污泥低温碳化技术分析和应用实例
污泥低碳循环化及资源化处置方式
123
2019·6
摘要：随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快，城镇污水厂污泥也日益增多且处理工艺较落后。根据国家政策对污泥资源化的要求和低碳化处理的大趋势，污泥低温碳化技术必将迅速发展并有广阔的市场前景。
关键词：现状；低温碳化；低碳化和资源化一、污泥处置现状
污泥的成分非常复杂，除含有大量的水分外，还含有大量的有机质、难降解的有机物、多种微量元素、病原微生物和寄生虫卵、重金属等成分，并伴有臭味。污泥中含有大量的有机物和丰富的氮、磷等营养物质，造成水质的富营养化，导致水质恶化，同时污泥中的重金属，有毒物质，致病菌等也将给人类健康带来极大危害。
国务院2015年4月发布的《水污染防治行动计划》中提出：“推进污泥处理处置。污水处理设施产生的污泥应进行稳定化、无害化和资源化处理处置。非法污泥堆放点一律予以取缔。地级及以上城市污泥无害化处理处置率应于2020年底前达到90%以上。”
根据前瞻产业研究院发布的《2018-2023年中国污泥处理处置深度调研与投资战略规划分析报告》：2010-2017年，我国污泥产生量从5427万吨增长至7436万吨，年化增长率4.6%。目前我国污泥处理方式主要有填埋、堆肥、自然干化、焚烧等方式，这四种处理方法的占比分别为65%、15%、6%、3%。可以看出我国污泥处理方式仍以填埋为主，加之我国城镇污水处理企业处置能力不足、处置手段落后，大量污泥没有得到规范化的处理，直接造成了“二次污染”，对生态环境产生严重威胁。
二、传统污泥处置方法
（一）填埋法
污泥填埋是污泥经处理后含水率小于60%，可以进入生活垃圾填埋场填埋处置。这种处置方法简单、易行、成本低。但是污泥填埋形成填埋渗滤液和气体，渗滤液是一种被严重污染的液体，极难彻底处理，如果填埋场选址或运行不当会污染地下水环境；填埋场产生的气体主要是甲烷，若不采取适当措施会引起爆炸和燃烧。因此，此种处置方式存在二次污染的隐患。
污泥碳化处理及综合利用项目可行性
碳化产物资源化利用
建筑材料
碳化后的污泥经过进一步处理，可作为建筑材料（如砖、砌块等）的原料，替代部分传统原材料，降 低碳排放。
农业应用
碳化产物中含有丰富的有机质和矿物质，经过处理后可作为土壤改良剂或有机肥料，提高土壤肥力。
根据工程设计，进行项目建设，包括土建施工、设备安 装与调试等。预计耗时18个月。
试运行与验收阶段
进行项目试运行，优化调整工艺参数，确保项目稳定达 标运行。预计耗时6个月。
项目总耗时
预计45个月完成整个项目的实施。
项目组织与管理体系
组织架构
设立项目管理部、技术研发 部、工程设计部、建设部、 运营管理部等部门，明确各 部门职责与权限。
05
项目实施与风险管理
项目实施计划与时间表
项目启动阶段
明确项目目标、进行前期调研、编制项目可行性研究报 告。预计耗时3个月。
技术研发阶段
进行污泥碳化处理技术的研发、试验与验证。预计耗时 12个月。
工程设计阶段
根据技术研发成果，进行工程设计，包括工艺流程、设 备选型等。预计耗时6个月。
建设实施阶段
环境保护措施
提出针对性的环境保护措施，包括废气治理、废 水处理、固废处置等，以确保项目满足国家和地 方环保法规的要求。
污泥处理之污泥碳化技术
污泥处理之污泥碳化技术
【学员问题】污泥处理之污泥碳化技术？
【解答】所谓污泥碳化，就是通过一定的手段，使污泥中的水分释放出来，同时又最大限度地保留污泥中的碳值，使最终产物中的碳含量大幅提高的过程（SludgeCarbonizationo在世界范围内，污泥碳化主要分为3种。
（1）高温碳化。碳化时不加压，温度为649982℃。先将污泥干化至含水率约30%，然后进入碳化炉高温碳化造粒。碳化颗粒可以作为低级燃料使用，其热值约为836012540kJ/kg（日本或美国）。技术上较为成熟的公司包括日本的荏原、三菱重工、巴工业以及美国的IES等。该技术可以实现污泥的减量化和资源化，但由于其技术复杂，运行成本高，产品中的热值含量低，目前尚未有大规模地应用，最大规模的为30删湿污泥。
（2）中温碳化。碳化时不加压，温度为426537℃。先将污泥干化至含水率约90%，然后进入碳化炉分解。工艺中产生油、反应水（蒸汽冷凝水）、沼气（未冷凝的空气）和固体碳化物。该技术的代表为澳大利亚ESI公司。该公司在澳洲建设了1座100t/d的处理厂。该技术可以实现污泥的减量化和资源化，但由于污泥最终的产物过于多样化，利用十分困难。另外，该技术是在干化后对污泥实行碳化，其经济效益不明显，除澳洲一家处理厂外，目前尚无其他潜在的用户。
（3）低温碳化。碳化前无需干化，碳化时加压至68MPa，碳化温度为315℃，碳化后的污泥成液态，脱水后的含水率50%以下，经干化造粒后可作为低级燃料使用，其热值约为15048～20482kJ/kg（美国）。
污泥炭化处理
木醋酸
生物炭
木焦油
可燃气
衍生品应用市场：
污泥资源化再生利用衍生品及市场应用
污泥碳化处理技术
Sludge carbonization technology
生物燃料油
土壤改良
微电解填料
沙漠治理
城市道路
生物固碳
碳素家具：
污泥资源化再生利用
污泥碳化处理技术
1、厌氧消化稳定 2、好氧堆肥
3、污泥焚烧 4、垃圾填埋
污泥碳化处理技术
Sludge carbonization technology
污泥碳化处理技术原理
污泥碳化处理技术
Sludge carbonization technology
污泥炭化技术是将污泥在炭化机中进行无氧或微氧的条件下的“干 溜”,使污泥中的水分蒸发出来,同时又最大限度地保留了污泥中的 碳值过程。污泥中的有机物被炭化,炭化后的污泥性质类似于活性炭, 可以广泛用于吸附除臭脱水等用途。而且炭化后的污泥体积小,污泥 中无有毒气体等,不会造成二次污染。
而在消化技术上,热干化和堆肥是主要技术路线。
•
我国的情况正好相反,2009年,我国污泥填埋比例约为52%,其他的不足30%。虽然这几年无害化处置
技术有所发展,但污泥总量增加了,填埋比例已经达到62%,其他的不足20%。这说明,目前我国污泥处理处置
污泥低温裂解碳化技术介绍
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、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、小规模生产试验阶段和大规模的商业推广阶段。
（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（Pilot 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。这个阶段的特点如下[2]：
生产过程中的低温污泥干化与能耗改进
生产过程中的低温污泥干化与能耗改进低温污泥干化作为一种环保的处理方式，在现代工业生产中得到了广泛应用。随着人们对环境保护意识的提高，对能源消耗的关注也日益增加。因此，如何在低温污泥干化过程中实现能耗的有效改进，成为当前研究的热点之一。本文通过分析低温污泥干化的生产过程，探讨了一些能耗改进的方向和方法，旨在为实现低温污泥干化的高效和节能提供一些参考。
1. 低温污泥干化的原理和流程
低温污泥干化是一种将污泥中的水分通过低温加热的方式蒸发，使污泥中的有机物质被分解并达到稳定处理的过程。其主要原理是利用外部热源（如余热、太阳能等）加热污泥，使污泥中的水分蒸发，同时通过适当的通风和搅拌设备让污泥均匀受热，实现污泥的干化和稳定化处理。
低温污泥干化的流程一般包括原料处理、混合、均匀化、干燥和冷却等环节。在实际生产中，需要根据污泥的性质和工艺要求进行合理设计，确保干化效果和产品质量。
2. 能耗改进的方向
在低温污泥干化的生产过程中，能耗主要来源于加热、通风和搅拌等环节。为了实现能耗的有效改进，可以从以下几个方向入手：
2.1 提高能源利用率
低温污泥干化过程需要外部热源进行加热，如何提高热能的利用率是降低能耗的关键。可以通过改进加热设备的设计，采用高效的热交换器和控制系统，提高能源的利用效率。同时，可以探索利用可再生能源或余热等替代传统能源，实现能源的综合利用。
2.2 优化工艺参数
在低温污泥干化的过程中，通过优化工艺参数，如控制进料量、调整加热温度和时间等，可以降低能耗并提高干化效率。此外，合理
设计通风和搅拌系统，确保污泥均匀受热和干燥，也是提高能耗效益
浅析低温污泥碳化技术
浅析低温污泥碳化技术
作者：高莹
来源：《科技资讯》 2012年第24期
高莹
(上海川源机械工程有限公司上海 225004)
摘要:城市产生的生活污水、工业废水严重影响着城市从综合水平的提高和居民的生活质量。然而在污水处理过程中会产生一定数量的有机污泥,如果得不到有效处置,会严重影响当地环境质量,甚至造成二次污染。低温污泥炭化技术是一种近年来比较先进的污泥处理技术。本文主要对低温污泥炭化技术进行了探讨。
关键词:污水处理生活质量污水碳化
中图分类号:X77 文献标识码:A 文章编号:1672-
3791(2012)08(c)-0149-01
1 国内外污泥处理的现状
目前我国有将近80%的污泥没有科学处理,污泥存在随便对方的情况,有的已经造成了二次污染,并且引起了社会的关注。2010年初,住建部副部长仇保兴称,“十五”期间我国主要进行污水处理厂工作。据国家环保部门统计,到2015年,我国城镇污水处理率将达到60%,届时每年全国污泥产生量将达到3560万吨,污水处理厂将达到1800座。
2 低温污泥炭化技术
目前低温碳化的应用远远高于其它两种,在此我们仅对低温碳化进行简要的分析。对于低温污泥碳化我们可以这样理解,就是利用某种设备给污泥加温、加压,迫使污泥中的细胞裂解,达到可以将其水分释放的效果,同时又最大限度的将污泥中的碳质保留的过程。低温污泥碳化技术同其它污泥处理工艺相比较,其它工艺大多数是通过加热,蒸发的方式去除污泥中的水分,耗能大,剩余物质中碳质低,能源再利用价值小。污泥炭化的优势在于以裂解的方式去除水分,仅通过机械方法即可将污泥中75％的水分脱除,极大地节省了运行中的能源消耗。
城市污泥怎么处理的？污泥炭化处理工艺
城市污泥怎么处理的？污泥炭化处理工艺
2020年4月7日首先要界定下污泥这个概念。广义上来讲，污泥包括污水污泥（即市政污泥，市政污水处理厂处理污水后的产物，包括初沉污泥、剩余污泥以及一部分沉砂池的污泥等）、工业污泥（工业污水处理后的产物，因工业废水的来源不同而性质迥异，比如可能含油、含某种物质特别高等）、管网污泥（管道清淤得到的污泥）、给水污泥（自来水厂产生的污泥）以及河湖底泥（如疏浚河道挖出的底泥）。
一般意义上，我们指的是污水污泥，这一类最为常见，性质接近，产量巨大，所谓的“污泥围城”说的也是他。
污泥处置是指污泥经处理后的最终去向。目前主要的污泥处置方法有卫生填埋、土地利用、焚烧后建材利用等，其中卫生填埋是最常用的方式，有关标准越来越严格，比如要求进填埋场的污泥含水率不能超过60%。
污泥焚烧的方式包括利用现有垃圾焚烧炉焚烧，利用工业用炉焚烧，利用火力发电厂焚烧炉焚烧，利用水泥窑掺烧和单独焚烧等。其优点主要有较大程度地实现污泥减量化、安全稳定化和无害化。在水泥窑焚烧的产物可以直接以水泥的形式被利用，而以其他方式焚烧产生的灰渣可作为建材的补充。
那么什么是污泥炭化呢，污泥炭化处理工艺是怎么样的？
碳化属于将热值高的污泥商品化。有高温碳化、中温碳化和低温碳化技术，当然低温碳化能耗最低；热源是化石燃料。不是所有污泥都能碳化的。碳化一般是在干化之后的工序。碳化产品一般能够作为燃料重新利用。
污泥炭化技术是将污泥在炭化机中进行无氧或微氧的条件下的“干馏”，使污泥中的水分蒸发出来，同时又最大限度地保留了污泥中的碳值过程。污泥中的有机物被炭化，炭化后的污泥性质类似活性炭，可以广泛用于吸附除臭脱水等用途。而且炭化后的污泥体积小，污泥中无有毒气体等，不会造成二次污染。
污泥低温碳化技术分析和应用实例
6. 污泥低温碳化技术的投资
污泥低温碳化技术分析和应用实例
太原正阳环境工程有限公司 副总经理 于洪江 目录： 1. 污泥低温碳化原理 2. 污泥低温碳化的理论能耗 3. 碳化发展的历史 4. 晋中污泥低温碳化的成果 5. 污泥低温碳化工程现场照片 6. 污泥低温碳化的投资 7. 污泥低温碳化技术的占地 8. 污泥低温碳化技术的应用前景
经济指标：
项目概算：
3435 万元
运行费：
109 元/吨湿污泥
其中：
煤电合计： 49 元
药剂合计： 29 元
人工及管理：31 元
技术指标： 进水污泥含水率： 80%±5% 碳化脱水后含水率： 50%以下 碳化物烘干后含水率：30%以下 低位发热值 原始脱水污泥：1.74MJ/kg（415 大卡/kg，一般 400~500 大卡/kg） 裂解脱水污泥：9.01MJ/kg（2152 大卡/kg，一般 2000~2200 大卡/kg） 裂解烘干污泥：12.16MJ/kg（2904 大卡/kg，一般 2500~3000 大卡/kg）
污泥低温碳化技术的中试研究
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、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2000－3500大卡/公斤干物质。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[1]。
所谓污泥碳化，就是通过一定的手段，使污泥中
的水分释放出来，同时又最大限度地保留了污泥中的碳值，使最终产物中的碳含量大幅提高的过程。污泥碳化分为高温碳化、中温碳化和低温碳化三种。其中高温碳化以日本的巴工业、荏原，三菱重工，以及美国的IES为代表；中温碳化以澳大利亚ESI为代表；低温碳化以美国的EnerTech和ThermoEnergy为代表[2-3]。
污泥低温碳化技术的特点是，通过加温加压使污泥中的生物质裂解，将其中的水分释放出来，通过普通的机械脱水即可将污泥中75％的水分脱除。由于该技术没有蒸发过程，极大地节省了运行中的能源消耗，而且污泥低温碳化过程中保留了污泥中的绝大部分碳值，为碳化物的能源再利用创造了条件。
一、试验装置与方法
1、工艺流程及试验装置
污泥低温碳化装置的设计处理规模为5吨湿泥/天，工艺流程如图1所示，将含水率80％左右的脱水污泥切碎、搅拌后，加入催化剂和卤素添加剂，通过高压柱塞泵送入碳化系统，在外部热源（本次试验采用电加热导热油炉）的作用下，通过预热器和加热器，把污泥加热到210-260℃，并在反应釜中停留12min，污泥中的生物质发生裂解，水分得到释放。反应釜出来的裂解液回流到预热器，对进泥进行预热，能够把进口污泥从0-30℃提高到120-150℃，实现能量的回收。经过预热器的裂解液随后进入冷却系统，冷却后的温度在80℃以下，经过安装在冷却器后的背压装置排出。背压装置保证系统各点的压力在相应点温度的饱和蒸汽压以上，避免蒸发过程的发生。裂解液从背压装置排出后进入常压状态，经过常规脱水后，污泥的含水率在50％以下，可以直接进行填埋，也可根据客户的要求进行进一步的干化造粒，进行资源化利用。
低温污泥处理技术的研究进展
低温污泥处理技术的研究进展近年来，低温污泥处理技术受到了越来越多的关注。随着城市化进程的不断加快，城市污水处理厂处理的污泥数量也在不断增加，如何高效、安全地处理污泥成为了一个亟待解决的问题。低温污泥处理技术在这个领域中具有重要的研究价值。
一、低温污泥处理技术的定义和分类
低温污泥处理技术是指在低温条件下对污泥进行处理的技术，一般情况下，低温指的是操作温度在20℃以下。低温污泥处理技术分为物理处理、化学处理和生物处理三种类型。
物理处理主要包括沉淀、离心、过滤、蒸发等技术，其中沉淀和离心是比较常用的方法。化学处理则是指通过添加化学试剂来改变污泥性质的方法，包括氧化、还原、沉淀、中和等技术。生物处理则是利用微生物对污泥进行处理，根据处理过程中微生物的代谢方式，可以分为好氧处理和厌氧处理两类。
二、低温污泥处理技术的优缺点
低温污泥处理技术相对于传统的污泥处理技术具有一些优点。
首先，低温污泥处理技术不需要额外的加热设备，在降低碳排放
的同时也能够降低能耗，具有节能的功能。其次，低温污泥处理
技术还可以降低浓度，减少处置污泥的数量，从而更加环保。
然而，低温污泥处理技术也存在一些缺点。首先，由于低温会
降低微生物代谢能力，处理时间会相对较长。其次，低温污泥处
理技术并不适合所有类型的污泥，例如含盐度较高的污泥处理效
果并不好。
三、低温污泥处理技术的研究进展
近年来，国内外学者对低温污泥处理技术进行了广泛的研究。
在物理处理方面，研究关注点主要在于如何提高污泥的泥饼固含量。例如，利用电子束辐射处理可以提高污泥的泥饼固含量，从
污泥减量化、无害化、稳定化、低碳化处理及其资源化利用技术研究可行研究报告
污泥减量化、无害化、稳定化、低碳化处理及其资源化利用技术研究可行研究报告
污泥减量化、无害化、稳定化、低碳化处理及其
资源化利用技术研究
1立项的背景与意义
1.1立项背景
1、污泥处理成为世界性课题，急需新技术的出现
城镇自来水厂、污水处理厂及其管网系统，在对污水进行处理时，会产生大量沉渣，这种沉渣称为污泥。污泥含有有机物、无机化合物、微生物、细菌、重金属等各种有害物质，具有一定的流动性。污泥不仅含水量高，易腐烂，有强烈臭味，并且含有大量病原菌、寄生虫卵以及铬、汞等重金属和多氯联苯、二恶英等难以降解的有毒有害以及致癌物。如果未经严格处理随意排放或进行填埋，经过雨水的侵蚀和渗漏作用，极易对地下水、土壤等造成二次污染，直接危害人类的身体健康。污泥的大量产生，既超出了环境的自然消纳能力，严重威胁生态环境和人身健康，又造成有机废弃资源的极大浪费。
随着污水处理设施的普及、处理率的提高和处理程度的深化，污水处理产生的污泥量也有大幅度增长；而相对污水处理，目前污泥处理处置的保障率低，大部分污水处理厂的污泥没有得到真正有效的处置，随意抛弃、倾倒的现象还普遍存在，由此引起的二次污染问题已不容忽视，在一定程度上甚至抵消了污染减排的成果。一些地区还因污泥处置不当，引发了环境污染事件。如果不把处理污水过程中产生的污泥处置好，近50%的COD（化学需氧量）将可能以另一种形式转移到环境中。
污泥治理成为了城市节能减排管理艰难任务，国内外许多科研院所已经把这个世界性课题提到了研究开发日程。针对污泥问题，国家一直非常关注，从政策层面制定了一系列
污泥碳化技术
污泥处理最新技术汇总（1）：美国SlurryCardTM污泥碳化工艺
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1.1 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、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和加压，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 污泥碳化的发展世界上污泥碳化技术的发展分为以下三个阶段。
（1）理论研究阶段（1980－1990年）。
这个阶段的研究集中在污泥碳化机理的研究上。这个阶段一个突出特点就是大量的专利申请。Fassb ender, 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试验的成功，人们开始思考将污泥碳化技术转变成为真正商业化污泥处理的装置。在大规模商业化之前，为了减少投资风险，需要对该技术进行小规模生产性试验（Pilot Trial）。通过这些试验，污泥碳化技术开始从实验室走向工厂。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。这个阶段的特点如
浅析低温污泥碳化技术
浅析低温污泥碳化技术
浅析低温污泥碳化技术
摘要:城市产生的生活污水、工业废水严重影响着城市从综合水平的提高和居民的生活质量。然而在污水处理过程中会产生一定数量的有机污泥,如果得不到有效处置,会严重影响当地环境质量,甚至造成二次污染。低温污泥炭化技术是一种近年来比较先进的污泥处理技术。本文主要对低温污泥炭化技术进行了探讨。
关键词:污水处理生活质量污水碳化
1 国内外污泥处理的现状
目前我国有将近80%的污泥没有科学处理,污泥存在随便对方的情况,有的已经造成了二次污染,并且引起了社会的关注。2010年初,住建部副部长仇保兴称,“十五”期间我国主要进行污水处理厂工作。据国家环保部门统计,到2015年,我国城镇污水处理率将达到60%,届时每年全国污泥产生量将达到3560万吨,污水处理厂将达到1800座。
2 低温污泥炭化技术
目前低温碳化的应用远远高于其它两种,在此我们仅对低温碳化进行简要的分析。对于低温污泥碳化我们可以这样理解,就是利用某种设备给污泥加温、加压,迫使污泥中的细胞裂解,达到可以将其水分释放的效果,同时又最大限度的将污泥中的碳质保留的过程。低温污泥碳化技术同其它污泥处理工艺相比较,其它工艺大多数是通过加热,
科技成果——污泥低温干化技术
科技成果——污泥低温干化技术适用范围
该技术适用于污水处理过程中污泥低温干化，干化后的污泥性质稳定、热值提高，可以进行掺烧、填埋、建材利用、热解气化等，是一种节能高效的污泥脱水技术。
成果简介
该技术采用网带式干燥机和热回收制冷机组的有机结合。网带式干燥机采用低温热空气为干燥介质，对污泥进行对流干燥。热回收制冷机组采用空气源热泵原理对污泥干燥产生的湿热空气进行热回收-热泵除湿-加热升温，使热空气和热能循环利用，节能效果显著。
整个过程低温、全密闭干化模式，无二次污染，无臭气排放，冷凝出水干净。处理后的污泥可用于加工建材、有机肥料和燃料等，实现资源化利用。
技术效果
1、采用清洁电能，每1度电可以除水3.5kg以上。每吨80%湿泥干化至40%，一般综合电耗在180kWh/t至210kWh/t；
2、低温全封闭干化模式，无臭气外溢，无需安装工艺尾气除臭装置。干化冷凝水污染指标低，处置简单（或直排）；
3、直接将83%含水率污泥干化至30%，干化过程有机份无损失，干料热值高，减容量达70%，减重量达60%。
应用情况
市场前景
2020年中国城市污水处理厂数量达到2679座，较2019年增速达到8%，数量仍呈现不断上升趋势；城市污水日处理能力达到1.92亿立方米，较2019年增速达到7%。每1万m3城镇污水经处理后污泥产量（按含水率80%计）一般为5-10t，具体产量取决于排水体制、进水水质、污水及污泥处理工艺等因素。对于污泥常规的处理处置方法，如填埋、土地利用、建材利用和焚烧等，都要求污泥含水率小于60%，甚至小于40%。城镇污水处理厂产生的剩余污泥含水率在95%左右，如何高效、节能、稳定地将污泥含水率从95%降低至可被利用的范围内已成为重点难点问题。
污泥碳化工艺及应用
污泥碳化工艺及应用
每年中国的固体废弃物有数百亿吨，主要包括污泥、粪便，秸秆、餐厨、沼渣等等，这些都是我们处理的对象。那么我们怎么去处理？是否有新技术来主导未来的产业方向呢？
东北的黑土地是经过数万年由死亡的动植物通过自然界的自然炭化形成的，还有亚马逊的黑土地，其流域12%是黑土地，但它是人造的，不是天然形成的，它的黑土地的形成是土著通过焖烧动植物形成的生物碳施到土壤里面形成的，它是人工的。人工生物碳形成的黑土地，它的产出是没有经过生物碳改良土地的一两百倍，因为生物碳是多孔的，其中除了含有营养物质，多孔可以形成各种微生物的载体，如果耕地退化，通过施用生物碳是恢复耕地生态功能的根本途径，根据我国耕地面临的窘境，现实意义深远，‘生物碳’必将成为超级肥料成为未来土壤改良的重点。
碳化技术是将污泥在炭化设备中进行无氧或微氧条件下加温加压的“干溜”，使污泥中的细胞裂解使水分释放出来，同时又最大限度地保留了污泥中的碳值过程。污泥中的有机物被碳化后的性质稳定，可以广泛用于吸附除臭、污水过滤、环保融雪剂、燃料、土壤改良、活性炭等诸多用途。
碳化后的污泥体积小，污泥中无有毒有害气体等，不会造成二次
污染。所以污泥碳化是一种既不会损坏环境又能资源回用的经济型处理技术。污泥碳化技术不但能有效处理了污泥污染难题，还能将其制成具有高附加值的商品，真正实现了废弃物的资源化利用。
在世界范围内污泥碳化主要分为三种
(1) 高温碳化。
碳化时不加压，温度为649—982℃。先将污泥干化至含水率约30%，然后进入碳化炉高温碳化造粒。碳化颗粒可以作为低级燃料使用，该技术主要应用在日本或美国，可以实现污泥的减量化和资源化，但由于其技术复杂，运行成本高，产品中的热值含量低，目前尚未有大规模地应用。
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碳化后污泥脱水裂解液指标（回流至污水处理厂反硝化段）：
BOD5： 8950 mg/L
COD：
19200 mg/L
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
TN：
1810 mg/L
TP：
199 mg/L
其他指标： 臭气排放： 合格 烟气（硫）： 合格 烟气（颗粒）：合格
裂解污泥取样
裂解污泥脱水后 5. 污泥低温碳化工程现场照片
裂解污泥烘干后
将 1 公斤含水率 80%的污泥干化为含水率 50%，理论上所需要的总能量为：
1568 + 48 ＝ 1616 KJ
污泥焚烧理论上所需要的能量
污泥焚烧的过程实际上就是干化和焚烧过程的结合。理论上其所需要的能量与干化是完 全相同的。但焚烧过程中，污泥中原有的热值被利用，因此，减少了污泥焚烧实际所需要的 热量。
进泥处理
加温加压
脱水
烘干
导热油炉
2. 污泥低温碳化的理论能耗
污泥低温碳化所需要的能量
污泥低温碳化后的污泥裂解液流动性很好，可以作为原始污泥预热的热源。生产中的实 际数据证明，用碳化裂解液一般可将原始污泥加热至 160℃以上。如果碳化裂解温度设定为 250℃，水在 10MPa，200℃以上的比热按 5.0×kJ/(kg ℃)计算，则将 1 公斤污泥升高至 250 ℃所需要的理论热量为
干化生产线
干化生产线
低温碳化
干化线
干化生产线
引入低温碳化工艺降低污泥干化的投资和运行费
蓝色部分为污泥碳化车间，绿色部分为原污泥脱水机房
8. 污泥低温碳化技术的应用前景
污泥低温碳化技术的前景有如下几个方面： （1） 取代传统工艺，独立实现污泥的处理和处置； （2） 作为干化、焚烧和堆肥的前处理工艺，用很低的投资和很小的运行费用首先将
污泥总体积减少 60%，极大的降低了污泥处置的总投资和运行成本； （3） 该技术可以应用于对其他类似的生物质固体的处理，例如秸秆，椰壳等。
经济指标：
项目概算：
3435 万元
运行费：
109 元/吨湿污泥
其中：
煤电合计： 49 元
药剂合计： 29 元
人工及管理：31 元
技术指标： 进水污泥含水率： 80%±5% 碳化脱水后含水率： 50%以下 碳化物烘干后含水率：30%以下 低位发热值 原始脱水污泥：1.74MJ/kg（415 大卡/kg，一般 400~500 大卡/kg） 裂解脱水污泥：9.01MJ/kg（2152 大卡/kg，一般 2000~2200 大卡/kg） 裂解烘干污泥：12.16MJ/kg（2904 大卡/kg，一般 2500~3000 大卡/kg）
含水约 80％的污泥首先切碎，进入高压泵，经过预热和加热进入反应釜，在反应釜反 应 15~20 分钟后，经过冷却器就变成了裂解液，污泥从原来的半固体状态变成了液态。液态 裂解液经普通脱水装置即可将其中 75％的水分脱出，达到含水率 50％，体积减小为原来的 40％以下。如果脱水后的污泥进一步烘干，即可达到含水率 30%以下。
中国在 2000 年以前目前还没有一个真正的污泥热分解试验装置。1996 年，何品晶，顾 国维，绍立明等人就曾经在《中国环境科学》杂志上介绍过污泥热分解技术。在这之后，武 汉工业大学和上海同济大学均在试验室中进行过污泥热分解的试验。试验结果与目前国外几 个厂家所得出的结论基本相同。
2005 年，日本高温碳化技术开始在中国几个大城市宣传和推广，但由于当时污泥处置 问题在各个城市中尚未得到高度重视，加之高温碳化设备价格高昂，技术推广在中国受阻。 2012 年初，采用日本高温碳化技术，日处理能力为 10 吨脱水污泥的生产线在武汉正式投产 运行。
3. 污泥碳化发展的历史
早在上世纪 80 年代，美国、加拿大和日本的科学家就开始了污泥碳化的研究。1980 年， 加拿大曾经建设了一个每天可处理 25 吨污泥的碳化试验工厂；1986 年，日本通产省开展了 污泥碳化的研究； 1978 至 1990 年间，美国有许多关于污泥碳化的专利。上世纪 90 年代， 美国、日本、澳大利亚等国相继研发出各种各样的污泥碳化装置。2000 年以后日本的高温 碳化技术和美国的低温碳化技术已经相继成熟。各种各样的生产性装置相继投入运行。2008 年 10 月，美国 Enertech 公司在加州 Rialto 建设了日处理能力达到 750 吨脱水污泥的低温碳 化厂。
一百摄氏度所需要的热量）。而把 1 公斤污泥中的 80%水分用蒸发的方法降至含水率 50%需 要的热量计算如下。
蒸发的水量： Wz = （1 － （1-80%）/(1-50%)）= 0.6kg 蒸发的能耗： Ez = 4.18*0.6*（100-20）+ 2280 * 0.6 = 1568 KJ 剩余物质升温所需要的热量：1.5*（1-0.6）*（100-20）＝ 48 KJ
1. 污泥低温碳化原理
将市政生化污泥中的细胞裂解，强制脱出污泥中水分，使污泥中碳含量比例大幅度提高 的过程叫做污泥碳化。由于生化污泥中大量生物细胞的存在，采用机械方法将其中的水分脱 出十分困难，若将其中的细胞破解，其中的固体物质和水分将很容易分离。脱水后的污泥碳 化物含水量极小，发热值相对较高，孔隙率大，松散，黑色，与煤炭外观极为相似。
原始脱水污泥
碳化后污泥
日本在最初研究时，将这种处理技术称为“炭化”，示意处理后的生物质固体有如木炭 一般。欧美等国在最初研究时，使用了“Carbonization”一词，译为“碳化”，后来日本的 资料中也多采用“碳化”代替“炭化”。学术界将此项技术归为“热分解”或“裂解”，英文 均为 Pyrolysis。
污泥低温碳化是一种低成本污泥处理技术，它的低成本体现在两个方面。一方面是投资 成本低，由于它的技术简单、工艺流程短，工艺中使用的绝大部分设备为中国目前已经非常 成熟的化工设备（如换热器，反应釜，柱塞泵等），使得该技术的投资大大减少；另一方面 是运行成本低，通过连续运行中的热量回收，污泥实际的净升温不超过 100℃，整个工艺中 污泥中的水分不蒸发，避免了蒸发热所需要的大量能量。
5*（250-160）＝ 450 KJ
裂解液
污泥 20
预热器
加热器
反应釜
160
250
去冷却器 100
以上热量就是污泥低温碳化所需要的全部理论热量。即使不使用裂解污泥预热原始污 泥，将全部污泥升高至 250℃以上也只需要 1150 KJ，相比干化和焚烧所需要的理论能耗都 低。
污泥干化理论上需要的能量
标准大气压下， 将 1 公斤污泥从 20℃升高至 100℃所需要的能量为 80 大卡，折合 335KJ。 将 1 公斤水在其沸点蒸发所需要的热量为 2280KJ。（五倍于把等量水从零摄氏度加热到
建设中的场地
建成后的车间
换热设备安装中
除臭设备安装中
碳化料仓
污泥料仓和裂解液池
加药设备
烘干机
脱水机
导热油泵
反应釜安装中
山西电视台的报导
运行中的污泥低温碳化设备
进泥处理
加温加压
脱水
烘干
导热油炉
污泥低温碳化原理很简单，做一个污泥低温碳化试验很容易，很多大学的实验室都可以 完成。但由于污泥的粘稠度很高，流动性很差，要制作一套连续运行的系统，绝非易事。污 泥低温碳化的许多专利和技术，大部分都是在解决污泥流动性的问题。晋中市第二污水处理 厂的污泥低温碳化系统就是在解决了污泥流动性问题的基础上完成的。
污泥低温碳化技术分析和应用实例
太原正阳环境工程有限公司 副总经理 于洪江
目录：
1. 污泥低温碳化原理 2. 污泥低温碳化的理论能耗 3. 碳化发展的历史 4. 晋中污泥低温碳化的成果 5. 污泥低温碳化工程现场照片 6. 污泥低温碳化的投资 7. 污泥低温碳化技术的占地 8. 污泥低温碳化技术的应用前景
污泥中有多种杂质，对设备的损害很大，一些坚硬的杂质（如石块、金属），会造成设 备的快速磨损。污泥低温碳化工艺中使用了许多加压泵、阀门和换热器。在项目的实施过程 中，通过制造厂家的通力协作，在一些关键设备中，设计了许多过滤设备和耐磨材质，使得 设备的磨损问题得到了很好的解决，设备得以长期连续运行。
6. 污泥低温碳化技术的投资
污泥低温碳化的原理非常简单，由于市政污水处理厂多数采用活性污泥法处理污水，剩 余污泥脱水后，内部含有大量的生物细胞，机械方法很难将其中与细胞有联系的水分脱出。 污泥低温碳化就是采用低温（300℃以下），中压（10MPa 以下），将污泥中的细胞裂解，裂 解后的污泥再次脱水，水分很容易脱出，使污泥含水率降至 50%以下。脱出水后的污泥样似 砂状，很容易干燥，强制风干可使含水率进一步降低至 30%以下，自然风干（3-5 天）含水 率可达 10%以下。
4. 晋中污泥低温碳化工程的成果
项目概况： 项目名称： 项目建设单位： 工程规模： 项目地点： 占地面积： 开工日期： 完工日期： 投入运行：
晋中市城区污泥处置试点工程 山西正阳污水净化有限公司（国际能源全资控股） 100 吨脱水污泥/天 山西省晋中市第二污水处理厂内 1500 平方米（其中车间占地 864 平方米） 2010 年 12 月 2011 年 6 月 2011 年 8 月
60
50
40
30
20
10
0 卫生填埋
好养堆肥
干化
焚烧
低温碳化
各种污泥处置工艺投资比较示意图
系列1
350 300 250 200 150 100 50
0 卫生填埋 好养堆肥
干化
焚烧 低温碳化
各种污泥处置工艺运行费比较示意图
系列1
7. 污泥低温碳化技术的占地
污泥低温碳化工艺占地面积很小，与污水处理厂原有的脱水机房相当。这就为在污水处 理厂内进行污泥处置创造了条件。