淺析低溫污泥碳化技術

高瑩

摘要：城市產(chǎn)生的生活污水、工業(yè)廢水嚴重影響著城市從綜合水平的提高和居民的生活質量。然而在污水處理過程中會產(chǎn)生一定數(shù)量的有機污泥，如果得不到有效處置，會嚴重影響當?shù)丨h(huán)境質量，甚至造成二次污染。低溫污泥炭化技術是一種近年來比較先進的污泥處理技術。本文主要對低溫污泥炭化技術進行了探討。

關鍵詞：污水處理生活質量污水碳化

中圖分類號：X77 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（c）-0149-01

1國內外污泥處理的現(xiàn)狀

目前我國有將近80%的污泥沒有科學處理，污泥存在隨便對方的情況，有的已經(jīng)造成了二次污染，并且引起了社會的關注。2010年初，住建部副部長仇保興稱，“十五”期間我國主要進行污水處理廠工作。據(jù)國家環(huán)保部門統(tǒng)計，到2015年，我國城鎮(zhèn)污水處理率將達到60%，屆時每年全國污泥產(chǎn)生量將達到3560萬噸，污水處理廠將達到1800座。

2低溫污泥炭化技術

目前低溫碳化的應用遠遠高于其它兩種，在此我們僅對低溫碳化進行簡要的分析。對于低溫污泥碳化我們可以這樣理解，就是利用某種設備給污泥加溫、加壓，迫使污泥中的細胞裂解，達到可以將其水分釋放的效果，同時又最大限度的將污泥中的碳質保留的過程。低溫污泥碳化技術同其它污泥處理工藝相比較，其它工藝大多數(shù)是通過加熱，蒸發(fā)的方式去除污泥中的水分，耗能大，剩余物質中碳質低，能源再利用價值小。污泥炭化的優(yōu)勢在于以裂解的方式去除水分，僅通過機械方法即可將污泥中75%的水分脫除，極大地節(jié)省了運行中的能源消耗。

3低溫污泥碳化的技術特點及優(yōu)勢

低溫碳化技術其工藝原理就是將污泥加壓到6～10MPa，通過熱交換器，加溫至400～450°F（204～232℃）。當熱化分解反應時候，有機物就會被分解，污泥中的二氧化碳與固體分離，但是污泥中有利用價值的碳質卻得到了加大限度的保留。

碳化的原理是基于對污泥細胞結構和水分布的原理來把污泥細胞破壞掉，使細胞內的水分釋放出來；另一方面是基于對污泥教體結構和物理化學降粘度的原理，在熱作用下有機物的水解，可使膠體結構遭到破壞。它的技術特點是污泥改性后脫水性能將大大的提高，污泥碳化技術沒有變相，同傳統(tǒng)的記憶相比較能耗比傳統(tǒng)干燥技術低50%，比直接焚燒低80%。

低溫污泥炭化的優(yōu)勢在于物料在整個工藝流程中都能用特種泵泵送，省去了在傳輸、設備和氣體保護系統(tǒng)上的投資，這樣不但節(jié)省了大量的成本和操作難度，而且操作起來比較簡單；碳化后的污泥有利用價值，前景廣闊，它有利于厭氧消化和堆肥；這種技術在整個生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣同比其它工藝比較，能夠有效地避免二次污染，而且濾液BOD還能解決地方污水廠B/C比過低的問題；碳化處理后的污泥熱值能夠在最大限度內得到保留，碳化前和碳化相比較經(jīng)計算熱值僅減少了6.8%。

4低溫污泥碳化工藝流程

如圖1所示，將脫水機房脫水后的80%左右的污泥切碎，攪拌后加壓送入碳化系統(tǒng)。在外部熱源的作用下，通過預熱和加熱，把污泥加熱到240～300℃，并在反應器中停留10min左右，污泥在高溫高壓的作用下發(fā)生裂解，裂解液回流，對進口處的污泥進行預熱，然后進入冷卻系統(tǒng)。裂解液冷卻后進行脫水，脫水污泥的含水率在50%以下，這時可以填埋或者堆肥也可以進行進一步的干化造粒。脫水機脫出的污泥水經(jīng)過MBR處理后返回污水處理廠。污泥碳化技術的關鍵是反應的溫度和壓力，在一定的溫度下，要保證污泥中的水分不蒸發(fā)，就必須使系統(tǒng)的壓力大于該溫度的飽和蒸汽壓，這樣才能保證污泥中的水分依靠裂解，而不是蒸發(fā)的方式釋放出來。由于各國的污水處理的現(xiàn)狀、飲食結構和處理工藝有所區(qū)別，所以污泥碳化物的燃值也存在一定的差異。

5低溫碳化技術的應用情況與成本分析

5.1 低溫碳化技術的應用情況

低溫碳化技術作為一種新型的污泥處理技術已經(jīng)開始在有關國家投入使用。美國在南加州大洛杉磯地區(qū)，已經(jīng)建立一個每天處理675t污泥的碳化廠。目前碳化技術已趨于成熟，2005年日本東京下水道技術展覽會上推出了標準的可以隨時到任何有污泥的場所對污泥進行碳化的污泥碳化減量車，并且日本已經(jīng)開始銷售這種設備比如荏原公司的碳化爐，三菱公司橫濱制作所的污泥碳化裝置等。

5.2 工程投資和運行費用分析

天津機電進出口有限公司就自行設計開發(fā)的處理規(guī)模為5t/d的污泥低溫碳化裝置處理含水率80%的脫水污泥，考察了試驗裝置（本試驗采用自行研制開發(fā)的同步進料止回高壓柱塞泵和多級背壓閥）的運行情況和處理效果，并對工程投資和運行費用進行了分析。

如果在我國投資具體分析如下（僅供參考）。污泥低溫碳化系統(tǒng)的單位工程投資為15萬元/噸濕泥。天然氣作為能源的運行成本為75.3元/噸濕污泥（按2.4元人民幣/m3 計算）。電力作為能源的運行成本為186.6元/噸濕污泥（按0.6元人民幣/kWh計算）。系統(tǒng)整體經(jīng)濟核算時需要增加藥劑費用（2.4元/噸），管理費用（20元/噸）設備折舊費用（41.1元/噸），人工費用（1.9元/噸）等。

6結語

低溫碳化處理工藝不但在技術操作上同其它處理工藝相比簡單，而且通過以上的投資分析證明在運行成本上也有比較明顯的優(yōu)勢。目前還是低溫碳化的起步階段，在費用上還未達到最低點，相信隨著這種技術的不斷普及和國產(chǎn)化，整體造價還會出現(xiàn)大范圍的降低。近年來隨著對環(huán)境的日益重視，國家對污泥處理的要求將會更加嚴格。所以，這種技術的優(yōu)勢也將會越來越突出，前景很廣闊。

參考文獻

[1] 楊新海，張辰.上海市石洞口城市污水處理廠污泥干化焚燒工程[J].中國水網(wǎng)，2004.

[2] 于洪江，楊金凱.污泥低溫碳化技術的中試研究[J].中國建設信息水工業(yè)市場，2009（3）：55-57.