專利名稱：一種污泥制備活性炭的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種脫水污泥制備活性炭的工藝方法，尤其涉及一種利用高溫?zé)煔庾?為熱源、活化介質(zhì)及保護(hù)氣將含水80%的脫水污泥直接制備活性炭的方法及裝置，以提高 能源利用效率、降低污泥制備活性炭成本。
背景技術(shù)：
伴隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們對(duì)環(huán)境的日益關(guān)注，污水處理量高速增加，導(dǎo) 致了污泥產(chǎn)量的迅速擴(kuò)大。目前，我國(guó)每年排放干污泥約為500萬(wàn)噸，且在不斷增加，如處 理不當(dāng)會(huì)造成嚴(yán)重的二次污染，同時(shí)污泥處理的投資和運(yùn)行費(fèi)用巨大，占整個(gè)污水廠投資 及運(yùn)行費(fèi)用的25% 65%，已成為污水處理廠面臨的沉重負(fù)擔(dān)?；钚蕴孔鳛橐环N吸附催化材料，不溶于水和有機(jī)溶劑，易再生，對(duì)氣體、溶液中的 有機(jī)或無(wú)機(jī)物質(zhì)以及膠體顆粒等有很強(qiáng)的吸附能力，具有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性及耐酸、耐堿、 耐熱性，已在石油、化工、食品、輕工、國(guó)防、環(huán)境保護(hù)等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。污泥中含有 較多的碳，在一定的高溫下以污泥為原料通過(guò)改性可以制得含碳吸附劑。制得的吸附劑有 很高的COD去除率，是一種性能優(yōu)良的有機(jī)廢水處理劑，吸附飽和的吸附劑若不能再生，可 以用作燃料在控制尾氣條件下進(jìn)行燃燒，這樣也使原污泥中的有害因子被徹底氧化分解?，F(xiàn)有的化學(xué)法污泥制備活性炭工藝中，脫水污泥先干燥洗滌，再浸漬，以高溫惰性 氣體(CO2或N2)為污泥炭化活化提供熱量，并作為保護(hù)氣。如此高溫的惰性氣體一般通過(guò) 采用其它燃料間接加熱得到，既增加了設(shè)備投資，又多耗能量，增加了活性炭的制造成本， 工藝復(fù)雜，阻礙了污泥制備活性炭的工業(yè)化應(yīng)用。本發(fā)明以含水率為80%左右的脫水污泥為原料，不經(jīng)干燥而直接浸漬，采用高溫 低氧煙道氣為活化介質(zhì)并為污泥炭化活化提供所需的熱量，降低了高品位能源的消耗，降 低了運(yùn)行成本。由于煙氣有一定的含氧量，高溫條件下，微量的氧可達(dá)到預(yù)氧化污泥的目 的，增加污泥表面活性，提升活性炭產(chǎn)品的品質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、環(huán)保的污泥制備活性炭的方法及裝置，利用高溫低氧 煙氣作為污泥炭化的活化介質(zhì)、保護(hù)氣，為原料的預(yù)氧化提供氧份，并提供炭化活化的熱 源，降低了高品位能源的消耗、工藝的復(fù)雜性及污泥活性炭的制造成本，提高了能源的利用 率及污泥制備活性炭系統(tǒng)的集成性。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種脫水污泥制備活性炭的工藝方法，步驟如下
步驟1將含水759Γ85%的濕污泥直接與活化劑按10:廣4混合、浸漬10 24小時(shí)后，送 入干燥機(jī)進(jìn)行干燥，
步驟2送入炭化活化器進(jìn)行活化，活化介質(zhì)為控氧燃燒的高溫低氧煙氣，氧含量小于
4%,步驟3活化后送入洗滌釜進(jìn)行酸洗滌，然后甩干，
步驟4最后送入活性炭干燥機(jī)進(jìn)行干燥，得到干品活性炭。一種實(shí)施上述污泥制備活性炭的裝置，包括混合浸漬釜、污泥浸漬后的干燥機(jī)、炭 化活化器、洗滌釜、活性炭干燥機(jī)，在炭化活化器上設(shè)有控氧燃燒的高溫低氧煙氣進(jìn)口和活 化后煙氣出口，在污泥浸漬后干燥機(jī)和活性炭干燥機(jī)上分別設(shè)第1活化后煙氣進(jìn)口、第2活 化后煙氣進(jìn)口和第1干燥后煙氣出口、第2干燥后煙氣出口，炭化活化器的煙氣出口分別與 設(shè)在污泥浸漬后干燥機(jī)和活性炭干燥機(jī)上的第1活化后煙氣進(jìn)口和第2活化后煙氣進(jìn)口相 連，污泥浸漬后干燥機(jī)上的第1干燥后煙氣出口排空和活性炭干燥機(jī)上的第2干燥后煙氣 出口排空，混合浸漬釜出口與污泥浸漬后干燥機(jī)進(jìn)口相連、污泥浸漬后干燥機(jī)出口與炭化 活化器進(jìn)口相連、炭化活化器出口與洗滌釜進(jìn)口相連、洗滌釜出口與活性炭干燥機(jī)進(jìn)口相 連。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、本發(fā)明采用煙氣作為污泥炭化活化的熱源，并有效利用活化后的煙氣余熱，提高了 能源利用率，降低了能源消耗及污泥制備活性炭的成本。2、本發(fā)明采用高溫低含氧量的煙氣作為污泥炭化活化時(shí)的保護(hù)氣、活化介質(zhì)，省 去純凈氣體的應(yīng)用，簡(jiǎn)化了污泥活性炭制造工藝。3、本發(fā)明采用低含氧量的煙氣為污泥預(yù)氧化提供氧分，使得污泥顆粒的表面活 性增加，活化作用更容易深入到原料顆粒內(nèi)部，制得活性炭孔隙發(fā)達(dá)。4、本發(fā)明用含水率為80%左右的脫水污泥直接制備活性炭，省去以往污泥制備 活性炭時(shí)的干燥環(huán)節(jié)，降低了能源消耗，簡(jiǎn)化了污泥活性炭制備工藝。5、本發(fā)明簡(jiǎn)化了污泥活性炭制造工藝，系統(tǒng)高集成化、操作簡(jiǎn)單化。6、本發(fā)明所述工藝制備的活性炭安全、穩(wěn)定、無(wú)污染，使污泥真正達(dá)到穩(wěn)定化、無(wú) 害化、資源化的要求。


圖1是本發(fā)明的脫水污泥制備活性炭的工藝方法。圖1中，1、浸漬釜2、污泥浸漬后干燥機(jī)3、炭化活化器4、洗滌釜5、活性炭 干燥機(jī)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1:
一種脫水污泥制備活性炭的工藝方法，步驟如下
步驟1將含水80%左右的濕污泥直接與活化劑按10:1、混合、浸漬1(Γ24小時(shí)后，送 入干燥機(jī)進(jìn)行干燥，
步驟2送入炭化活化器進(jìn)行活化，活化介質(zhì)為控氧燃燒的高溫低氧煙氣，
步驟3活化后送入洗滌釜進(jìn)行酸洗滌，然后甩干，
步驟4最后送入活性炭干燥機(jī)進(jìn)行干燥，得到干品活性炭。實(shí)施例2
一種實(shí)施上述污泥制備活性炭的裝置，包括混合浸漬釜1、污泥浸漬后的干燥機(jī)2、炭 化活化器3、洗滌釜4、活性炭干燥機(jī)5，在炭化活化器3上設(shè)有控氧燃燒的高溫低氧煙氣進(jìn)口和活化后煙氣出口，在污泥浸漬后干燥機(jī)2和活性炭干燥機(jī)5上分別設(shè)第1活化后煙氣 進(jìn)口、第2活化后煙氣進(jìn)口和第1干燥后煙氣出口、第2干燥后煙氣出口，炭化活化器3的 煙氣出口分別與設(shè)在污泥浸漬后干燥機(jī)2和活性炭干燥機(jī)5上的第1活化后煙氣進(jìn)口和第 2活化后煙氣進(jìn)口相連，污泥浸漬后干燥機(jī)2上的第1干燥后煙氣出口排空和活性炭干燥機(jī) 5上的第2干燥后煙氣出口排空，混合浸漬釜1出口與污泥浸漬后干燥機(jī)2進(jìn)口相連、污泥 浸漬后干燥機(jī)2出口與炭化活化器3進(jìn)口相連、炭化活化器3出口與洗滌釜4進(jìn)口相連、洗 滌釜4出口與活性炭干燥機(jī)5進(jìn)口相連。下面參照附圖，對(duì)本發(fā)明做出更為詳細(xì)的說(shuō)明
參照?qǐng)D1，一種80%脫水濕污泥直接制備活性炭的裝置，包括混合浸漬釜1、污泥浸漬后 的干燥機(jī)2、炭化活化器3、洗滌釜4、活性炭干燥機(jī)5，在炭化活化器3上設(shè)有控氧燃燒的高 溫低氧煙氣進(jìn)口和活化后煙氣出口，在污泥浸漬后干燥機(jī)2和活性炭干燥機(jī)5上分別設(shè)第 1活化后煙氣進(jìn)口、第2活化后煙氣進(jìn)口和第1干燥后煙氣出口、第2干燥后煙氣出口，炭 化活化器3的煙氣出口分別與設(shè)在污泥浸漬后干燥機(jī)2和活性炭干燥機(jī)5上的第1活化后 煙氣進(jìn)口和第2活化后煙氣進(jìn)口相連，污泥浸漬后干燥機(jī)2上的第1干燥后煙氣出口排空 和活性炭干燥機(jī)5上的第2干燥后煙氣出口排空，混合浸漬釜1出口與污泥浸漬后干燥機(jī) 2進(jìn)口相連、污泥浸漬后干燥機(jī)2出口與炭化活化器3進(jìn)口相連、炭化活化器3出口與洗滌 釜4進(jìn)口相連、洗滌釜4出口與活性炭干燥機(jī)5進(jìn)口相連。(無(wú)氧條件下的活化)將含水率為80%的市政污泥送入浸漬釜1內(nèi)，以ZnCl2為活化 劑，按浸漬比5:1 (濕污泥活化劑)將污泥于浸漬釜1內(nèi)浸漬16小時(shí)，采用部分活化過(guò)的 5000C的煙道氣余熱于干燥機(jī)2內(nèi)將浸漬后的污泥烘干，隨后送入炭化活化器3中以氮?dú)庾?為保護(hù)氣，在缺氧條件下進(jìn)行炭化活化，控制污泥活化溫度為550°C，活化時(shí)間為90分鐘。 隨后洗滌、烘干，得到干品活性炭，其比表面積為493. lm2/g，亞甲基藍(lán)吸附值為120. lmg/g。(有氧條件下，氧含量2%)將含水率為80%的市政污泥送入浸漬釜1內(nèi)，以ZnCl2為 活化劑，按浸漬比5:1 (濕污泥活化劑)將污泥于浸漬釜1內(nèi)浸漬16小時(shí)，采用部分活化 過(guò)的500°C的煙道氣余熱于干燥機(jī)2內(nèi)將浸漬后的污泥烘干，隨后送入炭化活化器3中采 用氧含量為2%、溫度為60(TC的高溫低氧煙氣進(jìn)行炭化活化，控制污泥活化溫度為550°C， 活化時(shí)間為90分鐘。隨后洗滌，并用活化過(guò)的500°C的煙道氣余熱烘干，得到干品活性炭， 其比表面積為516. lm2/g，亞甲基藍(lán)吸附值為129. 8mg/g，孔體積為0. 29cm7g，微孔體積為 0. 16cm7g，平均孔徑為 3. 95nm。(有氧條件下，氧含量4%)將含水率為80%的市政污泥送入浸漬釜1內(nèi)，以ZnCl2為 活化劑，按浸漬比5:1 (濕污泥活化劑)將污泥于浸漬釜1內(nèi)浸漬16小時(shí)，采用部分活化 過(guò)的500°C的煙道氣余熱于干燥機(jī)2內(nèi)將浸漬后的污泥烘干，隨后送入炭化活化器3中采用 氧含量為4%、溫度為600°C的高溫低氧煙氣進(jìn)行炭化活化，控制污泥活化溫度為550°C，活 化時(shí)間為90分鐘。隨后洗滌，并用活化過(guò)的500°C的煙道氣余熱烘干，得到干品活性炭，其 比表面積為512. 8m2/g，亞甲基藍(lán)吸附值為129. lmg/g。氧氣能與碳骨架表面基團(tuán)發(fā)生氧化反應(yīng)，促進(jìn)活性炭微孔的形成與發(fā)展。但當(dāng)氧 含量過(guò)高時(shí)，氧原子與碳骨架表面基團(tuán)反應(yīng)速度極快，許多氧分子根本來(lái)不及擴(kuò)散到炭顆 粒內(nèi)部就已經(jīng)與表面基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，限制了微孔的形成與發(fā)展，同時(shí)，還使已形成的微孔壁 面被燒穿、擴(kuò)寬，活性炭比表面積和微孔體積會(huì)隨氧含量的增大而大幅下降，吸附性能變差。
權(quán)利要求
一種污泥制備活性炭的方法，其特征在于，步驟如下步驟1 將含水75%~85%的濕污泥直接與活化劑按10:1~4的質(zhì)量比混合、浸漬10~24小時(shí)后，送入干燥機(jī)進(jìn)行干燥， 步驟2 送入炭化活化器進(jìn)行活化，活化介質(zhì)為控氧燃燒的高溫低氧煙氣， 步驟3 活化后送入洗滌釜進(jìn)行酸洗滌，然后甩干， 步驟4 最后送入活性炭干燥機(jī)進(jìn)行干燥，得到干品活性炭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥制備活性炭的方法，其特征在于，步驟3所用的活化介質(zhì) 為溫度為45(T650°C、氧氣含量小于4%的控氧燃燒的高溫低氧煙氣，步驟1和步驟4的干燥 介質(zhì)為來(lái)自炭化活化器出口的煙氣。
3.一種實(shí)施權(quán)利要求1、2所述污泥制備活性炭方法的裝置，其特征在于，包括混合浸 漬釜(1)、污泥浸漬后的干燥機(jī)(2)、炭化活化器(3)、洗滌釜(4)、活性炭干燥機(jī)(5)，在炭化 活化器(3)上設(shè)有控氧燃燒的高溫低氧煙氣進(jìn)口和活化后煙氣出口，在污泥浸漬后干燥機(jī) (2)和活性炭干燥機(jī)(5)上分別設(shè)第1活化后煙氣進(jìn)口、第2活化后煙氣進(jìn)口和第1干燥后 煙氣出口、第2干燥后煙氣出口，炭化活化器(3 )的煙氣出口分別與設(shè)在污泥浸漬后干燥機(jī) (2)和活性炭干燥機(jī)(5)上的第1活化后煙氣進(jìn)口和第2活化后煙氣進(jìn)口相連，污泥浸漬后 干燥機(jī)(2)上的第1干燥后煙氣出口排空和活性炭干燥機(jī)(5)上的第2干燥后煙氣出口排 空，混合浸漬釜(1)出口與污泥浸漬后干燥機(jī)(2)進(jìn)口相連、污泥浸漬后干燥機(jī)(2)出口與 炭化活化器(3)進(jìn)口相連、炭化活化器(3)出口與洗滌釜(4)進(jìn)口相連、洗滌釜(4)出口與 活性炭干燥機(jī)(5)進(jìn)口相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種污泥制備活性炭的方法將含水80%左右的脫水污泥按比例加入活化劑浸漬處理、干化后，送入活化裝置，活化介質(zhì)采用控氧燃燒得到的低氧高溫?zé)煔?，溫度小?00℃，氧含量小于4%，洗滌烘干后，制得干品活性炭；污泥浸漬后的干化及活化洗滌后活性炭的干化熱源采用活化后較高溫?zé)煔?，一般小?00℃。一種裝置，包括混合浸漬釜、污泥浸漬后的干燥機(jī)、炭化活化器、洗滌釜、活性炭干燥機(jī)。本發(fā)明以高溫低氧煙氣為活化介質(zhì)，直接將脫水污泥浸漬處理，簡(jiǎn)化了污泥制備活性炭的工藝，并且按品位逐級(jí)利用高溫?zé)煔獾臒崮?，降低了污泥制備活性炭的成本?br> 文檔編號(hào)C01B31/10GK101985355SQ201010574130
公開日2011年3月16日 申請(qǐng)日期2010年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月6日
發(fā)明者劉長(zhǎng)燕, 葛仕福, 趙培濤 申請(qǐng)人:東南大學(xué)