本发明涉及固体废弃物处理，特别涉及是基于水相循环供氢的污泥和废塑料共水热液化制油系统。
背景技术：
1、城市污泥是城镇污水处理过程中的副产物，其含水率高、水分不易脱除、有机物含量高、存在重金属和难降解的有毒污染物。随着污水处理厂的扩建，城市污泥产量逐年增加，目前全国湿污泥（80 wt%含水率污泥）产量已超5800万吨。污泥的传统处理方法（填埋、堆肥、焚烧法等）存在重金属、nox等二次污染问题，且都需要对机械脱水后的湿污泥进行干化以进一步降低含水率。由于污泥干化成本过高，导致其处理费用可占污水处理厂运行费用的50%以上。随着2020年《固体废物污染环境防治法》的正式实施，污泥的处理处置要求及相应的处罚政策也日趋严格，污泥问题已成为我国当前面临的重要环境难题。
2、水热液化技术是指在高温（250 °c以上）和高于水的饱和压力条件下，污泥通过解聚、断键、重排、脱羧等反应转化为油状液态有机小分子的过程，分离可产生的高能量密度的液态燃料。水热液化技术可直接处理湿污泥，避免了高能耗的干化环节，可达到90%左右的减量化效果，能实现污泥中的油脂、蛋白质和碳水化合物的全组分利用，获得比反应后的固相产物还能以稳定的残渣态、硫化物态等形式固定污泥中的重金属。因此，污泥水热液化技术具有明显的减量化、能源化和无害化利用优势，符合目前政策、法规对污泥日趋严格的处理处置要求。
3、尽管污泥水热液化技术具有诸多优势，但该技术所制备的液体燃料氧含量过高，导致油品存在热值低、黏度高、热化学稳定性差等缺点，无法达到商业燃料的标准，不易储存、输运及使用，限制了水热液化技术的产业化发展。此外，水热液化技术在制备生物油的同时还会产生富含碳、氮、磷等元素的水相副产物，无害化难度大，无法直接排入城市污水处理系统。因此，生物油品质低，水相产物处理困难成为了水热液化技术急需解决的难题。
4、同城市污泥，废塑料的处理处置也是固废领域的难题。目前，全球废塑料的年产生量可达近3亿吨，约占塑料年产量的70~85%；其中经回收利用的废塑料仅占9%，经焚烧处置的占比约12%，远不能满足废塑料处置的庞大需求，致使仍有约79%的废塑料未有效处置。由于可用于再生的废塑料有限，而焚烧法容易产生多环芳烃、二噁英及呋喃等有毒有机气体，因此废塑料的无害化处理和资源化利用也是固废处理处置的难题。与污泥类似，水热液化技术也可以将废塑料转化为液体燃料。塑料在水热环境中会发生离子反应，脱氢、脱水等解聚反应，环化等再聚合反应生成高品质液体燃料。研究表明聚丙烯、聚苯乙烯、涤纶树脂的产油率分别可以达到38 wt%、66 wt%和86 wt%，油相热值分别为44 mj·kg-1、34 mj·kg-1和43 mj·kg-1，达到了石油的热值水平，资源化应用潜力巨大。因此，设计基于水相循环供氢的污泥和废塑料共水热液化制油系统是尤为重要的。
技术实现思路
1、针对污泥水热液化制备高热值液体燃料存在油品热值低、水相副产物处理难的问题，本发明提供了基于水相循环供氢的污泥和废塑料共水热液化制油系统，可以实现污泥和塑料的资源化利用。
2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、基于水相循环供氢的污泥和废塑料共水热液化制油系统，包括预处理阶段、加压阶段、升温阶段、水热液化反应阶段、降温降压阶段、分离阶段、固相产物改性吸附和水相循环供氢阶段，
4、预处理阶段包括污泥和废塑料的破碎环节、含水率调节环节、搅拌环节、均质环节；
5、加压阶段，预处理阶段后进入加压阶段，加压至反应温度对应的饱和压力以上1-5mpa；
6、升温阶段，加压阶段后进入升温阶段，升温阶段操作方式为升温至水热液化反应温度（250-500 °c）；
7、水热液化反应阶段，升温阶段后进入水热液化反应阶段，水热液化反应时保持饱和压力和水热液化反应温度，反应停留时间为20-3600 s；
8、降温降压阶段，水热液化反应阶段后进入降温降压阶段，降温过程中产物的热量用于物料升温过程，反应产物降温至70 °c以下后降至常压；
9、分离阶段，降温降压阶段后进入分离阶段，分离获得高品质生物油、气相产物、水相产物、固相产物。
10、本发明的进一步改进在于，所述废塑料的有效氢碳摩尔比大于1.5（h/ceff=( n(h)-2 n(o))/ n(c)）。
11、本发明的进一步改进在于，所述水热液化反应阶段后，水相产物有机物含量高，氢碳摩尔比高于1.5，水相产物经过活性炭吸附剂吸附后加入污泥-废塑料原料，作为水热液化反应阶段的反应介质，对水热液化原料进行水相循环供氢。
12、本发明的进一步改进在于，所述固相产物可通过改性过程改性为活性炭吸附剂用以吸附水相产物中的有机物和重金属。
13、本发明的进一步改进在于，改性过程是指将固相产物按照1 g固相比20 ml比例加入1 mol·l-1的hcl溶液，在60 ℃，搅拌脱灰3 h后水洗至中性，干燥后按照1 g固相比1.6 gkoh的比例加入1 mol·l−1的koh溶液，在60 °c条件下浸渍2 h，所得物质干燥后经过管式炉热解活化，活化温度为740 °c，活化时间为1.2 h，活化气氛为n2；热解所得的活性炭按照1g比20 ml的比例加入1 mol·l-1hcl溶液，搅拌3 h后用水洗至水洗液ph为7，洗涤后的物质烘干后得到活性炭吸附剂。
14、本发明的进一步改进在于，所述气相产物主要成分为co2、h2、co、ch4，可作为燃气使用。
15、本发明的进一步改进在于，所述高品质生物油的氧含量低于4 wt%，热值高于40mj/kg，黏度、氧化安定性、酸值、硫含量等指标达到gb 25199-2017中bd100生物柴油的标准。
16、本发明的进一步改进在于，所述水热液化反应阶段可以在连续式或间歇式水热液化反应器中进行。
17、与现有系统相比，本发明具有以下有益效果：
18、1、所述废塑料的有效氢碳摩尔比大于1.5（h/ceff=( n(h)-2 n(o))/ n(c)），可以对污泥水热液化过程进行供氢，以污泥和废塑料共水热液化的模式来提高油相品质。
19、2、所述共水热液化后水相产物有机物含量高，氢碳摩尔比高于1.5，将水相产物在活性炭吸附去除部分有机物后作为后续液化过程的反应介质来实现水相副产物的减量化，同时由于水相产物的供氢作用，进一步提高水热液化过程的油相品质。
20、3、所述所得固相产物通过改性处理扩孔后，用以吸附水相产物中的有机物，降低水相产物处理压力，实现以废治废的目的。
1.基于水相循环供氢的污泥和废塑料共水热液化制油系统，其特征在于，包括预处理阶段、加压阶段、升温阶段、水热液化反应阶段、降温降压阶段、分离阶段、固相产物改性吸附和水相循环供氢阶段，
2.根据权利要求1所述的基于水相循环供氢的污泥和废塑料共水热液化制油系统，其特征在于，所述废塑料的有效氢碳摩尔比大于1.5（h/ceff=(n(h)-2n(o))/n(c)）。
3.根据权利要求1所述的基于水相循环供氢的污泥和废塑料共水热液化制油系统，其特征在于，所述水热液化反应阶段后，水相产物有机物含量高，氢碳摩尔比高于1.5，水相产物经过活性炭吸附剂吸附后加入污泥-废塑料原料，作为水热液化反应阶段的反应介质，对水热液化原料进行水相循环供氢。
4.根据权利要求1所述的基于水相循环供氢的污泥和废塑料共水热液化制油系统，其特征在于，所述固相产物可通过改性过程改性为活性炭吸附剂用以吸附水相产物中的有机物和重金属。
5.根据权利要求4所述的基于水相循环供氢的污泥和废塑料共水热液化制油系统，其特征在于，改性过程是指将固相产物按照1 g固相比20 ml比例加入1 mol·l-1的hcl溶液，在60 ℃，搅拌脱灰3 h后水洗至中性，干燥后按照1 g固相比1.6 g koh的比例加入1 mol·l−1的koh溶液，在60 °c条件下浸渍2 h，所得物质干燥后经过管式炉热解活化，活化温度为740 °c，活化时间为1.2 h，活化气氛为n2；热解所得的活性炭按照1 g比20 ml的比例加入1mol·l-1hcl溶液，搅拌3 h后用水洗至水洗液ph为7，洗涤后的物质烘干后得到活性炭吸附剂。
6.根据权利要求1所述的基于水相循环供氢的污泥和废塑料共水热液化制油系统，其特征在于，所述气相产物主要成分为co2、h2、co、ch4，可作为燃气使用。
7.根据权利要求1所述的基于水相循环供氢的污泥和废塑料共水热液化制油系统，其特征在于，所述高品质生物油的氧含量低于4 wt%，热值高于40 mj/kg，黏度、氧化安定性、酸值、硫含量等指标达到gb 25199-2017中bd100生物柴油的标准。
8.根据权利要求1所述的基于水相循环供氢的污泥和废塑料共水热液化制油系统，其特征在于，所述水热液化反应阶段可以在连续式或间歇式水热液化反应器中进行。
