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1、污泥处置与设备工程污泥处置与设备工程教师：江用彬教师：江用彬Email: 安徽工业大学建筑工程学院15 城市污水厂污泥的热化学处理安徽工业大学建筑工程学院热化学处理基本原理和分类1污泥焚烧2湿式氧化3污泥直接热化学液化处理技术4污泥热解5污泥熔融6v污泥热化学处理： 在高温条件下使固体废物中可回收利用的物质转化为能源的过程v目的：同上一章同上一章“污泥干燥污泥干燥”一节一节安徽工业大学建筑工程学院5.1 热化学处理基本原理安徽工业大学建筑工程学院一. 生物质热化学转化过程(1)联系: 污泥中的有机物主要为生物能源物质，其热化学处理应与生物制燃料加工工艺一致(2) 概念: 利用生物质在加热条件下
2、，发生一系列由温度驱动的反应，使生物质的化学结构和物理状态发生变化，生成（并通过分离）气、液、固三相产物的过程5.1 热化学处理基本原理安徽工业大学建筑工程学院(3) 介质相分类 根据反应过程的介质分气相、液相(600为界为界)，超临界过程。超临界过程。5.1 热化学处理基本原理安徽工业大学建筑工程学院 (4)生物质热化学转化过程5.1 热化学处理基本原理安徽工业大学建筑工程学院二. 生物质热化学转化过程 污泥热化学处理工艺除工艺类似于生物质外，有其自身特点：污泥热化学处理工艺除工艺类似于生物质外，有其自身特点：含有毒成分、灰分高、含水量高等含有毒成分、灰分高、含水量高等分类因素反应环境的氧化
3、还原性反应环境的压力转化过程中污泥的运动状态反应相介质反应的温度域污泥的预处理要求5.1 热化学处理基本原理安徽工业大学建筑工程学院反应环境的氧反应环境的氧化还原性化还原性有氧：污泥焚烧、湿式氧化等缺氧：气化处理无氧：热解、直接液化等5.1 热化学处理基本原理安徽工业大学建筑工程学院反应相介质反应相介质气相：焚烧、热解、气化等液相：湿式氧化、直接热化学液化超临界：超临界湿式氧化5.1 热化学处理基本原理安徽工业大学建筑工程学院反应环境的压反应环境的压力力常压(0.7 MPa) ：湿式氧化、水直接液化、超临界湿式氧化等液相处理5.1 热化学处理基本原理安徽工业大学建筑工程学院反应的温度域反应的温
4、度域高温(600)：焚烧、热解等低温( 600) ：湿式氧化、水直接液化、超临界湿式氧化等液相处理5.1 热化学处理基本原理安徽工业大学建筑工程学院污泥的预处理污泥的预处理要求要求含水率92-96%：湿式氧化含水率75-85% ：水相直接热化学液化含水率40-60% ：焚烧、气化含水率10% ：热解、有机溶剂直接热化学液化5.1 热化学处理基本原理安徽工业大学建筑工程学院转化过程中污转化过程中污泥的运动状态泥的运动状态堆积态移动：气化等液态化悬浮：沸腾床焚烧等液态化流动：循环流化床焚烧等5.2 污泥焚烧安徽工业大学建筑工程学院一、 概述 焚烧是一种常用的污泥最终处置方法，它可破坏全部有机质，杀
5、死一切病原体，并最大限度地减少污泥体积。当污泥自身的燃烧热值很高，或城市卫生要求高，或污泥有毒物质含量高，不能被利用时，可采用焚烧处理。焚烧是去除污泥中绝大部分毛细管水、吸附水和颗粒内部水的方法。优点：优点：无菌、减量化迅速 热能自持 产物具经济价值缺点：缺点：尾气二次污染 脱水成本高 地下水污染5.2 污泥焚烧安徽工业大学建筑工程学院二、 原理 焚烧是一定温度、气相充分有氧的条件下，使污泥中的有机质发生燃烧反应，反应结果使有机质转化为CO2、H2O、N2等相应的气相物质，反应过程释放的热量则维持反应的温度条件，使处理过程持续进行。产物：产物：炉渣（灰）和烟气。炉渣已无害化，但不挥发重金属会
6、影响环境；灰或烟气中若含挥发重金属则需安全处置5.2 污泥焚烧安徽工业大学建筑工程学院5.2 污泥焚烧安徽工业大学建筑工程学院5.2 污泥焚烧安徽工业大学建筑工程学院污泥的燃烧率 以污泥焚烧的烟气中CO与CO2的比值来界定 5.2 污泥焚烧安徽工业大学建筑工程学院污泥的低位热值(LCV) 由上式看出，污泥自持燃烧的决定因素是含水率，其自持燃烧最高限含水率为67.7%5.2 污泥焚烧安徽工业大学建筑工程学院三、 影响因素(1)污泥的自身性质(2) 含水率, 挥发物含量；一般情况下含水率和挥发物含量之比1300C），且灰分需保持溶化状态，所以其熔化炉需满足以上要求：1 焦炭床熔融炉： 将待处理物、
7、石灰、焦炭按比例一起投入熔融炉中，并吹入含氧率高的高温空气，利用焦炭的燃烧热使进料物质在焦炭床内产生熔融反应，其出渣温度约在1300C 。流动性好，冷却后可生成玻璃质的炉渣5.6 污泥熔融日本大阪80t/d焦炭床熔融炉污泥熔融流程焦炭床熔融炉的基本构造5.6 污泥熔融5.6 污泥熔融2 表面熔化炉： 系以燃烧机喷入重油直接在被熔融物表面加热，使其表面形成薄膜状之熔浆，再利用重力原理使炉渣自然流下。以此法处理每吨干灰约需200500公升之燃油，而为节省燃料，亦可以投入高热量之进料物质取代之。表面熔融炉之熔融温度约在1200 1300，在操作时可视需要加入矽石(二氧化矽)及硼酸以促进熔融发生。5.6 污泥熔融优缺点：优缺点： 1 污泥熔融技术由于其最终产物中重金属完全失去污泥熔融技术由于其最终产物中重金属完全失去 可溶出性，其安全性和可利用性优于其它热处理可溶出性，其安全性和可利用性优于其它热处理 工艺，因而日益受到人们的重视。工艺，因而日益受到人们的重视。 2 但它的尾气处理，高能耗、高成本、限制了它但它的尾气处理，高能耗、高成本、限制了它 的推广应用。的推广应用。94
