【技術實現步驟摘要】
本申請涉及污泥處理的，尤其是涉及一種光熱裂解污水中生物質制備再生能源的處理方法。
技術介紹
1、在污水的處理過程中，污水中生物質（污泥）的產生是一個普遍存在的問題，在生物處理單元中，加入處理設備的微生物在分解污水中有機物的過程中會增殖，形成生物量，這部分生物量在污水處理過程中不能被完全降解，最終只得以污泥的形式排出系統。隨著城市化進程的加快和工業污水排放量的增加，污水處理廠的處理能力不斷提升，導致污泥的產生量也相應增加，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、穩定化、消毒等過程，這些過程不僅能耗高，而且需要投入大量資金，因此人們為了實現經濟化處理，提出了將污泥作為一種生物質，并通過厭氧消化、熱裂解、氣化等技術將其轉化為再生能源（如ch4、芳烴）的新想法，以此實現能源回收、物質循環以及污泥資源化利用。
2、在眾多新型的污泥處理技術中，熱裂解技術對污水中生物質的來源和性質具有較高的適應性，對于城市廢水污泥和工業廢水污泥都具有較高的回收再利用效率，還可以根據不同的需求和條件進行工藝參數的靈活調整，實現資源的最大化利用。因此，熱裂解成為目前最具發展潛力的污水中生物質處理技術。熱裂解是需要加熱才能夠實現的一種處理技術，為了節約能源，貫徹資源化的理念，技術人員采用了太陽能吸儲熱組合裝置來為熱裂解技術持續供熱。眾所周知，太陽能供熱十分考驗環境條件（如當地溫度、濕度、風速等）的優劣，在極端天氣條件下，雖然供熱溫度已經設定在確認值700℃（此時ch4和芳烴在產物中含量較高），但是太陽能供熱可能會因為惡劣天氣情況而
3、因此，在天氣條件屬于不可抗力因素的前提下，如何確保裂解的產物組成更加穩定，以得到更多的高價值能源（ch4與芳烴），成為目前亟待解決的問題。
技術實現思路
1、為了解決上述技術問題，本申請提供一種光熱裂解污水中生物質制備再生能源的處理方法。
2、本申請提供的一種光熱裂解污水中生物質制備再生能源的處理方法，包括以下步驟：將污泥脫水，破碎后得到出發料，并加入共解物以及負載型裂解催化劑，混合均勻后升溫至500-550℃，收集體系內逸出的氣相產物、液相產物，經分離后得到再生能源，所述出發料、共解物以及負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，所述負載型裂解催化劑中的載體為鈰-鋯固溶體，主要催化物質為ni，ni的負載率為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ph值穩定在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，繼續攪拌，隨后保持溫度不變，老化，過濾，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，溶質為peg-4000，該濃度和溶質是本領域技術人員可根據實際情況進行常規調整的，本申請僅以上述參數和物質為例進行說明，并非依此限制本申請的保護范圍。
5、所述負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，持續靜置，升溫干燥，煅燒，得到ni負載率為12-13wt%的負載型裂解催化劑。
7、通過采用上述技術方案，本申請利用煤矸石作為共解物與出發料一同進行光熱裂解，煤矸石內部的礦物組分能夠促進出發料中的復雜有機物先轉化為揮發性有機物，最后產出富含ch4的氣相產物和富含芳烴的液相產物，并且煤矸石自身屬于廢棄物，將其進行再利用同樣具有資源化處理的意義；還利用了負載有ni的鈰-鋯固溶體作為負載型裂解催化劑促進體系內的甲烷化反應，該催化劑對于ch4的選擇性很高，大幅提升了氣相產物中ch4的含量，同時提升了熱裂解反應進程的速率，使得處理周期內污水中生物質的資源化處理效率能夠維持一個較高的水平。在此基礎上，本申請將光熱裂解過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能供熱也能夠通過自身的儲熱功能維持溫度，實現良好、穩定的供熱效果，共解物仍能夠使得ch4在氣相產物內的占比、芳烴在液相產物內的占比保持較高水平，更重要的是本申請的負載型裂解催化劑可以在溫度波動時保持遠超其他催化劑的催化活性和穩定性，以此穩定體系內裂解反應的反應程度，與共解物一同提升芳烴與ch4的產率。
8、綜上所述，本申請利用共解物與出發料在負載型裂解催化劑的催化下進行協同光熱裂解，在溫度范圍為500-550℃的前提下，仍使得氣相產物中ch4的占比穩定在70%以上，芳烴在液相產物內的占比穩定在85%以上。
9、優選的，所述出發料、共解物以及負載型裂解催化劑的重量比為80:11:28。
10、通過采用上述技術方案，本申請嚴格控制了出發料、共解物以及負載型裂解催化劑的重量比，進一步提升了ch4和芳烴的產率，在該重量比下，氣相產物中ch4的占比可達74.9%，芳烴在液相產物內的占比可達88.6%。
11、優選的，所述zr(no3)4·5h2o和ce(no3)3·6h2o的摩爾比為4:1。
12、通過采用上述技術方案，本申請嚴格控制了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，大幅提升了負載型裂解催化劑在反應過程中的抗燒結能力，從而進一步提升了負載型裂解催化劑的催化穩定性，能夠持續對甲烷化反應起到良好催化效果，維持氣相產物中ch4的含量穩定居高。
13、優選的，所述負載型裂解催化劑中，還包括負載率為0.6-1.0wt%的輔助催化物質，所述輔助催化物質包括摩爾比為（0-6）:（0-6）的mg和la。
14、通過采用上述技術方案，本申請向負載型裂解催化劑中加入了一定負載率的輔助催化物質，拓寬了負載型裂解催化劑的反應活性溫度范圍，進一步提升了其對于溫度的適應性與反應活性。
15、優選的，所述輔助催化物質包括摩爾比為（1-3）:（2-6）的mg和la。
16、優選的，所述mg和la的摩爾比為2:4。
17、通過采用上述技術方案，本申請利用mg和la共同作為輔助催化物質，二者能夠充分發揮協配作用，最大限度地提升負載型裂解催化劑的催化活性，與此同時還能夠將負載型裂解催化劑的反應活性溫度范圍進一步擴大，在裂解過程中出現溫度波動時，可以使得自身的催化效果更為穩定，保持芳烴與ch4的產率穩定居高。經實驗數據顯示，當mg和la的摩爾比本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種光熱裂解污水中生物質制備再生能源的處理方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種光熱裂解污水中生物質制備再生能源的處理方法，其特征在于，所述出發料、共解物以及負載型裂解催化劑的重量比為80:11:28。
3.根據權利要求1所述的一種光熱裂解污水中生物質制備再生能源的處理方法，其特征在于，所述Zr(NO3)4·5H2O和Ce(NO3)3·6H2O的摩爾比為4:1。
4.根據權利要求1所述的一種光熱裂解污水中生物質制備再生能源的處理方法，其特征在于，所述負載型裂解催化劑中，還包括負載率為0.6-1.0wt%的輔助催化物質，所述輔助催化物質包括摩爾比為（0-6）:（0-6）的Mg和La。
5.根據權利要求4所述的一種光熱裂解污水中生物質制備再生能源的處理方法，其特征在于，所述輔助催化物質包括摩爾比為（1-3）:（2-6）的Mg和La。
6.根據權利要求5所述的一種光熱裂解污水中生物質制備再生能源的處理方法，其特征在于，所述Mg和La的摩爾比為2:4。
7.根據權利要求4所述的一種光熱裂解
8.根據權利要求1所述的一種光熱裂解污水中生物質制備再生能源的處理方法，其特征在于，所述共解物包括重量比為5:（2-3）的煤矸石與煅燒煤矸石。
9.根據權利要求8所述的一種光熱裂解污水中生物質制備再生能源的處理方法，其特征在于，所述煤矸石與煅燒煤矸石的重量比為5:2.8。
...【技術特征摘要】
1.一種光熱裂解污水中生物質制備再生能源的處理方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種光熱裂解污水中生物質制備再生能源的處理方法，其特征在于，所述出發料、共解物以及負載型裂解催化劑的重量比為80:11:28。
3.根據權利要求1所述的一種光熱裂解污水中生物質制備再生能源的處理方法，其特征在于，所述zr(no3)4·5h2o和ce(no3)3·6h2o的摩爾比為4:1。
4.根據權利要求1所述的一種光熱裂解污水中生物質制備再生能源的處理方法，其特征在于，所述負載型裂解催化劑中，還包括負載率為0.6-1.0wt%的輔助催化物質，所述輔助催化物質包括摩爾比為（0-6）:（0-6）的mg和la。
5.根據權利要求4所述的一...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳雷，倫軍朝，陳玉平，張洪雷，項田雨，
申請(專利權)人：天津市立清源環境有限公司，
類型：發明
國別省市：
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