王凱軍：重大共性技術(shù)——熱解在污水污泥處理方面的應(yīng)用

時間： 2024-11-18 10:31

來源：未來新水務(wù)

作者：王凱軍

外熱式反應(yīng)器以筒狀為主，放大的受限因素是換熱面積，要想將其單體規(guī)模放大，要么增加直徑、要么增加軸長以增加污泥的接觸面積。然而，直徑過大會導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)的物料受熱不充分，達不到氣化溫度要求；若增加軸長，高溫又會使軸受熱變形。而若采用多級形式，設(shè)備又會太高。因此，目前外熱式反應(yīng)器的最大單體規(guī)模僅有100噸，難以突破。

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解決方案

我們將反應(yīng)器設(shè)計思路從外熱式轉(zhuǎn)向內(nèi)熱式。內(nèi)熱式反應(yīng)器的單體規(guī)模由邊長決定，且污泥發(fā)生熱解是通過熱解氣燃燒輻射加熱，因而矩形斷面沒有放大限制。

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綜合以上思路，我們與日本開展了技術(shù)合作，通過開發(fā)內(nèi)熱式熱解新設(shè)備，一舉解決了多項問題：

· 污泥區(qū)溫度400-500℃，氣體區(qū)溫度850-950℃，沒有液體焦油產(chǎn)生；

· 污泥發(fā)生熱解是通過熱解氣燃燒輻射加熱，矩形斷面沒有放大限制。

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04熱解產(chǎn)品的應(yīng)用場景（以活性炭在污水處理中應(yīng)用為例）

在清潔處理各類固體廢物之外，熱解技術(shù)更有其資源化屬性：可將有機質(zhì)變?yōu)榍鍧嵢細(xì)?；可用于稻殼、玉米秸稈等生物質(zhì)的生物炭制備，以及活性炭的再生利用等領(lǐng)域。

熱解產(chǎn)物之一——活性炭，鏈接著一個隱性廣袤市場。近幾年我國活性炭平均價格整體呈現(xiàn)上漲態(tài)勢，每年有150—160億噸產(chǎn)能，其中有60億噸銷往國外，單價約8000-10000元/噸。其中，活性炭50%以上用在環(huán)保市場。污水、飲用水、大氣除臭等。因此，將熱解用于生物質(zhì)碳化以制備活性炭，有其天然優(yōu)勢。

利用熱解，還可實現(xiàn)活性炭再生。比如，用于活性炭再生的多段爐工藝分為干燥、熱解、活化三個階段，通過多段再生工藝，原是危廢屬性的廢棄活性炭可實現(xiàn)再生，并徹底解決衍生危廢問題，每噸飽和活性炭吸附的有機物再生過程還可產(chǎn)生0.1噸蒸汽。

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活性炭在污水處理中也有著廣泛應(yīng)用空間。在水處理領(lǐng)域，至少有四大污種的處理工藝與活性炭密切相關(guān)：一是高濃度污水中難降解有機物的吸附；二是采用芬頓塔的中高濃度廢水處理中，會產(chǎn)生大量化工廢水污泥（危廢），需要用熱解技術(shù)來解決；三是投料活性污泥工藝中，需要在PACT生化池中投加活性炭，起到加強生化系統(tǒng)處理效果的作用；四是新興污染物的處理，吸附其中的污染物。這四種工藝，衍生出很多應(yīng)用場景，為熱解工藝及其主要產(chǎn)品的應(yīng)用打開了空間。

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如在環(huán)興機械與清控公司合作的某個高鹽高濃度廢水（危廢）處理項目中，廢水來自染料化工企業(yè)，高鹽、高COD，B/C比極低，污水的可生化性差，幾乎無法采用傳統(tǒng)物化和生化的方法，因此采用活性炭吸附的方法去除COD，活性炭可以在吸附后再生。目前，該項目中的活性炭再生系統(tǒng)處理量為30噸/天（以進料折干計），從最終效果來看，活性炭再生的炭損率控制在6.6%左右，低于設(shè)計要求（8%）。此外，如果不進行再生，使用后的活性炭將作為危廢處理，僅危廢處理費一項，該系統(tǒng)就節(jié)約了1.5億/年。

在中低濃度難降解廢水污泥處理方面也有著成功案例。在某個難降解染料行業(yè)廢水處理系統(tǒng)中，剩余污泥及芬頓污泥脫水后，泥餅干化儲存，該種污泥屬于化工企業(yè)固體危險廢物，采用回轉(zhuǎn)窯工藝會帶來結(jié)垢、腐蝕等問題。北京聯(lián)合環(huán)境采用內(nèi)熱式熱解工藝解決了該問題，污泥經(jīng)過熱解后形成了還原為單質(zhì)鐵、四氧化三鐵等磁性物質(zhì)，易分離和實現(xiàn)資源化，能夠有效降低芬頓工藝成本。該工藝還在江蘇、浙江多個危廢污泥中得到了應(yīng)用。

綜合來看，對于固廢行業(yè)來說，熱解技術(shù)是覆蓋多個細(xì)分領(lǐng)域的重大共性技術(shù)，具有清潔、資源化等諸多屬性。盡管當(dāng)前存在諸多誤解、誤讀、誤用，但其應(yīng)用效果及潛能正在被不斷驗證，增強了我們對技術(shù)未來的信心。期待熱解能夠進一步突破現(xiàn)有局限，實現(xiàn)更廣泛的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

編輯：李丹

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