了負(fù)載率，利用mg和la共同作為輔助催化物質(zhì)，使得芳烴與ch4的在產(chǎn)物中的占比得到進(jìn)一步提升；

27、3.本技術(shù)向共解物中摻入了一定量的煅燒煤矸石，使得共解物能夠進(jìn)一步提升自身對(duì)于芳烴生成的促進(jìn)效果，提升芳烴在液相產(chǎn)物中的占比。