热解炭化技术应用于工业污泥处理的研究

的资源化处理。针对该项目特点，采用国内外较为先进泊热解炭化技术，实现工业污泥由污染物转化为可利用资 源。这种资源化利用方式，避免了污泥处理过程中的污染物二次转移，达到稳定化、无害化、资源化处理的目的。关键词：工业污泥；热解炭化；脱毒处理中图分类号：X703; TQ342.6 文献标志码：A 文章编号:1674-0912(2019)11-0034-041工业污泥处理项目简介(5) 处理过程实现近零排放；某县工业污泥重金属含量严重超标,取样分析可

(6) 减量化彻底、显著。知，该项目污泥重金属污染主要为锯、镰、铜、锌4种元 因此，解决上述6点问题后,才真正实现了污泥的 素,含水率发化在60%以上,热值低，必须经过无害化

无污染处理处置,也可为污泥的后续资源化利用奠定

脱毒处理,才能进行后续填埋及资源化利用。因此，项 基础。目拟建设300 t/d污泥脱毒处理系统，为该项目污泥的

根据拟处理污泥的特点，选择目前污泥资源化利 无害化、资源化利用提供国内领先的解决方案。用技术中，在国际上较先进环保的热点技术，即将污 项目与一般的城市生活污水厂污泥处理有相似 泥热解转化为污泥生物炭，实现重金属稳定化、资源

之处,但也存在较大不同。循环利用的、近零排放的技术工艺路线，符合国内污

1.1工业污泥处理量大且成分复杂泥处理处置的标准和要求叫1.1.1污泥处理量大污泥处理量300 t/d,按照80%含水率污泥的堆积 2污泥热解炭化工艺密度0.8 t/m，折算，约处理污泥375 m3/do2.1工艺介绍1.1.2污泥污染物成分复杂在目前的污泥资源化利用技术中，国际上最先进

由于拟处理的污泥来源于不同的工业生产过程，

环保的热点技术之一就是将污泥热解转化为污泥生 其pH值、有机物、重金属等污染物种类繁杂。物炭。1.2污泥的无害化处理、资源化利用污泥热解炭化，就是将机械脱水后的污泥进行间

工业污泥由“污染物”转化为可利用的“资源”， 接加热，使污泥在450-600 r下进行热分解，固体产 实现循环利用，必须解决以下根本性问题，才能真正

物冷却后成为污泥炭。热解产生含有大量甲烷、一氧

避免污泥处理过程的污染转移，实现真正的稳定化、 化碳、氢气以及焦油的可燃气体，采用分级燃烧技术, 无害化和资源化。在850-950七下完全燃烧，产生的高温烟气加热炭化

(1) 污泥中抗生素与有机污染物的完全消解；炉为炭化提供热量，尾部烟气净化后实现达标排放叫

(2) 实现污泥中重金属的稳定固化，不再重新释放;2.2技术优势(3) 彻底消灭污泥内有害病原菌；2.2.1污泥处理量大(4) 终端产物不能产生新的二次污染转移；污泥热解炭化采用热化学处理技术，与其他非热

基金项目：2018年天津市重点研发计划科技支撑项目：“城市污泥热解制备生物炭技术研发\"(18YFZCSF000);院士专家工作站 作者简介：张瑜( 1987-),女，河北人，硕士研究生，工程师，专业方向：环境工程。/2019 Vol.12.No.ll/热解炭化技术应用于工业污泥处理的研究化学处理技术如堆肥处理等相比,具有处理速度快、处

(5)降低CH4,N2O向大气的释放，缓解温室效应。

理周期短、设备处理量大及占地面积小等优势。2.3.2燃料或者污水厂净化吸附剂污泥炭几乎不含水,其主要成分为固定碳和灰分, 可以作为燃料销售给电厂。同时，污泥炭具有一定的

2.2.2减量化显著减量化彻底，一次性减少污泥体积和总量达90% 以上。吸附性能,可作为吸附剂在污水处理厂内部对污水进 行提标净化,如吸附难降解有机物或吸附磷等,实现厂

2.2.3无害化彻底热解炭化处理后可实现100%杀灭各种有害病原

内的循环利用。菌,对于有机污染物更是比其他方法具有更强的消减 能力。3项目工艺路线3.1总体工艺路线污泥中碳氢含量较高,有机质成分多,无机组分与 土壤中无机组分相似，可通过无害化脱毒处理,实现重 金属的稳定与N.P.K等有效元素的保留，制备出性能 良好的生物炭，用作土壤改良剂或生物炭肥料。因此,

2.2.4 清洁生产全程封闭作业，自动化控制。2.2.5彻底消除抗生素和有机污染物残留热解炭化过程中，能将堆肥技术无法完全去除的 残留抗生素和有机污染物彻底分解和无害化。2.2.6污染物产生量低由于采用绝氧热解炭化以及耦合分级燃烧技术， 最大限度地抑制了二恶英的前驱物以及二恶英的生

在利用大量研究的基础上,针对工业重金属污染污泥, 创新性提出工业污泥脱毒稳定化及制备生物炭新技

术，其工艺路线如图1所示。污水处理厂成,排放标准优于国际及欧盟行业指标，大量减少CO2 气体排放,无飞灰污染。与直接焚烧相比，在环保上具

|达标排放挤出液污泥T除个、脱酸.喷炭I

有明显的优越性。床热均质I~4机械脱水I~屮昆合烘干I~r I2.2.7重金属稳定化热解炭化通过添加重金属固化剂,使重金属存在 形态变得更加稳定,不会在后续利用中再释放,无害且

高温烟气!可燃气iI蓄热燃烧I有广泛的用途。燃料、吸附剂或薛壬却包装！■图1污泥脱毒稳定化及制备生物炭新技术2.2.8与焚烧相比，烟气产生量低焚烧1 t污泥产生3 500 m3的烟气，而热解炭化 只产生1 500 m3的烟气。尾气净化工艺简单,净化成

如图1所示,工业污泥脱毒稳定化及制备生物炭 工艺流程可以简要描述为:工业污泥和市政污泥一定

本低于焚烧工艺。温度下进行水热均质预处理，实现重金属初步脱毒与

2.3污泥生物炭的用途稳定化;水热处理后采用高压脱水,实现固液分离，固

2.3.1园林绿化肥料或有机肥基质生物炭在国际上被称为“黑色黄金”，由于污泥炭

体残渣经低温干化与中高温热解炭化,实现重金属进 一步固化,制备出的生物炭用于土壤改良剂；压滤液送

自身具有较发达的孔隙结构和含有丰富的植物生长

回污水处理厂进行处理后达标排放，也可用于厌氧发

所必需的营养元素如氮、磷、钾,作为肥料及有机肥的 基质，可起到土壤改良、肥料缓释、吸附重金属等作用需 其特点优势如下。酵获得生物燃气；炭化热解产生的热解燃气作为炭化 过程的热源,实现能源自供；烟气余热用于水热反应装

置的热源和低温干化热源。整个工艺过程充分体现了 循环经济理念,环境效益与能源效益显著。(1) 含有N,P等养分，促进土壤养分循环和植物

生长；污泥处理量为300 t/d,原始含水率为80%。项目 建设地采取就近选址的原则，建设污泥机械脱水及热

(2) —般呈碱性,降低土壤的酸度和有毒元素,对

农药、重金属等吸附能力强,用于污染土壤修复；解炭化装置。项目采用“水热均质+机械脱水+热解炭

(3) 孔隙结构增加土壤的空隙度和保水能力，利于

根系生长；化”的近零排放处理方案。该技术工艺为:污泥机械脱 水+热解炭化制备生物炭(重金属固化+抗生素与有机

(4) 较高的化学和生物稳定性，增强土壤的固碳

作用；污染物100%消除)+污泥炭利用。该工艺能最大限度 缩小污泥体积并减轻质量,达到减量化和降低成本的

了 2019 年/第 12 */* 11再生资源与循环经济

<3热解炭化技术应用于工业污泥处理的研究目的,污泥炭中重金属彻底稳定化，实现近零排放的循 环经济。3.2水热均质+机械脱水工艺装备高含水率是污泥处置利用的瓶颈。含水率高造成

污泥量巨大，污泥含水率从95%降低至80%,污泥体 积减少75%,从80%降低至45%,污泥体积还将减少

60%o含水率高造成污泥热值低,干化环节是污泥处理

处置系统耗能的主要环节。污泥脱水成本是关键，常

规脱水设备一般把污泥脱到80%~85%,若脱到45%以

下，需添加大量的石灰和药剂，对后续资源化利用产生 不利影响。3.2.1目前板框脱水设备等存在的问题挤压布料层太厚,一般在50 mm以上，而板框脱

水如果将料层变薄，将会导致生产能力和生产率大幅 度降低。板框脱水按照进料、挤压和出料的流程，每个流程 的时间是固定的，生产是间断的。如果想提高产能，唯

一的办法是增加板框数量。板框的滤布和滤板维修更换费用高。3.2.2脱水技术的创新采用水热均质联合机械脱水,实现污泥中含水细

胞快速破壁,提高机械脱水效率,降低干化能耗;同时,

利用水热过程中的热效应，实现重金属的固化与 稳定叫改变挤压过程物料压力传导的过程，物料层控制 在10 mm以下，滤布往复叠加过程中包裹物料层，超 高压力下物料层均布挤压受力，并保持滤层间良好的

渗水性能,确保物料脱水含水率更低。生产连续。本技术设备设立了进料、脱水、岀料

3个工位,3个工位可同时工作，这样就使污泥脱水的

生产实现了连续性，提高了设备的处理能力和效率。

3.2.3工艺主要优点项目采用水热均质联合高压机械深度脱水技术，

其具有以下优点。（1） 重金属固化性。采用水热均质联合机械脱水，

实现污泥中含水细胞快速破壁，提高机械脱水效率，降

低干化能耗；同时，利用水热过程中的热效应,实现重 金属的固化与稳定叫（2） 安全性。污泥处理过程,不需要添加石灰，不添

加对人体有腐蚀性的FeCb等，脱水过程对操作人员 非常安全。（3） 经济性。污泥处理成本低，含水率可降低到 40%以下，运行成本更经济，污泥减量60%~80%,减少

了2019 Vol.12.No.llJ运输成本。（4） 节能。污泥处理过程采用液压间歇工作的原

理,系统能耗小于5 kWh/t湿污泥，非常节能。（5） 资源化。不添加FeCb等化学药剂，处理后的

污泥对焚烧不会产生腐蚀及二恶英等不利影响。（6） 处理量大。单台设备日处理污泥量为100-1501,

是普通板框和其他高压脱水的2~3倍,节省投资和占

地。技术成熟可靠，已在污泥和废渣上应用验证。热解炭化技术是国际上认可的污泥清洁处置的 发展方向，脱水后的污泥进行炭化，在热解反应过程中

固化重金属，消除了寄生虫和抗生素残留。经过热解

处理后的污泥变成了炭材料，可作为园林肥料,经实践

证明重金属不再释放，可安全使用。炭材料也可以作 为吸附材料,返回污水处理环节中，吸附排水中的总磷

和总氮等物质，使出水水质净化提标，对污水厂的原有

处理设备无需进行提标改造，即可满足国家一级A标 准的要求。吸附磷后的污泥炭，可作为磷矿石,实现磷

资源的回收利用叫污泥中的重金属问题是关键，在中温热解炭化过

程中,将有机质转化为炭材料,实现重金属向残渣态转

化，实现固化稳定化的目标,确保后续不再释放。进入中温热解炭化炉，在500-700 °C条件下发生 热解反应,转化为燃气和生物炭,燃气回用燃烧放热作 为热解热源。污泥中的重金属在热解下，通过添加以废弃 物为原料的固化剂得到了固化,变为稳定状态而不在 后续应用中再次析出，避免了后续利用过程的污染 问题。3.2.4工艺主要特点（1） 减量化彻底,减少污泥体积和总量90%以上；（2） 在污泥热值高的前提下,可利用燃烧热解气余

热,配合其他热源对已部分脱水的污泥进一步干化,满 足炭化要求；（3） 可适应集中和分散的灵活要求；（4） 污泥炭产物无害,且具有广泛的用途；（5） 处理时间短，占地面积小；（6） 无有害气体排放,大量减少CO2气体排放,无

飞灰污染。4小结项目采用的污泥热解炭化处理技术具有较强的

先进性和领先性，成熟可靠。项目采用“水热均质+高 压脱水+热解炭化”的技术路线;技术选用水热均质+

热解炭化技术应用于工业污泥处理的研究高压机械脱水，吨污泥(80%含水率)脱水预处理成本

近零排放、零污染和真正的循环经济，可彻底解决国内

150元/t,吨污泥(80%含水率)热力干燥及热解炭化成

本约102元/t,设备折旧成本约27元/t,直接成本约

污泥填埋场的处理难题，具有明显的社会效益。279元/t;脱水后的污泥集中进行热解炭化处理，项目

预期年产污泥生物炭材料10 950 t,污泥炭可以作为

参考文献［11王兴栋,赵焕平，余广炜，等.水热处理时间对污泥中氮磷钾及重

金属迁移的影响环境科学,2016,37⑶：1 049-1 052.园林苗圃绿化原料。处理研究实现了工业污泥重金属脱毒处理与稳

⑵谢胜禹，余广炜,等,污泥水热联合热解处理对固相产物中重金

属的影响［J］环境工程学报,2018,12(7):2 114-2 116.定化,为该研究的工业化应用提供了基础.同时残渣中 金属的浓度明显降低，说明处理后残渣可作为一般固 体废弃物处理,因此本技术不仅具有明显的环境效益,

⑶彭成法，肖灯璇,李志建，等.热解温度对污泥基生物炭结构特

性及对重金属吸附性能的影响［J】.环境科学研咒,2017,30(10)：

1 637-1 2.而且具有一定的经济效益。同时，实施该项目，可实现

Study on the application of pyrolysis and carbonization technology in

the treatment of industrial sludgeZHANG Yu(jiuzhou Enriromental Protect Technology (Tianjin) Co., Ltd., Tianjin 300300, China)Abstract: The in dustrial sludge owns the characters of excessive heavy metal content, large amount, complex components of pollutants, so it is difficult to find an environmentai -friendly recovery way by conventional treatment tech nology in China. In view of the characteristics of this project, this study adopted relatively advanced pyrolysis and carbonization tech nology at home and abroad, to realize the conversion of in dustrial sludge from pollutant to available resource, which avoid the secondary transfer of pollutants in the sludge treatment process, and achieve stabilization, harmless and recycling treatment.Keywords: in dustrial sludge; pyrolysis carbonization; detoxification treatme nt (收稿日期 2019-10-14)2019年9月份:全国报废机动车回收、汽车产销与二手车市场交易情况2019年10月23日，商务部市场体系建设司网站发布 了 2019年9月份全国报废机动车回收情况，以及汽车产销

全面取消二手车限迁落地，二手车异地转籍总量达

307.1万辆，异地转籍比例为29%,同比上升3.6个百分点。 二手车市场持续活跃，在一定程度上对冲了新车消费下滑

与二手车市场交易情况。(1) 2019年9月份全国报废机动车回收情况。压力，成为拉动汽车消费的新动力。2019年9月份,全国机动车回收数量19.5万辆，同比

增长8.1%,其中汽车16.4万辆，增长6.8%,摩托车3万辆，

2019(3)车大幅下滑。年9月份汽车产销同比继续下降，新能源汽增长15.2%。按照车辆类型分,客车回收数量11.8万辆，增 据中国汽车工业协会统计,2019年9月份，我国汽车 生产企业产销分别为220.9万辆和227.1万辆，同比下降

长16%；货车3.6万辆，下降18.6%；挂车0.6万辆，增长

122.5%；专项作业车0.2万辆，下降1&9%。2019年1一9月，全国机动车回收数量165.4万辆，同 比增长21.5%,其中汽车139.2万辆，增长24.4%,摩托车

6.2%和5.2 %。其中，乘用车产销分别为186.5万辆和

193.1万辆，同比下降7.9%和6.3%；商用车产销分别为

34.5万辆和34万辆，同比增长4%和1.9%。新能源汽车产销分别为8.9万辆和8万辆，同比下降29.9%和34.2%。26.2万辆，增长&3%。按照车辆类型分，客车回收数量

101.1万辆，增长22.9%；货车29.8万辆，增长28%；挂车 4.2万辆，增长61.3%；专项作业车2万辆，下降0.8%。2019年1—9月，全国汽车生产企业产销累计分别为

1 814.9万辆和1 837.1万辆，同比下降

(2) 2019年9月份二手车市场持续活跃，交易量同比

增长7.4%。11.4%和10.3%,降幅比前8个月均收窄 0.7个百分点。其中，乘用车产销分别为圖乂么根据中国汽车流通协会统计,2019年9月份，全国二 手车交易量131.2万辆，同比增长7.4%。2019年1—9月，

1507.5万辆和1524.9万辆，同比下降13.1%

和11.7%；商用车产销分别为307.4万辆 和312.2万辆，同比下降2.1%和3.4%。新

累计交易二手车1 058.5万辆，同比增长4.3%,二手车交易 量增速比新车销量高出14.6个百分点，二手车交易量与新 车销量的比例从2018年的0.49:1提升至0.58:1。受益于

能源汽车产销分别为88.8万辆和872万辆,

同比增长20.9%和20.8%。F2019年/第12港•/第11期厦<3