亚洲成年人黄色一级片,日本香港三级亚洲三级,黄色成人小视频,国产青草视频,国产一区二区久久精品,91在线免费公开视频,成年轻人网站色直接看

以富營(yíng)養(yǎng)化湖泊污染治理廢物為原料制備燃料氣的方法

文檔序號(hào):5099645閱讀:188來(lái)源:國(guó)知局
專(zhuān)利名稱(chēng):以富營(yíng)養(yǎng)化湖泊污染治理廢物為原料制備燃料氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種以富營(yíng)養(yǎng)化湖泊污染治理廢物為原料制備燃料氣的方法,具體是以底泥和水生生物質(zhì)為原料,以近/超臨界水(NCW/SCW)為介質(zhì)共氣化制備燃料氣的方法, 屬于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
底泥疏浚是清除湖泊內(nèi)源污染的主要措施,為此每年產(chǎn)生大量的底泥,不僅占用大量土地,而且由于缺乏高效的資源化方法,極易造成環(huán)境污染。以滇池為例,滇池草海一期疏浚底泥640萬(wàn)m3,草海周邊各堆場(chǎng)總庫(kù)容超過(guò)623萬(wàn)m3,占用土地面積1965畝。目前正在對(duì)滇池外海底泥淤積嚴(yán)重的入湖河口及重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行底泥疏浚,疏浚范圍8. 9km2,預(yù)計(jì)需堆場(chǎng)庫(kù)容大于900萬(wàn)m3,占用土地面積約3000畝。底泥處理方式主要有堆肥、焚燒發(fā)電、土地利用等。由于滇池底泥的污染特征,不能用于堆肥處理;焚燒法能夠大幅度減少底泥體積,但滇池疏浚底泥含水率高達(dá)90%以上, 無(wú)法使用常規(guī)焚燒法處理;土地利用將導(dǎo)致土壤中重金屬的含量升高。因此,長(zhǎng)期以來(lái),滇池疏浚底泥得不到有效利用,導(dǎo)致了其長(zhǎng)期堆存。藍(lán)藻、水葫蘆、濕地植物等水生生物質(zhì)清除也是富營(yíng)養(yǎng)化湖泊治理的主要措施。由于滇池水體持續(xù)污染,富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重,每年打撈水生生物質(zhì)約100萬(wàn)噸。在滇池生物質(zhì)長(zhǎng)期存在的情況下,高效的生物質(zhì)處理技術(shù)已成為限制滇池生物質(zhì)清除的瓶頸,從而直接影響了滇池治理的效果,迫切需要大規(guī)模、清潔高效的生物質(zhì)無(wú)害化、資源化技術(shù)。本發(fā)明利用底泥和水生生物質(zhì)含水率高、堿金屬含量較大的特性,以水為反應(yīng)介質(zhì),在近/超臨界條件下強(qiáng)化底泥-水生生物質(zhì)共氣化過(guò)程,解決目前氣化技術(shù)面臨的難點(diǎn)問(wèn)題;利用催化活性物質(zhì)在近臨界水中溶解度大的特點(diǎn),提高底泥及生物質(zhì)中有機(jī)質(zhì)的催化共氣化效率;利用極性物質(zhì)在超臨界水中溶解度極小的特性,在超臨界條件下實(shí)現(xiàn)重金屬、富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等污染物的分離,徹底解決底泥、生物質(zhì)二次污染問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)外鮮見(jiàn)NCW 處理底泥、生物質(zhì)等有機(jī)廢物的研究報(bào)道,未見(jiàn)NCW-SCW聯(lián)合處理有機(jī)廢物的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種以富營(yíng)養(yǎng)化湖泊污染治理廢物為原料制備燃料氣的方法,該
方法是利用湖泊疏浚底泥和水生生物質(zhì)為原料,以近/超臨界水(NCW/SCW)為介質(zhì)共氣化制備燃料氣。本發(fā)明方法的具體步驟如下
(I)除去湖泊疏浚底泥和水生生物質(zhì)中雜物,底泥和水生生物質(zhì)打磨成漿料,其中底泥的用量為混合物總質(zhì)量的20 70%,然后加入水和催化劑混合均勻,放入超臨界反應(yīng)裝置; 其中加水量根據(jù)底泥和生物質(zhì)的含水量確定,其具體計(jì)算為加入水量和反應(yīng)物中所含水量之和與反應(yīng)物混合物中固體物干重的質(zhì)量比為5:1飛O: I。由于底泥和生物質(zhì)都含有大量水分(如滇池底泥、藍(lán)藻和水葫蘆含水率分別達(dá)到或高于90%、95%和92%),因此利用上述原料進(jìn)行近/超臨界水處理時(shí),無(wú)需進(jìn)行常規(guī)資源化方法所需的高耗能的干燥處理。(2)以近/超臨界水(NCW/SCW)為介質(zhì)對(duì)混合物進(jìn)行共氣化處理,首先在近臨界 (NCff)即16 22MPa和120 374°C狀態(tài)下,反應(yīng)5 IOmin,在該狀態(tài)下,外加催化劑及底泥中的活性組分均可溶于水;達(dá)到近臨界反應(yīng)時(shí)間后,提高溫度和壓力至SCW條件,使物料進(jìn)一步氣化,提高溫度和壓力至超臨界(SCW)條件,即22. I 45MPa和374 700°C下反應(yīng)10 30min,使物料進(jìn)一步氣化,在此狀態(tài)下,催化劑在水中的溶解度迅速下降,從水中析出的催化劑高度分散于固體反應(yīng)物的外表面和內(nèi)表面,其催化效果更明顯。(3)反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)冷卻分離后得到所需燃料氣,主要成分甲烷(CH4)、氫氣(H2)、一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)等,經(jīng)分離得到高純度甲烷和富氫氣體;冷卻處理后得到的液相物為底泥和生物質(zhì)中有機(jī)物降解產(chǎn)生的液相低分子化合物,可通過(guò)進(jìn)一步裂解制成燃?xì)猓?也可通過(guò)常規(guī)方法提取化合物;固相殘?jiān)饕獮闊o(wú)機(jī)成分。所述湖泊疏浚底泥是為清除各種湖泊內(nèi)源污染所產(chǎn)生的廢棄物,如滇池底泥,特點(diǎn)是不僅含有大量的可溶性有機(jī)質(zhì),可作為氣化原料,同時(shí)含有大量金屬元素,其中堿金屬、堿土金屬等的化合物具有一定的催化分解活性,如滇池底泥中CaO、K2O、MgO、Na2O等含量(以干重計(jì))分別達(dá)到I 12%,I. 5 3%,I. 5 2%,O. 2 O. 3%,因此可減少近/超臨界反應(yīng)時(shí)催化劑的用量。所述水生生物質(zhì)指在富營(yíng)養(yǎng)化湖泊治理工程中清除的藍(lán)藻、水葫蘆、濕地植物等水生生物,特點(diǎn)在于重金屬含量高、含水率高、熱值及有機(jī)質(zhì)含量較高,作為能源物質(zhì)在許多方面與水煤漿具有相似特性。所述催化劑選自堿金屬、堿土金屬、堿金屬氫氧化物和鹽、堿土金屬氫氧化物和鹽中一種,其用量為固體廢物質(zhì)量的0 5%。所述底泥和水生生物質(zhì)混合打磨制成漿料后,混合物中固體顆粒粒度小于300微米。
所述超臨界裝置為能耐高溫高壓的間歇式高溫高壓反應(yīng)釜、流化床、連續(xù)管式反應(yīng)器、 串聯(lián)反應(yīng)器中一種;其反應(yīng)溫度最高可達(dá)750°C,壓力最高可為45MPa。既可用于間歇反應(yīng), 也可用于連續(xù)反應(yīng)。用于間歇反應(yīng)時(shí)應(yīng)配置攪拌裝置,用于連續(xù)反應(yīng)時(shí)應(yīng)將底泥、生物質(zhì)和水預(yù)先配成漿料,用加料泵打入反應(yīng)釜中。通過(guò)本發(fā)明方法制備的燃料氣中,可燃?xì)怏w收率H2為O. 90 I. 2Nm3/kgC, CH4為 O. 45 O. 60 NmVkgC, CO 為 O. 01 O. INmVkgC ;可燃組分比例彡 65% (v/v);底泥中 COD 去除率彡99%,總磷去除率彡95%,總氮去除率彡99%。本發(fā)明的特征在于同時(shí)利用兩種湖泊治理廢物一湖泊疏浚底泥和水生生物質(zhì)為原料制備燃料氣,達(dá)到變廢為寶的目的。其中底泥不僅含有大量的可溶性有機(jī)質(zhì),可作為氣化原料,同時(shí)含有大量金屬元素,具有一定的催化分解活性,可作為底泥催化分解過(guò)程的催化活性組分,可大大減少催化劑的用量,水生生物質(zhì)如藍(lán)藻、水葫蘆、濕地植物等具有重金屬含量高、含水率高、熱值及有機(jī)質(zhì)含量較高等特點(diǎn),作為能源物質(zhì)在許多方面與水煤漿具有相似特性;兩者聯(lián)合共氣化可實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),高效利用,并可節(jié)約催化劑用量;同時(shí)利用超臨界條件下無(wú)機(jī)鹽溶解度極低的特點(diǎn),可實(shí)現(xiàn)原料中重金屬等有害物質(zhì)的高效分離。徹底解決了傳統(tǒng)底泥和生物質(zhì)處理技術(shù)存在的二次污染問(wèn)題,將兩種廢棄物高效轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明,但本發(fā)明保護(hù)范圍不局限于所述內(nèi)容。實(shí)施例中以滇池底泥和水生植物為例,其中底泥實(shí)際含水率約90%,滇池水葫蘆和藍(lán)藻的主要組成包括(I)重金屬平均含量Cu 36. Omg/kg, Zn 170mg/kg, Ni 57. 8mg / kg, Cr 12. 3mgkg ;(2)富營(yíng)養(yǎng)元素含量,藍(lán)藻干基主要元素含量為N 8. 58%,P O. 076% ;水葫蘆干基主要元素含量為 N 2. 34%, P O. 29%, K 5. 38%, Ca I. 78%, Mg O. 48%, Fe O. 72%, Mn O. 24%,Na O. 21% ;(3)能量物質(zhì)含量,藍(lán)藻干基含C 43. 27%,H 7. 51%,干基熱值19. 25MJ/ kg,約為煤的2/3 ;水葫蘆干基含C38. 17%,H 6. 53%,干基熱值13MJ/kg,約為煤的1/2 ; (4) 含水率,藍(lán)藻和水葫蘆含水率分別高于95%和92%。實(shí)施例I :以富營(yíng)養(yǎng)化湖泊污染治理廢物為原料制備燃料氣的方法,具體步驟如下
(1)首先除去滇池底泥(含水率為90%)和水葫蘆中雜物和塊狀物,將底泥50g和水葫蘆 50g (含水率為92%)混合打磨成漿料,其中固體顆粒粒度小于300微米,然后在混合物中加入水IOOg和KOH lg,混合均勻后,放入高溫高壓反應(yīng)釜;
(2)以近/超臨界水為介質(zhì)對(duì)混合物進(jìn)行共氣化處理,首先在20MPa、200°C的近臨界條件下,反應(yīng)5min,然后提高反應(yīng)溫度和壓力至超臨界狀態(tài),在23MPa、500°C下反應(yīng)30min,使物料氣化;
(3)反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)冷卻分離后得到燃料氣,其中CH4O. 6Nm3/kgC, H2 I. ONmVkgC, CO O. 08Nm3/kgC,底泥中COD去除率為99. 5%,總磷去除率為95. 5%,總氮去除率99. 5%。
實(shí)施例2 :以富營(yíng)養(yǎng)化湖泊污染治理廢物為原料制備燃料氣的方法,具體步驟如下 (O首先除去滇池底泥(含水率為90%)和水葫蘆中雜物和塊狀物,底泥30g和水葫蘆 70g(含水率為92%)混合在粉碎機(jī)中打磨5min制成漿料,然后在混合物中加入水50g和KOH 2g,混合均勻后,放入高溫高壓反應(yīng)釜;
(2)以近/超臨界水為介質(zhì)對(duì)混合物進(jìn)行共氣化處理,首先在20MPa、200°C的近臨界條件下,反應(yīng)8min,然后提高反應(yīng)溫度和壓力至超臨界狀態(tài),在24MPa、600°C下反應(yīng)20min,使物料氣化;
(3)反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)冷卻分離后得到燃料氣,其中CH4O. 5 NmVkgC, H2 I. 2Nm3/kgC, CO O. 07Nm3/kgC,底泥中COD去除率為99. 1%,總磷去除率為95. 2%,總氮去除率99. 2%。
實(shí)施例3 :以富營(yíng)養(yǎng)化湖泊污染治理廢物為原料制備燃料氣的方法,具體步驟如下 (O首先除去滇池底泥(含水率為90%)和水葫蘆中雜物和塊狀物,底泥20g和水葫蘆 80g (含水率為92%)混合打磨成漿料,其中固體顆粒粒度小于300微米,然后在混合物中加入水328g,混合均勻后,放入高溫高壓反應(yīng)釜;
(2)以近/超臨界水為介質(zhì)對(duì)混合物進(jìn)行共氣化處理,首先在20MPa、200°C的近臨界條件下,反應(yīng)lOmin,然后提高反應(yīng)溫度和壓力至超臨界狀態(tài),在24. 5MPa、620°C下反應(yīng) IOmin,使物料氣化;
(3)氣化產(chǎn)物經(jīng)冷卻分離后得到燃料氣,其中CH4 O. 45Nm3/kgC, H2 O. 98Nm3/kgC,CO O. 08Nm3/kgC,底泥中COD去除率為99. 9%,總磷去除率為95. 6%,總氮去除率99. 7%。
實(shí)施例4 :以富營(yíng)養(yǎng)化湖泊污染治理廢物為原料制備燃料氣的方法,具體步驟如下
Cl)首先除去滇池底泥(含水率為90%)和藍(lán)藻中雜物和塊狀物,將底泥70kg和藍(lán)藻 30kg (含水率為95%)打磨成漿料,其中固體顆粒粒度小于300微米,然后在混合物中加入 Mg(OH)2 5kg,混合均勻后,放入高溫高壓反應(yīng)釜;
(2)以近/超臨界水為介質(zhì)對(duì)混合物進(jìn)行共氣化處理,首先在16MPa、374°C的近臨界條件下,反應(yīng)5min,然后提高反應(yīng)溫度和壓力至超臨界狀態(tài),在45MPa、700°C下反應(yīng)lOmin,使物料氣化;
(3)反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)冷卻分離后得到燃料氣,其中CH4O. 45Nm3/kgC, H2 I. 15Nm3/kgC, CO O. 09Nm3/kgC,底泥中COD去除率為99. 8%,總磷去除率為95. 1%,總氮去除率99. 4%。
實(shí)施例5 :以富營(yíng)養(yǎng)化湖泊污染治理廢物為原料制備燃料氣的方法,具體步驟如下
(1)首先除去滇池底泥(含水率為60%)中雜物和塊狀物,將滇池底泥50g與藍(lán)藻(含水率為30%)50g —起混合,然后在混合物中加入水230g和Na2C033g,制成漿料,固體顆粒粒度小于300微米;
(2)將配好的漿料以流體輸送設(shè)備泵送入第一反應(yīng)器中,在22MPa、120°C的近臨界條件下,反應(yīng)IOmin ;
(3)從第一反應(yīng)器排出的物料不經(jīng)分離全部輸送到第二反應(yīng)器,在該反應(yīng)器中提高反應(yīng)溫度和壓力至超臨界狀態(tài),在22. 5MPa、380°C下反應(yīng)25min,使物料氣化;
(4)從第二反應(yīng)器中排出的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)冷卻分離后得到CH4O. 6Nm3/kgC, H2 I. 2Nm3/ kgC,CO O. lNm3/kgC,底泥中COD去除率為99. 5%,總磷去除率為95. 6%,總氮去除率99. 2%。
權(quán)利要求
1.一種以富營(yíng)養(yǎng)化湖泊污染治理廢物為原料制備燃料氣的方法,其特征在于按如下步驟進(jìn)行(1)除去湖泊疏浚底泥和水生生物質(zhì)中雜物,底泥和水生生物質(zhì)混合打磨成漿料,其中底泥的用量為混合物總質(zhì)量的20 70%,然后加入水和催化劑,混合均勻后,放入超臨界反應(yīng)裝置,其中添加水量根據(jù)底泥和生物質(zhì)的含水量確定,添加水量和反應(yīng)物混合物中所含水量之和與反應(yīng)物中固體物干重的質(zhì)量比為5 50:1 ;(2)以近/超臨界水為介質(zhì)對(duì)混合物進(jìn)行共氣化處理,首先在16 22MPa、120 3740C的近臨界條件下,反應(yīng)5 lOmin,然后提高反應(yīng)溫度和壓力至超臨界狀態(tài),在22. I 45MPa、374 700°C下反應(yīng)10 30min,使物料氣化;(3)反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)冷卻分離后得到所需燃料氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的以富營(yíng)養(yǎng)化湖泊污染治理廢物為原料制備燃料氣的方法,其特征在于催化劑為堿金屬或堿土金屬,或其氫氧化物和鹽中的一種,其添加量為固體廢物質(zhì)量的0 5%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的以富營(yíng)養(yǎng)化湖泊污染治理廢物為原料制備燃料氣的方法, 其特征在于超臨界裝置為能耐高溫高壓的間歇式高溫高壓反應(yīng)釜、流化床、連續(xù)管式反應(yīng)器、串聯(lián)反應(yīng)器等反應(yīng)裝置中一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的以富營(yíng)養(yǎng)化湖泊污染治理廢物為原料制備燃料氣的方法,其特征在于底泥和水生生物質(zhì)混合打磨制成漿料后,混合物中固體顆粒粒度小于300微米。
全文摘要
本發(fā)明是以富營(yíng)養(yǎng)化湖泊治理工程中產(chǎn)生的廢棄物---湖泊疏浚底泥和水生生物質(zhì)為原料,以近/超臨界水(NCW/SCW)為介質(zhì)共氣化制備燃料氣,利用催化劑在NCW中溶解度大的特點(diǎn),提高底泥-生物質(zhì)催化共氣化效率;利用無(wú)機(jī)鹽在SCW中溶解度小的特性,在超臨界條件下實(shí)現(xiàn)重金屬及營(yíng)養(yǎng)元素高效分離,徹底解決傳統(tǒng)底泥、生物質(zhì)處理技術(shù)存在的二次污染問(wèn)題,將兩種廢棄物高效轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w。由于底泥中含有的堿金屬及其它金屬元素可作為底泥催化分解過(guò)程的催化活性組分,因此可大大減少催化劑的用量。
文檔編號(hào)C10L3/00GK102585946SQ201210058759
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月8日
發(fā)明者寧平, 田森林, 谷俊杰, 陳秋玲 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)
網(wǎng)友詢(xún)問(wèn)留言 已有0條留言
  • 還沒(méi)有人留言評(píng)論。精彩留言會(huì)獲得點(diǎn)贊!
1