【上海水處理設備網(wǎng)www.esdzu.com】本文對污泥連續(xù)熱力干化耦合絕氧熱解工藝進行了詳細介紹，并以青島市即墨區(qū)300t/d污泥干化碳化處置工程為例進行了分析。污泥熱力干化碳化技術(shù)具有減量化徹底、熱量利用率高、排放環(huán)保、重金屬固化、產(chǎn)物平安利用等優(yōu)點，基于上述技術(shù)和環(huán)境友好優(yōu)勢，該工藝成為實現(xiàn)污泥處置的優(yōu)選工藝之一。

鄉(xiāng)村污水處置過程中，污水經(jīng)過一系列處置得以達標排放，而大量污染物被富集、濃縮而轉(zhuǎn)移至污泥中。2015年全國污泥年總產(chǎn)量接近4000萬噸（以含水率80%計）依照預測，2020年污泥產(chǎn)量將突破年6000萬噸。城鎮(zhèn)污水處置廠污泥不只含水量高、易腐爛、有強烈臭味，并且含有大量病原菌、寄生蟲卵以及鉻、銅等重金屬和多環(huán)芳烴等難以降解的有毒有害及致癌物質(zhì)。污泥未經(jīng)處置隨意堆放，經(jīng)過雨水的侵蝕和滲漏作用，易對地下水、土壤等造成二次污染，直接危害人類身體健康[2-3]

2020年7月國家發(fā)改委、住建部聯(lián)合印發(fā)的鄉(xiāng)村生活污水處置設施補短板強弱項實施方案》明確提出到2023年，進一步提高鄉(xiāng)村污泥無害化處置率和資源化利用率[4]

國內(nèi)目前污泥處置的最終去向可分為衛(wèi)生填埋、土地利用、厭氧消化、好氧堆肥、干化焚燒、炭化等。上述技術(shù)中污泥碳化和焚燒能實現(xiàn)污泥的完全減量化，而熱解碳化跟焚燒相比，具有煙氣排放量少、源頭抑制二噁英生成、污泥炭用途平安多樣等優(yōu)點，采用熱解碳化技術(shù)處置污泥越來越普遍[5-7]

01污泥絕氧熱解碳化成套工藝

污泥絕氧熱解碳化技術(shù)，就是將脫水后的污泥（含水率30%以下）進行間接絕氧加熱，使污泥在500650℃溫度下進行熱分解，固體產(chǎn)物冷卻后成為污泥炭，熱解產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體燃燒后提供碳化所需熱量的技術(shù)。

污泥中的重金屬在碳化過程中轉(zhuǎn)化為殘渣態(tài)，實現(xiàn)了穩(wěn)定化，防止在自然界中釋放析出，實現(xiàn)完全平安處置。同時污泥中的抗生素在碳化過程完全分解，上海反滲透水處理設備完全無害化。

污泥炭產(chǎn)物可平安消納使用，用途廣泛。碳化過程中，污泥中豐富的NPK絕大部分留存在污泥炭中，因此污泥炭可作為園林綠化營養(yǎng)土、土壤改良劑；污泥炭化學和物理性質(zhì)穩(wěn)定，可作為建材原料使用；又由于其含有較發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)，可作為吸附資料直接或加工后使用；同時污泥炭含水率極低，熱值約1500大卡，也可以作為燃料使用。

因此，目前的污泥資源化利用技術(shù)中，污泥熱解碳化技術(shù)是國際上最先進的環(huán)保熱點技術(shù)之一。

02工藝流程

1污泥濃縮：污水處置廠含水率97%脫水污泥通過泵輸送至調(diào)質(zhì)池中，添加藥劑后，經(jīng)疊羅濃縮機濃縮到含水率95%泥漿。

2污泥調(diào)質(zhì)：調(diào)配好的污泥通過泵送至污泥調(diào)理罐，加入藥劑后進行攪拌調(diào)理，使污泥的細胞壁破壞，便于后續(xù)擠壓脫水。

3板框脫水：調(diào)理后的污泥送入板框機進行固液分離，污泥含水率降至60%左右。

4熱力干化：板框脫水后的60%泥餅送入污泥干燥機，干燥機內(nèi)與碳化爐排出的余熱煙氣接觸，加熱蒸發(fā)水分，將含水率60%左右的污泥干燥至含水率20%以下。

此環(huán)節(jié)，也可利用蒸汽余熱鍋爐，吸收碳化爐排出的熱煙氣發(fā)生蒸汽，送入污泥蒸汽干化機，與污泥間接接觸蒸發(fā)脫水。

5熱解炭化：含水率20%左右的污泥，輸送進入連續(xù)式絕氧熱解碳化爐，與熱煙氣間接加熱發(fā)生熱解碳化反應，發(fā)生污泥炭排出經(jīng)冷卻后，送至炭渣儲存?zhèn)}。碳化產(chǎn)生的熱解氣進入熱解氣燃燒系統(tǒng)燃燒。

6熱解氣燃燒：由碳化爐產(chǎn)生的熱解氣，進入熱解氣燃燒裝置，發(fā)生800~900℃的煙氣，返回碳化爐，為熱解碳化提供熱量。污泥熱值較低時導致熱解氣熱量缺乏時，由天然氣補充提供。

7熱量的梯級利用：為了充分回收熱量，熱解炭化爐產(chǎn)生的熱解氣燃燒后，發(fā)生900℃左右的熱煙氣，熱煙氣首先進入熱解爐，提供熱解所需熱量，從熱解爐出來的煙氣溫度為600℃左右，為脫水泥餅的熱力干燥提供熱量，干燥后煙氣溫度降至120℃后進入煙氣處置系統(tǒng)上海反滲透水處理設備。

8煙氣處置系統(tǒng)：熱解氣和天然氣燃燒過程中，會發(fā)生氮氧化物和二氧化硫等污染物。煙氣通過脫硝、脫硫、除塵等工藝處置后達標排放。

03工藝優(yōu)勢

1占地小

采用熱化學處置技術(shù)，與其它非熱化學處置技術(shù)如堆肥等相比，具有處置速度快、處置周期短，設備處置量大，占地面積小等優(yōu)勢。

2減量化顯著

減量化徹底，一次性減少污泥體積和總量90%以上。

3無害化完全

熱解炭化處置后可實現(xiàn)100%殺滅各種有害病原菌，并完全消解抗生素。

4能耗低

污泥中的熱值通過梯級利用的方式，得到最大程度的利用，大大降低了能耗本錢。

5清潔燃燒

燃燒的為熱解過程產(chǎn)生的合成氣體，為清潔燃燒。

6重金屬固化不再釋放

熱解炭化過程使污泥中重金屬存在形態(tài)變得更加穩(wěn)定、不會在后續(xù)利用中再釋放、無害且有廣泛的用途。

7不受季節(jié)影響

該系統(tǒng)采用機械脫水和熱力干燥，冬季低溫下和夏季高溫下均能穩(wěn)定運行，不受季節(jié)和氣溫的影響。

8產(chǎn)物可安全利用

污泥熱解炭化的產(chǎn)物為污泥生物炭，含水率極低，性質(zhì)穩(wěn)定，送至熱電廠作為輔助燃料或作為園林改良土使用，符合循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展思路。

04典型案例分析

1項目簡介

山東省青島市即墨300t/d市政污泥熱解炭化項目，位于青島市即墨區(qū)即墨污水處置廠院內(nèi)，設計日處理污泥300噸/天，消納處置即發(fā)污水處置廠內(nèi)產(chǎn)生的污泥。

項目采用污泥調(diào)理+板框脫水+熱力干化+熱解炭化+尾氣處置的工藝路線，建設有4套板框脫水系統(tǒng)，2條污泥干化碳化生產(chǎn)線。運行數(shù)據(jù)顯示，污泥減量化程度達到90%以上，處置后的污泥炭渣作為建材原料在當?shù)叵�納使用。

該項目已于2019年建成投產(chǎn)，穩(wěn)定運行，解決了即墨區(qū)污泥出路問題，可為國內(nèi)污泥熱解碳化處置項目提供參考。

2項目平安性設計

1干化單元平安性設計

本項目污泥干化熱煙氣直接換熱干化的方式。進入污泥脫水后含水率60%左右，含濕量大。污泥進入干燥機，干燥機內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)的破碎裝置作用下，與污泥與煙氣進行快速降溫蒸發(fā)過程，干燥過程中，污泥溫度低于100℃，煙氣含氧量低，平安可靠上海反滲透水處理設備。

2熱解碳化單元平安性設計

干燥后的污泥（含水率20%以下）進入碳化爐后，被煙氣爐產(chǎn)生的煙氣間接加熱，熱煙氣不與污泥直接接觸，污泥處于絕氧狀態(tài)，整個系統(tǒng)處于微負壓狀態(tài)，通過氮氣密封系統(tǒng)實現(xiàn)和外部氧氣的隔絕，將污泥轉(zhuǎn)化為污泥炭，實現(xiàn)平安運行。

具體平安設計如下：

①熱煙氣與污泥間接接觸，不直接接觸，確保平安。

②污泥碳化采用多重組合密封，包括啟動、停機和運行過程中的充氮保護，確保污泥熱解過程處于絕氧環(huán)境，確保運行平安性。

③污泥碳化爐內(nèi)為微負壓，同時又有多重密封維護，防止了熱解氣外溢和空氣進入，確保了平安性。

3熱解氣燃燒單元平安性設計

①熱解氣燃燒爐采用負壓設計，防止煙氣外溢，實現(xiàn)平安和環(huán)保。

②天然氣作為熱解氣穩(wěn)燃火炬，繼續(xù)為熱解氣的燃燒提供點火能量，保證熱解氣及時著火燃盡；

③熱解氣燃燒爐內(nèi)采用蓄熱結(jié)構(gòu)，高溫蓄熱材料在燃燒過程中保持在800~1000℃，當熱解氣熱值和成分動搖時，蓄熱結(jié)構(gòu)能保證熱解氣穩(wěn)定著火燃燒；熱風爐設置燃燒攝像頭和等離子火焰監(jiān)測，準確監(jiān)控燃燒狀況上海半導體超純水設備。

上述設計確保了污泥在干化及熱解碳化過程的平安性，實現(xiàn)平安穩(wěn)定運行。

3污泥重金屬固化效果分析

污泥炭產(chǎn)物的平安性是本技術(shù)的優(yōu)勢，對于本項目產(chǎn)生的污泥生物炭樣品，依照《危險廢物鑒別規(guī)范 浸出毒性鑒別GB5085.3-2007進行重金屬浸出毒性測試，測試結(jié)果如表2所示。

從表2測試結(jié)果來看，所有的重金屬經(jīng)過熱解碳化處理后，其重金屬的生物毒性降低到很低的水準，遠遠優(yōu)于規(guī)范限值的要求。

這意味著污泥生物炭產(chǎn)品在進入自然界中，其中的重金屬不再會對生物鏈造成危害，可以平安利用的

05總結(jié)

1污泥調(diào)理脫水、熱力強化干化、連續(xù)絕氧熱解碳化技術(shù)的集成應用，具有能量利用效率高、減量化徹底、排放環(huán)保、污泥炭平安利用等優(yōu)點，成為污泥處置領(lǐng)域的優(yōu)選技術(shù)。

2污泥連續(xù)絕氧熱解碳化技術(shù)，采用中溫熱解工藝，將污泥在絕氧條件下間接加熱，發(fā)生的熱解氣高溫條件下低氮燃燒，符合850℃燃燒2s以上的條件，實現(xiàn)清潔燃氣的燃燒，從源頭上抑制了二噁英的發(fā)生，環(huán)保排放優(yōu)良。

3采用熱力干化耦合絕氧連續(xù)熱解碳化技術(shù)，憑借環(huán)保方面的巨大優(yōu)勢，不易發(fā)生鄰避效應，選址落地更加容易，市政污泥處置處置的發(fā)展趨勢和方向。

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