工藝及技術介紹
1、工藝路線
本工藝采取機械過濾+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胞水快速破壁，達到無害化、減量化的目的。副產(chǎn)品為含水率不高于55%粉狀物，有機質含量高的粉狀污泥經(jīng)過無害化、減量化后作為基肥接種生物菌用于園林綠化，有機質含量低的污泥調(diào)質后進入碳化裝置，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，實現(xiàn)污泥的資源化利用。裂解過程中產(chǎn)生的不可凝燃氣經(jīng)環(huán)保處理后作為燃料用于熱風循環(huán)系統(tǒng)提供能量用于裂解生產(chǎn)，節(jié)約外接能源。
針對熱解和裂解工藝過程中有害、有毒有機廢氣的產(chǎn)生采取源頭控制，限制產(chǎn)生廢氣的必要條件，采取離子吸附和絡合吸收的工藝設計，容器內(nèi)密閉反應，定向排放廢汽經(jīng)環(huán)保處理后無二次污染，符合國家環(huán)保政策要求。
2、污泥基生物碳的出路
目前我國處于環(huán)境問題頻發(fā)階段，大量含重金屬廢水廢液亟待處理。廢水廢液處理過程中吸附材料的用量日益增加，其處理成本也進一步上升。
本工藝針對市政污泥處理處置中面臨的問題以及當前環(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，可以在實現(xiàn)污泥減量無害化同時開發(fā)出廉價的吸附材料，在提供污泥基生物碳產(chǎn)品的同時解決了市政污泥的資源化利用問題，具有顯著的社會效益和生態(tài)效益，并有良好開發(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廢水，吸附完成后再次加料調(diào)整進行碳化，重新制成吸附材料用來處理重金屬廢水，多次循環(huán)后使重金屬富集達到一定限度后將其集中處理，從而實現(xiàn)市政污泥減量化和資源化以及廢水重金屬的減量化、無害化處理。
3、碳化技術簡述
由于我國市政污水中通常會有部分化工污水、造紙污水等混入，導致污泥中的污染物（重金屬，代表性的種類有鎘、汞、鉛等；多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯）含量可能超標。
因為Cu2+、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能力就不同。因此相對合適的孔徑分布是選擇性吸附實現(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。
吸附材料對重金屬離子的吸附除了在孔隙表面沉淀的物理吸附，同時還有和吸附材料空隙表面含氧官能團之間的化學吸附。由于金屬離子和官能團的親和性不同，官能團的位置和數(shù)量也不同，這使得吸附材料對不同金屬離子的吸附效果存在選擇性。
本工藝通過對碳化溫度、活化溫度、活化劑選擇與配比、活化時間、升溫速率的合理設計與精確控制及添加制備輔料，制備出具有特定官能團構成的污泥基生物碳。
污泥基生物碳不可能作為吸附材料無限循環(huán)使用，重金屬富集達到一定限度后必需將其集中處理，達到市政污泥減量化和資源化以及廢水重金屬的減量化、無害化處理的效果。
4、本工藝與“干化+焚燒”工藝的對比
（1）調(diào)質碳化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方面：一方面，大部份干化污泥（多為無機成分）焚燒后產(chǎn)生的固相殘渣和飛灰進行填埋處置；另一方面，污泥中的水分及有機物通過焚燒后轉換成氣相，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質含量經(jīng)檢測，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行一同焚燒。但是如按焚燒方案進行污泥處理，會出現(xiàn)因燃燒干化污泥無機質過多引起灰分過多導致燃燒不充分，熱效率降低、熱損失增加等影響鍋爐性能的現(xiàn)象。并且在焚燒過程中將會產(chǎn)生大量飛灰，又因污泥中如有氯化物和苯系污染物存在，會低溫分解成二噁英等污染物質，勢必造成環(huán)境的二次污染。
所以說目前大部分的污泥干化+焚燒方案是在無更好的替代工藝路線實施的條件下只是為“減量化”而減量化，不僅無法實現(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；在處理處置過程中還有可能帶來“二次污染”，造成環(huán)境的危害。因此我們認為無論是在處理成本方面，還是在環(huán)境保護方面，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)質碳化技術采取密閉熱解原理，保證污泥熱解和裂解碳化過程是在無氧環(huán)境下進行，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)過凈化處理后的熱解氣不存在具有催化作用的物質(金屬或其氧化物)，熱解氣的燃燒過程是一個徹底而潔凈的氧化過程，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，必定有廣大的市場空間。
綜合以上兩種工藝對比，我們認為調(diào)質碳化技術，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
新能源干化技術多采用板框脫水技術+外接熱源干化技術。
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標，由此產(chǎn)生的無機絮凝污泥量會大幅增加，通常是市政生活污泥產(chǎn)生量的2倍多。這部分無機污泥屬于含有高細胞水縮聚體，普通污泥脫水裝置和新能源干化工藝技術無法將污泥含有的細胞水破壁，只能脫水處理到含水率80%左右，新能源污泥干化工藝技術一般用于含有機質多的生化污泥處理后好氧堆肥處理，對于市政工業(yè)污泥往往難以適用，對于這類污泥也難以達標處理。
新能源干化技術的干化能源采用太陽能與工業(yè)余熱相結合，成本低廉，運行穩(wěn)定。新能源污泥干化成套設備是福航環(huán)保自主研發(fā)的用于污泥干化處理的設備，該設備采用企業(yè)自主研發(fā)的長齒條式攤鋪機對污泥進行布料、翻拌、收料;利用先進的自動控制技術與數(shù)控采集和調(diào)整理論相結合;與先進的實驗監(jiān)測設備及儀器所監(jiān)測的結果相對比，確定科學的污泥泵送、自動布料、自動翻拌、自動收料等工序，最終達到太陽能和地熱能最佳配比利用，實現(xiàn)污泥干化處理的高效穩(wěn)定。
太陽能污泥干化溫室與傳統(tǒng)的熱干化技術相比,其優(yōu)點主要在于:
1能耗小,運行管理費用低;
2處理后污泥體積減少可達3～5倍,實現(xiàn)穩(wěn)定化并仍保留其原有的農(nóng)業(yè)再利用價值(低溫干化);
3系統(tǒng)運行穩(wěn)定安全,溫度低,灰塵產(chǎn)生量小;
4操作維護簡單、使用壽命長;
5系統(tǒng)透明程度高,環(huán)境協(xié)調(diào)性好;
6可同時解決污泥存儲的需要;
7利用可再生能源太陽能作為主要能源來源,滿足可持續(xù)發(fā)展的需求。
熱水解技術是將濕污泥密閉在高溫高壓下進行熱水解處理，從而使污泥含有的高分子細胞水快速破壁，達到污泥脫水、無害化、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方面，如果污泥有機質含量高，因其經(jīng)過無害化、減量化可作為基肥接種生物菌用于園林綠化、土壤改良；如果有機質含量低，進入下一步的熱解碳化過程處理后再進行資源化利用。
綜合以上兩種工藝，熱水解技術必須外接熱能，能源成本高昂，運行技術要求較高，持續(xù)性不穩(wěn)定因素較多。產(chǎn)生的碳產(chǎn)品品質較差，沒有出路。簡單說，是花大代價用一系列復雜工藝做出一堆沒有用途的產(chǎn)物，遠遠看上去很美，到手后追悔不及。新能源污泥干化，以最簡單使用的工藝技術，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肥的原材料，出路較多，更具有發(fā)展優(yōu)勢。
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