污泥蒸汽低溫裂解處理技術(shù)
一、工藝原理
1,、污泥無氧熱分解的機(jī)理
污泥均由親水性帶負(fù)電荷的膠體顆粒組成,，揮發(fā)性固體含量高、比阻值大,，脫水困難,。活性污泥的有機(jī)份包括平均粒徑小于0.1μ的膠體顆粒,，1.0~100μ之間的超膠體顆粒及由膠體顆粒聚集的大顆粒所組成,。所以比阻值最大，脫水更困難,。一般認(rèn)為污泥的比阻值在（0.1~0.4）*109S2/g之間時(shí),，進(jìn)行機(jī)械脫水較為經(jīng)濟(jì)與適宜，但污泥的比阻值均大于此值,。
污泥無氧熱分解基于有機(jī)物在還原性氣氛（無氧）和一定的溫度下發(fā)生分解的原理,，熱分解使有機(jī)物大分子鏈被打斷，結(jié)合水脫出,，產(chǎn)生烴類的熱解氣體和小分子鏈結(jié)構(gòu)的有機(jī)物,。
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臺灣大學(xué)化學(xué)工程學(xué)系實(shí)驗(yàn)室自1997年開始對于污泥之無氧熱分解進(jìn)行研究，使用升溫?zé)嶂胤治?(Nonisothermalgravimetric analysis) 分析熱分解反應(yīng)動力過程,。根據(jù)研究試驗(yàn),，活性污泥在430K的還原性氣氛下即開始分解，當(dāng)溫度低于400K 時(shí),，釋放的物種主要是水（H2O),，在450 ~ 510K 主要是二氧化碳(CO2)，當(dāng)溫度繼續(xù)升高,，釋放出包括HCN ,、CO 、C2H6 等物質(zhì)以及其它直鏈碳?xì)浠衔?(olefins)或是碳?xì)溲趸衔?(carboxylates) 的破碎片段（見下圖）,。
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從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看來,，污泥熱分解產(chǎn)物50% 以上是氣體，30% 為可回收之液態(tài)油類，以及不到20% 之固體殘余（碳和灰分）,。污泥的熱分解可以有效回收部份碳源,，但會產(chǎn)生大量氣體和消耗大量熱能。
利用上述原理可以有兩個(gè)不同的工程應(yīng)用方向,，一是利用熱解的全過程生產(chǎn)氣化產(chǎn)物的可燃油類和固體產(chǎn)物碳，一是控制在熱分解的初始低溫段使大量的結(jié)合水釋放為自由水,，達(dá)到改善污泥脫水性能的目的,。
2、蒸汽低溫裂解干化機(jī)理
利用一定溫度和壓力的蒸汽作為工藝氣體處理污泥,，在無氧熱分解過程中,，控制低溫（<230℃）下，產(chǎn)生的裂解氣體較少,，而膠體結(jié)構(gòu)發(fā)生很大變化,，膠體顆粒的穩(wěn)定性被破壞，污泥內(nèi)部水與吸附水被釋放,，比阻可降至1.0*108S2/g（比阻：單位過濾面積上單位干重濾餅所具有的阻力）,，脫水性能大大改善。這個(gè)過程,，在污泥處理行業(yè)的術(shù)語又叫做污泥的熱調(diào)質(zhì),。經(jīng)蒸汽低溫裂解調(diào)質(zhì)的污泥，可用通常的機(jī)械脫水方式去除30%~40%的水分,，基本達(dá)到入爐焚燒的含水率要求,。
蒸汽低溫裂解干化工藝是利用蒸汽低溫裂解的方式，改變污泥本身的膠體結(jié)構(gòu),，將包裹在濕污泥中的物理化學(xué)結(jié)合水釋放為自由態(tài)水,，改善污泥的脫水性能，再用傳統(tǒng)的機(jī)械方式去除水分,。工藝具有裝置簡單可靠,，運(yùn)營成本低的顯著優(yōu)點(diǎn)。
二,、工藝流程
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污泥（含水約80％）經(jīng)污泥泵注入反應(yīng)釜,，同時(shí)通入過熱蒸汽，反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有攪拌裝置,，使蒸汽與濕污泥混合均勻,，經(jīng)一定時(shí)間的低溫?zé)峤夥磻?yīng)，使具有高分子結(jié)構(gòu)的碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)變成為低分子結(jié)構(gòu)的有機(jī)物,，破壞污泥的持水結(jié)構(gòu),，從而使污泥脫水性能大幅提高。反應(yīng)釜產(chǎn)物約含有30%自由態(tài)水，經(jīng)污泥泵送至機(jī)械式脫水機(jī)擠壓脫水,，可獲得含水率約55%－60％的半干污泥,。半干污泥在風(fēng)干倉鼓風(fēng)干燥，最終含水率可由其強(qiáng)度和時(shí)間來控制,，可降至10%以下,。
蒸汽低溫裂解反應(yīng)后的濕污泥經(jīng)歷了消毒和滅活，臭味隨乏蒸汽帶出,，已變成安全無污染的產(chǎn)品,。經(jīng)擠壓獲得的壓濾液無毒無味，含有高濃度的鉀和氮,，是理想的優(yōu)質(zhì)濃縮液體有機(jī)肥料,。
本工藝的耗能量僅為傳統(tǒng)干化工藝的30%，獲得的半干污泥同時(shí)完成了生物滅活,，對后續(xù)處理提供了非常好的條件,。
三、工藝技術(shù)特征
1.環(huán)保,。污泥在密閉反應(yīng)器中通過低溫?zé)峤膺^程,，迅速完成殺菌除臭過程。
2.資源化,。污泥經(jīng)處理轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)液體有機(jī)肥料和固體燃料,。固體燃料返回系統(tǒng)使用（作為蒸汽鍋爐燃料），理論上只需要其中的1/3即可滿足反應(yīng)釜所需蒸汽,，其余2/3還可供應(yīng)給電廠發(fā)電使用,。
3.減量化。燃料燃燒后形成少量灰渣,，使污泥減量90％以上,。
4.節(jié)能。比傳統(tǒng)污泥干化技術(shù)總能耗大幅降低,，污泥處理成本明顯降低,。
5.快速。1小時(shí)左右完成殺菌除臭,，24小時(shí)內(nèi)污泥含水從80%降至10%以下,。
6.模塊化。日處理能力以10噸,、50噸,、100噸為單位可任意調(diào)整，適合于各種規(guī)模城市的市政污泥處理,。
7.多功能,。適用于各種固體有機(jī)廢棄物（如廚余物,、城市垃圾、動物糞便等）的資源化和無害化處理,。
四,、污泥低溫裂解反應(yīng)釜主要參數(shù)
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污泥低位熱值（干基）：
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最高 11700 kJ/kg
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最低 7500 kJ/kg
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污泥水份：
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65~80%
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不可燃分：
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35~38%
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反應(yīng)釜容積：
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5M3
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單機(jī)處理能力：
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50噸/天
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單機(jī)最大處理能力：
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60噸/天
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蒸汽耗量：
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<300kg/噸濕泥
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處理后污泥的機(jī)械脫水含固率：
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>40%
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