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下水道污泥热解生产生物油的评估0

2018-09-14 12:22:43

城市污水处理厂的污泥管理 ,对很多处理厂是一个难解决和费钱的问题。来自住宅污水处理工艺的污泥,由有机和无机物质的复杂异物混合物构成。耗气处理时每kgBODS被处理时会产生0.5-1.0kg污泥。这污泥在典型情况下含60-80%的有机物质。初级污泥中的有机物含20-30粗蛋白质,6-35%的脂肪,8-15%的碳水化合物。虽然下水道污泥有各种有价值的物质,但它常常被当做不希望有的、无价值的物质处置掉。1990年在美国产生超过7×106t的干下水道污泥。加拿大每年花费120-150亿美元在下水道污泥处理上。

处理下水道污泥的常用工艺包括填埋,施布在土地上和焚化。但是,传统的处理工艺有某些限制。在欧洲和美国,在填埋坑处理仍常被采用。填埋并非总是可以做的,因为可供填埋的空间是有限的。施布于土地或用下水道污泥做肥料,能导致有害成分(如毒性金属)在泥土积聚。焚化是一个减小污泥体积的有效方法,它还使污泥中的有机物稳定化。同共生工艺结合时,焚化工艺能有效地从污泥回收能量。但是,焚化对空气排放是不希望有的,并受到法规约束。

热解是有机基质在无氧的环境下的热分解。这工艺过程包括使有机物分解的一系列复杂的化学反应。污泥热解的产物包括油(有机液体和焦油),各种气体,焦炭和反应水。这些合成油、焦炭和气体能够用来做替代燃料。在确定各种产物的产出中,温度已显示是一个重要因素。一般而论,在275-500℃温度范围的低温转化工艺,被用来从下水道污泥产生油。热解之所以重要,是因为它在低NOx和SOx排放状态回收油。它还避免了毒性有机化合物如二恶英的形成,而且比焚化运行成本低。

尽管为产油的下水道污泥热解受注意已有一些时日,但这技术的全规模应用一直有限。这技术被接受的程度,一直受产品油的低经济价值限制,而它的工艺设施也较复杂。热解经济上的生命力,如果油的产量增加,或有附加值的产物如吸附剂能从热解焦炭生产,就会增强。

关于增强油从下水道污泥热解产量的方法研究,目前数量有限。用沸石的催化剂促进污泥分解,已发现会增加气和油的产量而降低沥青的产量,因为沥青被裂解。不久之前,有人使用酸预处理,加强污泥热解产生的焦炭的吸附性质。但是,没有报告酸预处理对油产出的影响。评估酸和碱处理对热解油产量的研究是缺少的。一般假定,预处理可能通过水解机理改变以污泥为基础的有机物结构,这可能导致在热解中油产量增加。

报告发表在《Bioresource Technology》的一个研究,考察了热解条件和预处理对从污泥生产油的影响。热解在一个实验室规模水平一次投料反应器中进行。运行温度在250℃-500℃之间,气相滞留期维持在20分钟,50mL/min的氮气用作冲洗气流。对于初级污泥,油产出在500℃达到。实验结果显示,使用酸、碱或沸石(催化剂)的预处理,不会提高油的产量。从初级污泥、稠化废活性污泥和经过消化的污泥生产的油的经济价值,估计分别为9.9,5.6,6.9美分/kg干污泥,价定油价为32美分/kg。

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