工藝及技術(shù)介紹
1、工藝路線
本工藝采取機(jī)械過(guò)濾+熱水解+基肥接種或裂解炭化的工藝路線，主要是采用亞臨界熱水解工藝將污水處理工藝過(guò)程產(chǎn)生的含水率約80%的污泥高溫高壓密閉熱水解處理，根據(jù)不同污泥成分添加催化劑或抑制劑，將污泥含有的高分子細(xì)胞水快速破壁，達(dá)到無(wú)害化、減量化的目的。副產(chǎn)品為含水率不高于55%粉狀物，有機(jī)質(zhì)含量高的粉狀污泥經(jīng)過(guò)無(wú)害化、減量化后作為基肥接種生物菌用于園林綠化，有機(jī)質(zhì)含量低的污泥調(diào)質(zhì)后進(jìn)入碳化裝置，添加吸附劑裂解成污泥基生物碳，用于環(huán)保廢水或廢氣處理，實(shí)現(xiàn)污泥的資源化利用。裂解過(guò)程中產(chǎn)生的不可凝燃?xì)饨?jīng)環(huán)保處理后作為燃料用于熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)提供能量用于裂解生產(chǎn)，節(jié)約外接能源。
針對(duì)熱解和裂解工藝過(guò)程中有害、有毒有機(jī)廢氣的產(chǎn)生采取源頭控制，限制產(chǎn)生廢氣的必要條件，采取離子吸附和絡(luò)合吸收的工藝設(shè)計(jì)，容器內(nèi)密閉反應(yīng)，定向排放廢汽經(jīng)環(huán)保處理后無(wú)二次污染，符合國(guó)家環(huán)保政策要求。
2、污泥基生物碳的出路
目前我國(guó)處于環(huán)境問(wèn)題頻發(fā)階段，大量含重金屬?gòu)U水廢液亟待處理。廢水廢液處理過(guò)程中吸附材料的用量日益增加，其處理成本也進(jìn)一步上升。
本工藝針對(duì)市政污泥處理處置中面臨的問(wèn)題以及當(dāng)前環(huán)境現(xiàn)狀，提出利用裂解污泥制備污泥基生物碳作為吸附材料這一思路，可以在實(shí)現(xiàn)污泥減量無(wú)害化同時(shí)開(kāi)發(fā)出廉價(jià)的吸附材料，在提供污泥基生物碳產(chǎn)品的同時(shí)解決了市政污泥的資源化利用問(wèn)題，具有顯著的社會(huì)效益和生態(tài)效益，并有良好開(kāi)發(fā)前景。
本工藝制成的污泥基生物碳，可作為性能優(yōu)良的吸附材料并用于處理含重金屬?gòu)U水，吸附完成后再次加料調(diào)整進(jìn)行碳化，重新制成吸附材料用來(lái)處理重金屬?gòu)U水，多次循環(huán)后使重金屬富集達(dá)到一定限度后將其集中處理，從而實(shí)現(xiàn)市政污泥減量化和資源化以及廢水重金屬的減量化、無(wú)害化處理。
3、碳化技術(shù)簡(jiǎn)述
由于我國(guó)市政污水中通常會(huì)有部分化工污水、造紙污水等混入，導(dǎo)致污泥中的污染物（重金屬，代表性的種類(lèi)有鎘、汞、鉛等；多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯）含量可能超標(biāo)。
因?yàn)镃u2+、Cr6+、Cd2+等離子的粒徑不同，在不同孔徑分布的吸附材料中通過(guò)能力就不同。因此相對(duì)合適的孔徑分布是選擇性吸附實(shí)現(xiàn)的基本條件。影響孔徑分布的主要因素就是制備工藝和制備條件的不同。
吸附材料對(duì)重金屬離子的吸附除了在孔隙表面沉淀的物理吸附，同時(shí)還有和吸附材料空隙表面含氧官能團(tuán)之間的化學(xué)吸附。由于金屬離子和官能團(tuán)的親和性不同，官能團(tuán)的位置和數(shù)量也不同，這使得吸附材料對(duì)不同金屬離子的吸附效果存在選擇性。
本工藝通過(guò)對(duì)碳化溫度、活化溫度、活化劑選擇與配比、活化時(shí)間、升溫速率的合理設(shè)計(jì)與精確控制及添加制備輔料，制備出具有特定官能團(tuán)構(gòu)成的污泥基生物碳。
污泥基生物碳不可能作為吸附材料無(wú)限循環(huán)使用，重金屬富集達(dá)到一定限度后必需將其集中處理，達(dá)到市政污泥減量化和資源化以及廢水重金屬的減量化、無(wú)害化處理的效果。
4、本工藝與“干化+焚燒”工藝的對(duì)比
（1）調(diào)質(zhì)碳化VS焚燒
焚燒方案即所謂的“最大”減量化方式。最終污泥去向可分為兩個(gè)方面：一方面，大部份干化污泥（多為無(wú)機(jī)成分）焚燒后產(chǎn)生的固相殘?jiān)惋w灰進(jìn)行填埋處置；另一方面，污泥中的水分及有機(jī)物通過(guò)焚燒后轉(zhuǎn)換成氣相，除部分捕捉環(huán)保處理外，大部分揮發(fā)到大氣中。
市政干化污泥的有機(jī)質(zhì)含量經(jīng)檢測(cè)，普遍在12%~40%之間，因而其自身熱值（約在500Kcal/kg~1700Kcal/kg之間）太低，無(wú)法直接焚燒利用，即干化污泥如要采用焚燒方案處置，需要摻入煤等燒料進(jìn)行一同焚燒。但是如按焚燒方案進(jìn)行污泥處理，會(huì)出現(xiàn)因燃燒干化污泥無(wú)機(jī)質(zhì)過(guò)多引起灰分過(guò)多導(dǎo)致燃燒不充分，熱效率降低、熱損失增加等影響鍋爐性能的現(xiàn)象。并且在焚燒過(guò)程中將會(huì)產(chǎn)生大量飛灰，又因污泥中如有氯化物和苯系污染物存在，會(huì)低溫分解成二噁英等污染物質(zhì)，勢(shì)必造成環(huán)境的二次污染。
所以說(shuō)目前大部分的污泥干化+焚燒方案是在無(wú)更好的替代工藝路線實(shí)施的條件下只是為“減量化”而減量化，不僅無(wú)法實(shí)現(xiàn)干化污泥的資源化循環(huán)利用，而且還需要借助其他能源來(lái)協(xié)助處理，能耗太大、造成更多的碳排放，不利于節(jié)能減排；在處理處置過(guò)程中還有可能帶來(lái)“二次污染”，造成環(huán)境的危害。因此我們認(rèn)為無(wú)論是在處理成本方面，還是在環(huán)境保護(hù)方面，或者是在資源化利用方面，干化污泥+焚燒方案都不是最優(yōu)的污泥處理方案。
而我們工藝中調(diào)質(zhì)碳化技術(shù)采取密閉熱解原理，保證污泥熱解和裂解碳化過(guò)程是在無(wú)氧環(huán)境下進(jìn)行，控制處理壓力和溫度，從源頭上抑制了二噁英的合成。其次，經(jīng)過(guò)凈化處理后的熱解氣不存在具有催化作用的物質(zhì)(金屬或其氧化物)，熱解氣的燃燒過(guò)程是一個(gè)徹底而潔凈的氧化過(guò)程，熱解氣燃燒產(chǎn)生的熱能將回用裂解碳化工藝。裂解碳化后的污泥基生物碳可用于污水治理、廢氣治理等環(huán)保品質(zhì)提升工藝，且成本較為低廉，性能較為可靠，必定有廣大的市場(chǎng)空間。
綜合以上兩種工藝對(duì)比，我們認(rèn)為調(diào)質(zhì)碳化技術(shù)，雖然在減量化方面稍遜于焚燒方案，但在資源化循環(huán)利用和環(huán)保處理方面，要明顯優(yōu)于焚燒方案。（2）熱水解VS新能源干化
新能源干化技術(shù)多采用板框脫水技術(shù)+外接熱源干化技術(shù)。
現(xiàn)在工業(yè)污水排往污水處理廠的COD限值為500mg/l,在污水處理廠需要添加大量的水處理絮凝劑才能達(dá)標(biāo)，由此產(chǎn)生的無(wú)機(jī)絮凝污泥量會(huì)大幅增加，通常是市政生活污泥產(chǎn)生量的2倍多。這部分無(wú)機(jī)污泥屬于含有高細(xì)胞水縮聚體，普通污泥脫水裝置和新能源干化工藝技術(shù)無(wú)法將污泥含有的細(xì)胞水破壁，只能脫水處理到含水率80%左右，新能源污泥干化工藝技術(shù)一般用于含有機(jī)質(zhì)多的生化污泥處理后好氧堆肥處理，對(duì)于市政工業(yè)污泥往往難以適用，對(duì)于這類(lèi)污泥也難以達(dá)標(biāo)處理。
新能源干化技術(shù)的干化能源采用太陽(yáng)能與工業(yè)余熱相結(jié)合，成本低廉，運(yùn)行穩(wěn)定。新能源污泥干化成套設(shè)備是福航環(huán)保自主研發(fā)的用于污泥干化處理的設(shè)備，該設(shè)備采用企業(yè)自主研發(fā)的長(zhǎng)齒條式攤鋪機(jī)對(duì)污泥進(jìn)行布料、翻拌、收料;利用先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)與數(shù)控采集和調(diào)整理論相結(jié)合;與先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備及儀器所監(jiān)測(cè)的結(jié)果相對(duì)比，確定科學(xué)的污泥泵送、自動(dòng)布料、自動(dòng)翻拌、自動(dòng)收料等工序，最終達(dá)到太陽(yáng)能和地?zé)崮茏罴雅浔壤茫瑢?shí)現(xiàn)污泥干化處理的高效穩(wěn)定。
太陽(yáng)能污泥干化溫室與傳統(tǒng)的熱干化技術(shù)相比,其優(yōu)點(diǎn)主要在于:
1能耗小,運(yùn)行管理費(fèi)用低;
2處理后污泥體積減少可達(dá)3～5倍,實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定化并仍保留其原有的農(nóng)業(yè)再利用價(jià)值(低溫干化);
3系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定安全,溫度低,灰塵產(chǎn)生量小;
4操作維護(hù)簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng);
5系統(tǒng)透明程度高,環(huán)境協(xié)調(diào)性好;
6可同時(shí)解決污泥存儲(chǔ)的需要;
7利用可再生能源太陽(yáng)能作為主要能源來(lái)源,滿足可持續(xù)發(fā)展的需求。
熱水解技術(shù)是將濕污泥密閉在高溫高壓下進(jìn)行熱水解處理，從而使污泥含有的高分子細(xì)胞水快速破壁，達(dá)到污泥脫水、無(wú)害化、減量化的目的。經(jīng)熱水解處理后的污泥，其含水率不高于55%。處理后污泥的最終去向可分兩個(gè)方面，如果污泥有機(jī)質(zhì)含量高，因其經(jīng)過(guò)無(wú)害化、減量化可作為基肥接種生物菌用于園林綠化、土壤改良；如果有機(jī)質(zhì)含量低，進(jìn)入下一步的熱解碳化過(guò)程處理后再進(jìn)行資源化利用。
綜合以上兩種工藝，熱水解技術(shù)必須外接熱能，能源成本高昂，運(yùn)行技術(shù)要求較高，持續(xù)性不穩(wěn)定因素較多。產(chǎn)生的碳產(chǎn)品品質(zhì)較差，沒(méi)有出路。簡(jiǎn)單說(shuō)，是花大代價(jià)用一系列復(fù)雜工藝做出一堆沒(méi)有用途的產(chǎn)物，遠(yuǎn)遠(yuǎn)看上去很美，到手后追悔不及。新能源污泥干化，以最簡(jiǎn)單使用的工藝技術(shù)，將臟臭的污泥低成本干燥后，可以作為燃料摻燒，可以作為制磚原材料，也可以作為園林綠化有機(jī)肥的原材料，出路較多，更具有發(fā)展優(yōu)勢(shì)。
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