▎污泥改性高效碳化处置技术

全国各种有机废弃物产生总量约为40亿吨/每年，会产生潜在二次污染······

市政污泥

抗生素菌渣

餐厨垃圾

皮革污泥

印染污泥

造纸污泥

技术篇

处理处置工艺	工艺核心技术特点	缺点
污泥厌氧产沼	厌氧三阶段：水解、发酵、产甲烷。第一阶段水解是将颗粒物转化成可溶性化合物;第二阶段发酵，发酵的最终产物是甲烷形成的前身;第三阶段产甲烷，乙酸分裂甲烷菌和氢利用甲烷菌产生甲烷。	1、投资大，运营成本高、安全问题。2、污泥需预热耗费大量热能，不能满足维持自身需要。3、产生大量沼渣，需再次处理。4、甲烷气体难以并入市政管网利用。5、北方地区冬季无法运行。6、安全隐患，占地比较大。 目前国内有50多家，其中29家停止运营
污泥好氧堆肥	利用秸秆等辅料将污泥含水率降至60%，增加空隙达到规定CN比，不断补充氧气，经25-30天发酵腐殖。达到稳定化，可作为园林绿化和土地改良处置。	1、污泥泥质不稳定，中重金属难以稳定化，只能用作园林绿化用肥。2、堆肥过程产生大量的臭气，污染周边环境。3、加入大量秸秆等调理剂，不断供氧，运行成本200元/t以上。
污泥焚烧发电	核心设备焚烧炉，主体设备为塔形，底部有多孔板，板上放置载热体砂为燃烧床，塔内衬有耐火材料，气体从底部通入，污泥进入后成沸腾流化状态燃烧。	1、投资大、对锅炉腐蚀严重，维护成本高。2、含水率80%污泥热值低，焚烧耗费大量能量，掺烧1吨多用标煤70Kg，运行成本高300-400元/t。3、对尾气排放影响较大，易产生二噁英等有害气体。
污泥卫生填埋	与垃圾混合填埋	易污染水体、大气；占地面积大；存在安全隐患；土地紧张，渠道很快没有出路；建设填埋场地，费用50-60元/t。
回转窑干化	利用煤或天然气等能源对污泥进行干化脱水。	1、能耗大，运行成本高300元/吨以上。2、高温干化易产生臭气。3、干化过程粉尘控制要求严格，存在安全隐患。
板框二次压滤	将污泥稀释90%左右，加入药剂，进行二次压滤。	1、含水率只能将75-65%。2、加入大量药剂，增加污泥干基重量，运行成本较高180元/t。3、污泥再利用局限性增大。
固化剂稳定	在原污泥中加入石灰及其他固化剂，与污泥产生化学反应放出大量热，降低含水率	1、添加大量石灰、铝基材料，污泥增量。2、污泥无法再次利用，只能填埋。3、运营成本较高130-150元/吨

国外碳化技术发展

外

日本污泥技术发展

日本下水道协会从九十年度开始组织相关企业开展污泥碳化技术研究，经过20年来实际运行，日本下水道协会得出以下结论：

➺  碳化技术处置市政污泥比焚烧和熔融技术更有优势；

➺  排放的尾气量较少；

➺  未来在日本污泥碳化将成为污泥焚烧的一个重要的替代技术；

➺  污泥焚烧存在二噁英污染隐患；

➺  温室气体减排需求；

➺  污泥处理处置的资源化利用。

污泥高效碳化技术特点

污泥高效碳化原理

污泥改性碳化技术：是通过添加污泥改性剂，污泥改性剂中的酵母菌群产热脱水，将污泥中的蛋白质、糖类物质在污泥改性剂中的脂转换酶的作用下，转化为油脂，并产生热量，能使污泥温度达到60-70度，通过改性将污泥的含油率提高到7-15%，含水率降至30%左右，提高污泥中有机物有效热效率。

污泥高效碳化技术优势

☑   拥有自主知识产权的改性剂（碳水转碳氢）；

☑    提高污泥中的碳氢化合物产出率；

☑    高效利用污泥中的自身能量；

☑    无需外部供给燃料（有机物含量大于50%时）；

☑    后端资源化处置前景广阔，附加值高；

☑    符合污泥处置“四个化”要求，尾气排放量少的同时，排放浓度更低；

☑    体积减量显著，只剩无机物质。

污泥高效碳化技术亮点

一、通过向污泥中添加污泥改性剂，使污泥中的蛋白质、糖类等物质，通过化学反应转换为油脂，提高污泥中油脂的含量。添补了国际污泥处置脂转换空白，最大限度的提高了污泥中碳源的热利用效率。

二、应用YQT-烟气处置装置 ，将污泥处置过程产生的CO2、SO2、NO2等废气合成农用有机肥料。废气达到资源化利用，产生经济效益，填补了国际烟气处理资源化利用的空白。

三、合理的动力设计，使各种力的转换效率最大化。日处理100吨含水率80%的污泥，总功率80-120kwh。

国内企业应用日本污泥碳化技术实例与污泥改性碳化电能和热能消耗对比表

项目名称	日本碳化	污泥改性碳化
含水率80%污泥日处理	60吨	100吨
污泥有机物含量	40-45%	40-45%
装机总功率	258kw	80-120kw
污泥吨耗电量	80kw/h	20-30kw/h
污泥吨耗热能	55-70方天然气	5-7kg生物质颗粒

设备篇

生产线

主体碳化设备

利用污泥改性碳化技术处置城镇生活污水处理厂污泥，首先将含水率80%污泥，每吨添加改性后含水率30%污泥300Kg，污泥达到含水率70%后，进入污泥干化炉。污泥干化炉是利用烘干和热风干两种方法干化。烘干热源由污泥碳化炉产生的碳渣供给，温度500度左右。风干热源由碳化炉油气燃烧产生的烟气供给，温度500度左右。整个干化过程无需外来能源补充，将污泥烘干到含水率55%以下（含返混污泥）。

污泥干化炉

污泥干化炉长12m、宽2.9m、高2.9m、重约30吨，运行负荷重约45吨，动力功率7.5kw，转速可调。

 污泥干化之后进入污泥改性系统，污泥改性是通过添加污泥改性剂，污泥改性剂中的菌群产热脱水，将污泥中的蛋白质、糖类物质在污泥改性剂中的脂转换酶的作用下，转化为油脂，并产生热量，能使污泥温度达到60-70度。通过改性将污泥的含油率提高到7-15%，含水率降至30%左右，提高污泥中有机物有效热效率。（污泥改性系统可利用堆肥的方式，也可利用罐装，机械化改性，改性时间5-10天。）

城市生活污泥不改性与改性含油脂量对比

经过生产验证，城市生活污泥不改性干化后含油脂量如下表1：

序号	有机物含量	油脂含量
1	50%	3%左右
2	45%	2%左右
3	40%	1%左右

改性后的污泥油脂含量如下表2：

序号	有机物含量	油脂含量
1	50%	12%左右
2	45%	10%左右
3	40%	7%左右

按有机物含量50%的污泥，改性含油率12%计，油脂热值10000Kcal/Kg，相当于1吨污泥添加了240kg标准煤，与干化的污泥比相当于1吨污泥提高了90万大卡有效热量。

改性后的污泥送入污泥碳化炉。碳化炉初始在外来能源加温下升到400度，后污泥自动进入碳化炉的第一单元进行烘干，温度100-130度。水蒸气由引风机引入冷却罐中冷却。然后自动进入第二单元，温度130-450度，将污泥中的油脂转换为油气自动进入油气燃烧炉燃烧，为污泥碳化提供热量。燃烧后的烟气经碳化炉的第三单元由引风机引入污泥干化炉，为污泥干化提供热源。碳化后的碳渣由碳化炉第二单元末端，自动输入污泥干化炉，为污泥干化提供热源。整个碳化过程，在污泥有机质达到50%以上，不需要补充外来能量，当污泥有机质小于50%时需少量的补充生物质颗粒，提供污泥碳化和烘干的能量。

污泥碳化炉

污泥碳化炉长11m、宽2.9m、高2.9m、重约43吨，运行负荷重45-50吨，电机功率5.5Kw，转速可调。

污泥碳化过程产生的烟气进入干化炉，经污泥吸收热量后，同污泥干化过程产生的水蒸气一起进入水蒸气冷却罐。经冷却后进入YQT-烟气处置装置处理后，尾气达标排放。

YQT-烟气处置装置