一種利用污泥制備脫硝劑的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用污泥制備脫硝劑的方法，包括：將污泥在氮氣氛圍下500～1000℃熱解反應(yīng)30～120分鐘，得到污泥熱解殘渣；將硝酸鐵負(fù)載于污泥熱解殘渣中，得到的污泥熱解殘渣中鐵的質(zhì)量百分比為1～10％，然后干燥至恒重；將干燥后的污泥熱解殘渣在惰性氣氛下高溫煅燒，然后通入氫氣進(jìn)行還原，得到脫硝劑。本發(fā)明利用污泥制取脫硝劑，可以達(dá)到“以廢治廢“的目的，而且工藝簡單、反應(yīng)溫度低、運行成本低、無二次污染、氮氧化物的脫除率高。
【專利說明】
一種利用污泥制備脫硝劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于脫硝劑的制備領(lǐng)域，特別涉及一種利用污泥制備脫硝劑的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氮氧化物NOx是鍋爐燃料燃燒、汽車尾氣排放或工業(yè)生產(chǎn)過程中排放有毒有害氣體，如處理不當(dāng)將對人體健康和生態(tài)環(huán)境造成巨大危害。有效控制NOx排放是當(dāng)前環(huán)境保護(hù)的重要課題。目前已經(jīng)被廣泛采用且比較成熟的脫硝技術(shù)主要可分為兩類:燃燒中的NOx控制技術(shù)和燃燒后的煙氣脫硝技術(shù)。燃燒中的控制主要是借助先進(jìn)的燃燒器，通過優(yōu)化爐內(nèi)氣流組織，或通過燃料和空氣的分級燃燒實現(xiàn)NOx排放的控制。該技術(shù)安裝和運行成本相對低廉，但脫硝效率只能達(dá)到30?40%。因此，單獨采用燃燒中控制往往無法達(dá)標(biāo)，需要聯(lián)合煙氣脫硝技術(shù)。國內(nèi)外應(yīng)用較為廣泛的煙氣脫硝技術(shù)是選擇性催化還原(SelectiveCatalytic Reduct1n，SCR)技術(shù)。SCR技術(shù)相對比較成熟，脫硝效率高(可達(dá)90%以上)，但同時也有投資巨大、運行成本高、催化劑價格昂貴且易中毒等不利因素。因此，為彌補當(dāng)前的不足，迫切需要開發(fā)一種更加有效且成本低廉的煙氣脫硝技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用污泥制備脫硝劑的方法，該方法得到的脫硝劑脫硝效率高、脫硝溫度低且無二次污染。
[0004]本發(fā)明的一種利用污泥制備脫硝劑的方法，包括:
[0005](I)將污泥放入熱解爐中，在氮氣氛圍下500?1000°C熱解反應(yīng)30?120分鐘，熱解固態(tài)產(chǎn)物一污泥熱解殘渣；
[0006](2)將硝酸鐵負(fù)載于步驟(I)中的污泥熱解殘渣中，得到的污泥熱解殘渣中鐵的質(zhì)量百分比為I?10%，將浸漬硝酸鐵后的污泥熱解殘渣置于烘箱中110°C干燥至恒重；
[0007](3)將步驟(2)中干燥后的污泥熱解殘渣于放入電熱爐中，500?800 °C的惰性氣氛下煅燒30?120分鐘，煅燒完成后，向電熱爐中通入氫氣進(jìn)行還原，得到脫硝劑;其中，還原的溫度為600?800°C，時間為30?120分鐘。
[0008]所述步驟(I)中污泥來源于污水處理廠排放的機械脫水污泥。
[0009]所述步驟(2)中硝酸鐵負(fù)載于污泥熱解殘渣中采用等體積浸漬法。
[0010]所述等體積浸漬法為:稱取一定質(zhì)量的污泥熱解殘渣放入燒杯中，根據(jù)鐵的負(fù)載量配置一定體積的硝酸鐵溶液，將硝酸鐵溶液緩慢移入盛有污泥熱解殘渣的燒杯中，使得硝酸鐵溶液剛好淹沒污泥熱解殘渣。將燒杯置于60 0C的加熱板上，一邊加熱一邊攪拌，直至液體蒸發(fā)完畢。
[0011 ]所述步驟(3)中氫氣的體積濃度為2?10%。
[0012]所述步驟(3)中脫硝劑應(yīng)用于低溫?zé)煔獯呋撓酢?br>[0013]所述低溫?zé)煔獯呋撓醯姆椒ò?將脫硝劑填充在通道式固定床反應(yīng)器中，脫硝劑填充層的溫度加熱至100?500°C，煙氣通過脫硝劑填充層時，脫硝劑和煙氣之間產(chǎn)生異相催化反應(yīng)，使得煙氣中的氮氧化物被還原為氮氣。
[0014]所述脫硝劑填充層的加熱方式為電加熱、微波加熱或者利用煙氣自身余熱。
[0015]當(dāng)脫硝劑脫除氮氧化物的能力趨于飽和后，可對脫硝劑進(jìn)行再生處理以恢復(fù)脫硝活性，再生處理方法為:I)向脫硝劑填充層通入體積濃度為2?10%的氫氣；2)將脫硝劑填充層加熱至600?800 °C，加熱的方式為間接電加熱、微波輻射加熱或者高溫氣流間接加熱，加熱時間為30?60分鐘;3)以上再生步驟完成后，脫硝劑即可繼續(xù)投入使用。
[0016]有益效果
[0017]本發(fā)明利用污水處理廠排放的機械脫水污泥制取脫硝劑，可以達(dá)到“以廢治廢”的目的，而且脫硝劑制取工藝、催化脫硝反應(yīng)工藝和脫硝劑再生工藝都比較簡單，反應(yīng)溫度低，運行成本低，沒有二次污染，氮氧化物的脫除率高。
【附圖說明】
[0018]圖1為實施例1?3中脫硝劑1、脫硝劑2和脫硝劑3在不同溫度下的脫硝效率圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0020]實施例1
[0021]制備脫硝劑:1)取200g機械脫水污泥放入管式電熱爐中，向電熱爐中通入lL/min的純氮氣;2)污泥在800°C下高溫?zé)峤釯小時；3)將污泥熱解殘渣塊放入破碎機中破碎至粒徑I?2mm的顆粒狀;4)稱取0.135g硝酸鐵粉末溶于水配制成硝酸鐵溶液;5)將1g污泥熱解殘渣顆粒和硝酸鐵溶液混合，在60°C下加熱攪拌直至液體蒸發(fā)完畢;6)將蒸發(fā)后的固體顆粒置于110°C干燥箱中烘干至恒重;7)烘干后的固體顆粒在500°C的氮氣氣氛中煅燒2小時；8)煅燒后的固體顆粒在800°C的氫氣氣氛中加熱還原I小時，還原完成后所得固體顆粒即為脫硝劑I，經(jīng)測量脫硝劑I中的含鐵量為3%。
[0022]煙氣脫硝反應(yīng):稱取1.5g脫硝劑1，放入管式電熱爐中，通入800ppm的一氧化氮氣體，氣體流量為lL/min，空速為25000h—、管式電爐以5°C/min的升溫速率程序升溫至500°C，脫硝劑I在不同溫度下的脫硝效率見圖1。
[0023]結(jié)論:隨著溫度升高，脫硝劑I的脫硝效率有兩個峰值，在322 0C和480 V時的脫硝效率分別達(dá)到66%和88.5%。
[0024]實施例2
[0025]制備脫硝劑:1)取200g機械脫水污泥放入管式電熱爐中，向電熱爐中通入lL/min的純氮氣;2)污泥在800°C下高溫?zé)峤釯小時；3)將污泥熱解殘渣塊放入破碎機中破碎至粒徑I?2mm的顆粒狀;4)稱取0.18g硝酸鐵粉末溶于水配制成硝酸鐵溶液;5)將1g污泥熱解殘渣顆粒和硝酸鐵溶液混合，在60°C下加熱攪拌直至液體蒸發(fā)完畢;6)將蒸發(fā)后的固體顆粒置于110°C干燥箱中烘干至恒重;7)烘干后的固體顆粒在500°C的氮氣氣氛中煅燒2小時；8)煅燒后的固體顆粒在800°C的氫氣氣氛中加熱還原I小時，還原完成后所得固體顆粒即為脫硝劑2，經(jīng)測量脫硝劑2中的含鐵量為4%。
[0026]煙氣脫硝反應(yīng)工況和實施例1相同，脫硝劑2在不同溫度下的脫硝效率見圖1。
[0027]結(jié)論:隨著溫度升高，脫硝劑2的脫硝效率有兩個峰值，在229 V和485 V時的脫硝效率分別達(dá)到74%和96%。
[0028]實施例3
[0029]制備脫硝劑:1)取200g機械脫水污泥放入管式電熱爐中，向電熱爐中通入lL/min的純氮氣;2)污泥在800°C下高溫?zé)峤釯小時；3)將污泥熱解殘渣塊放入破碎機中破碎至粒徑I?2_的顆粒狀;4)稱取0.45g硝酸鐵粉末溶于水配制成硝酸鐵溶液;5)將1g污泥熱解殘渣顆粒和硝酸鐵溶液混合，在60°C下加熱攪拌直至液體蒸發(fā)完畢;6)將蒸發(fā)后的固體顆粒置于110°C干燥箱中烘干至恒重;7)烘干后的固體顆粒在500°C的氮氣氣氛中煅燒2小時；8)煅燒后的固體顆粒在800°C的氫氣氣氛中加熱還原I小時，還原完成后所得固體顆粒即為脫硝劑3，經(jīng)測量脫硝劑3中的含鐵量為10%。
[0030]煙氣脫硝反應(yīng)工況和實施例1、實施例2相同，脫硝劑3在不同溫度下的脫硝效率見圖1。
[0031]結(jié)論:脫硝劑3的脫硝效率隨著溫度升高而升高，188°C時的脫硝效率為50%，289°(:時的脫硝效率為80%。
【主權(quán)項】
1.一種利用污泥制備脫硝劑的方法，包括: (1)將污泥在氮氣氛圍下500?1000°C熱解反應(yīng)30?120分鐘，得到污泥熱解殘渣； (2)將硝酸鐵負(fù)載于步驟(I)中的污泥熱解殘渣中，得到的污泥熱解殘渣中鐵的質(zhì)量百分比為I?10%，然后干燥至恒重； (3)將步驟(2)中干燥后的污泥熱解殘渣于500?8000C的惰性氣氛下煅燒30?120分鐘，然后通入氫氣進(jìn)行還原，得到脫硝劑;其中，還原的溫度為600?800°C，時間為30?120分鐘。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用污泥制備脫硝劑的方法，其特征在于，所述步驟(I)中污泥來源于污水處理廠排放的機械脫水污泥。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用污泥制備脫硝劑的方法，其特征在于，所述步驟(2)中硝酸鐵負(fù)載于污泥熱解殘渣中采用等體積浸漬法。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用污泥制備脫硝劑的方法，其特征在于，所述步驟(3)中氫氣的體積濃度為2?10%。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用污泥制備脫硝劑的方法，其特征在于，所述步驟(3)中脫硝劑應(yīng)用于低溫?zé)煔獯呋撓酢?.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種利用污泥制備脫硝劑的方法，其特征在于，所述低溫?zé)煔獯呋撓醯姆椒ò?將脫硝劑填充在通道式固定床反應(yīng)器中，脫硝劑填充層的溫度加熱至100?500°C，通入煙氣，煙氣中氮氧化物被還原為氮氣。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種利用污泥制備脫硝劑的方法，其特征在于，所述脫硝劑填充層的加熱方式為電加熱、微波加熱或者利用煙氣自身余熱。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種利用污泥制備脫硝劑的方法，其特征在于，所述脫硝劑的再生處理方法包括:向脫硝劑填充層通入體積濃度為2?10%的氫氣;加熱至600?800°C維持30?60分鐘。
【文檔編號】B01J23/745GK105859064SQ201610208033
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月5日
【發(fā)明人】鄧文義, 蘇亞欣, 印安冬, 鄧肯
【申請人】東華大學(xué)