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污泥低温裂解碳化技术介绍
天津机电进出口有限公司
于洪江
史英君
摘要:
本文介绍了一种污泥低温裂解碳化新工艺,
并对污泥碳化技术的设备投资、
耗能情况
等进行了分析,
认为污泥碳化是一种比较
经济的,
能使污泥减量化、
无害化和资源化
的技术。
关键字:污泥碳化,污泥裂解,污泥处置
1.
什么是污泥碳化
市政污泥中含有可燃物质,尤其是生化污泥(二沉池排出的剩余污泥),由
于
其中含有大量的活性污泥细菌,
可燃物质量更大。
根据上海、<
/p>
天津等地的污泥
发热量试验,中国市政污泥中的发热量约为
2200
-
3300
大卡
/
吨干物质。其中消
化后的污泥发
热量较低,一般仅为未消化污泥的
70
%左右。夏季污泥的发热
量
比冬季低。
所谓污泥碳化,就是通
过给污泥加温、加压,使生化污泥中的细胞裂解,将
其中的水分释放出来,
同时又最大限度地保留了污泥中碳质的过程。
污泥碳化的
优势在于,
污泥碳化是通过裂解方式将污泥中的水分脱出,
能源消耗少,
剩余产
物中的碳含量高,
发热量大,
而其它工艺大多数是通过加热,
蒸发的方式去除污<
/p>
泥中的水分,耗能大,灰分中的碳质低,利用价值小
[1]
。
2.
污泥碳化技术的发展
世界上污泥碳化
技术的发展经过了三个阶段,
理论研究阶段、
小规模生产试
p>
验阶段和大规模的商业推广阶段。
(
p>
1
)理论研究阶段(
1980
-
1990
年)
。这个阶段
的研究集中在污泥碳化的机理
上。
这个阶段一个突出特点就是大
量的专利申请。
Fassbender, A.G
等人的
STORS
专利,
Dickinson
N.L
污泥碳化专利都是在这期间申请和批准的。
(
2
)小规模生产试验阶段(
1990
-
2000
年)
。随着污泥碳化理论研究的深入,
和实验室小试的成功,
人们开始对该技术进行小规模的生产性试验
(
Pilo
t Trial
)
。
这期间设计和制造
了许多专用设备,
解决了大量实际工厂化的技术问题。
这个阶<
/p>
段的特点如下
[2]
:
< br>
①
规模小。
例如
1997
年日本三菱在宇部的污泥碳化厂规模为<
/p>
20
吨干泥
/
天
;
1997
年
Thermo
Energy
在加利福尼亚州
Colton
< br>市建立的污泥碳化实验厂规模为
5
吨干泥
/
天。
②
试验资金主要来自大公司和政府,
而不是商业用户。例如,在日本的试验均
来自大公司,在加州的试验资金来自美国
EPA
。
③
试验均取得了一定的成果,可以产
出一部分碳化物。但试验也暴露了该项技
术存在的一些问题。首批试验工厂并没有促成直
接的商业订单。
(
3
)大规模的商业推广阶段(
2000
-)
。污泥碳化技术得以大规模的商业推广,
除了污泥碳化技术本身的逐渐成熟以
外,
还有其他各种因素。
下面以污泥碳化技
术在日本和美国的发展情况进行说明:
在日本,原来污泥
的最终处置方法
80
%是焚烧。但人们逐渐认识到,由于
污泥成分的复杂,
污泥焚烧不但会产生二恶英等致癌物,
而且还有其它一些不为
人知的有毒有害气体产生。
这
也促使日本环保部门对焚烧排出的气体提出了更加
严格的要求,
使本来成本就很高的焚烧工艺的成本更加提高。
为了取代焚烧工艺,
目前,
日本已经有多家公司生产和销售碳化装置。
比较著名
的有荏原公司的碳化
炉,巴工业公司的污泥碳化装置等。在
20
05
年日本东京下水道技术展览会上,
日本日环特殊株式会社甚
至推出了标准的污泥碳化减量车。
该车可以随时到任何
有污泥的
场所对污泥进行碳化。这些发展表明,污泥碳化技术已趋于成熟。
在美国,
很多州的污泥过去都采用填埋。
但人们逐渐意识到
,
由于填埋场设
施的不完善,
污泥中的
有害物质会对地下水造成污染,
而且污泥填埋场也会对周
围的环
境造成危害。所以美国
EPA
颁布了新的污泥填埋标准,只有达
到
Class A
标准的污泥才允许填埋。
这项标准的颁布,
使得现有的污水处理厂只有投入巨大
的污
泥处理成本,使其排放的污泥达到
Class
A
,才能进行最终的填埋处置。另
外,现有的填埋场已经接近饱和,开辟新的填
埋厂越来越困难。所以,为了达到
EPA
新的污泥处置标准和解
决填埋场逐渐用尽的问题,
2000
年以后,在美国的
各个州、
县的政府内都建立了专门的污泥处置研究机构,
对可能的解决方案进行
可行性研究。在研究一些传统的污泥处置方案(如焚烧,
堆肥,干化)的同时,
新的污泥碳化技术开始进入了政府的考虑范围。
< br>例如在南加州大洛杉矶地区,
经
过近
2
年的考查,
已经决定建立一个每天处理
< br>675
吨污泥的碳化厂,
由能源技术
公司(
Enertech Environmental Co.
< br>)建设和运行
[3]
。
3.
污泥碳化工艺介绍
3.1
工艺流程
< br>污泥
切碎
加压
预热
热源
加热
预热进口污泥
反应
器
冷凝
脱水
污泥干化
< br>含固率50%
含固率95%
降温后的裂解污泥
图
1
:污泥低温碳化工
艺流程图
如图
1
所示,将脱水机房脱水后的
80
%左右的污泥切碎,搅拌后
加压送入
碳化系统,在外部热源的作用下,通过预热和加热,把污泥加热到
240-300
℃
,
并在反
应器中停留
10min
左右,
污泥在高
温高压的作用下发生裂解,
裂解液回流,
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