一、工藝原理

1、污泥無氧熱分解的機理

污泥均由親水性帶負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?；钚晕勰嗟挠袡C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。一般認為污泥的比阻值在（0.1~0.4）*109S2/g之間時，進行機械脫水較為經(jīng)濟與適宜，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)構的有機物。

臺灣大學化學工程學系實驗室自1997年開始對于污泥之無氧熱分解進行研究，使用升溫熱重分析 (Nonisothermalgravimetric analysis) 分析熱分解反應動力過程。根據(jù)研究試驗，活性污泥在430K的還原性氣氛下即開始分解，當溫度低于400K 時，釋放的物種主要是水（H2O)，在450 ~ 510K 主要是二氧化碳(CO2)，當溫度繼續(xù)升高，釋放出包括HCN 、CO 、C2H6 等物質(zhì)以及其它直鏈碳氫化合物 (olefins)或是碳氫氧化合物 (carboxylates) 的破碎片段（見下圖）。

從實驗結(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不同的工程應用方向，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，達到改善污泥脫水性能的目的。

2、蒸汽低溫裂解干化機理

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。這個過程，在污泥處理行業(yè)的術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，可用通常的機械脫水方式去除30%~40%的水分，基本達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，將包裹在濕污泥中的物理化學結(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)的機械方式去除水分。工藝具有裝置簡單可靠，運營成本低的顯著優(yōu)點。

二、工藝流程

污泥（含水約80％）經(jīng)污泥泵注入反應釜，同時通入過熱蒸汽，反應釜內(nèi)設有攪拌裝置，使蒸汽與濕污泥混合均勻，經(jīng)一定時間的低溫熱解反應，使具有高分子結(jié)構的碳氫化合物轉(zhuǎn)變成為低分子結(jié)構的有機物，破壞污泥的持水結(jié)構，從而使污泥脫水性能大幅提高。反應釜產(chǎn)物約含有30%自由態(tài)水，經(jīng)污泥泵送至機械式脫水機擠壓脫水，可獲得含水率約55%－60％的半干污泥。半干污泥在風干倉鼓風干燥，最終含水率可由其強度和時間來控制，可降至10%以下。

蒸汽低溫裂解反應后的濕污泥經(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、工藝技術特征

1.環(huán)保。污泥在密閉反應器中通過低溫熱解過程，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即可滿足反應釜所需蒸汽，其余2/3還可供應給電廠發(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)污泥干化技術總能耗大幅降低，污泥處理成本明顯降低。

5.快速。1小時左右完成殺菌除臭，24小時內(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、污泥低溫裂解反應釜主要參數(shù)

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