水热处理畜禽粪便制生物燃料研究进展

随着畜禽养殖业的规模化、集约化发展，畜禽粪便大量、集中产生，由于我国畜牧业与农业结合不紧密，且畜禽粪便中含过量重金属和抗生素，导致畜禽粪便的回田利用难度大。畜禽粪便经水热处理后制备生物燃料，可实现其能源化、无害化利用。以产量最大的猪粪为代表，总结了其组分及理化性质，讨论了传统处理方式的缺陷，对水热处理后猪粪残渣的产率、燃烧特性及脱水性能进行分析概述，最后探讨了水热残渣作生物燃料的发展前景。猪粪中含有半纤维素、纤维素、木质素、蛋白质及脂类等成分，且富含氮、磷、钾等植物生长所需的营养元素，合理处理后可实现资源化利用。好氧堆肥及厌氧发酵技术难以高效降解猪粪中的抗生素，且猪粪中高浓度的重金属也会对堆肥及发酵过程产生不利影响。水热处理是一种很极具前景的处理畜禽粪便等高含水率生物质的技术。通过水热处理可将猪粪转化为与褐煤相当的水热残渣及稀释后可用于灌溉的水热残液，且能有效固化重金属及降解抗生素。水热处理过程中有机物的降解和溶解使猪粪水热残渣的产率随水热温度升高呈下降趋势。在范式图中，猪粪水热残渣可达到褐煤区域，且其挥发分及高位热值也能达到褐煤水准。大量结合水在水热处理过程中被转化为自由水，改善了猪...     

利用水泥窑协同处置城市污水处理厂污泥

污泥的消纳、利用和开发,一直是全世界各国政府所重视的问题。广州市越堡水泥有限公司在6000t/d生产线上新建一座日处理污泥600t(含水率80%)的干化处置中心,将污泥干燥后作为燃料进行焚烧,焚烧残渣替代黏土做为硅质、铝质原料。使废弃物变成能源;减少在水泥生产中对黏土的使用量,减少了对土地的使用,保护了环境,符合国家发展循环经济和建设节约型社会的要求。本项目的工程实践为国内有机废弃物的处理处置和资源化利用探索了一条具有循环经济特点的示范途径。     

城市污泥水热处理过程中有机物的变化

城市污泥中的有机物,既是它造成污染的重要原因,也是其资源化利用的重要基础。掌握污泥处理处置过程中有机物的变化,对于污泥处理处置路线的选择和最终的出路具有重要的指导作用。水热处理技术在污泥处理处置中已经大量应用,文章阐述并比较了热水解、湿式氧化、部分湿式氧化3种水热处理过程中有机物的变化。     

水热处理对含油污泥热解特性及动力学影响

利用热重分析仪研究了水热处理对含油污泥（OS）热解特性的影响,并使用Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)和Ozawa-Flynn-Wall (FWO)的方法对其热解动力学进行了分析,确定了经过不同水热温度处理后的含油污泥在不同热解阶段的表观活化能,考察了水热处理及其水热温度对含油污泥热解特性及动力学参数的影响。热分析的结果表明：水热处理使得含油污泥在热解不同阶段的终止温度向较低温度区间移动,在相同的转化率下经过水热处理后的OS在不同热解阶段的表观活化能均低于原样。随着水热反应温度从160℃增加到240℃,根据FWO法估算的OS在热解第一阶段的平均表观活化能从75.20kJ/mol增加到78.28kJ/mol,热解第二阶段的平均表观活化能从151.04kJ/mol降低到144.18kJ/mol,热解第三阶段的平均活化能从171.12kJ/mol增加到了192.59kJ/mol。     

城市污泥能源化利用研究进展

城市污泥的处理处置是近年来关注的热点问题之一,其能源化利用的价值逐渐得到研究者重视。本文在对城市污泥成分和性质总结的基础上,介绍了目前污泥能源化利用的主要技术和方法,包括厌氧消化、热解和气化、燃烧和混烧、微生物燃料电池等,从原理、工艺、产物、污染控制等方面对上述方法进行了综述。通过对几种技术方法对比分析,指出燃烧和混烧可直接实现能量转化,是目前可直接应用推广的技术,但成本较高、污染气体及灰分需进一步处理处置;气化、热解可避免污染气体等二次污染,但工艺和设备较复杂,尚未实现应用;厌氧消化和微生物燃料电池技术通过微生物作用实现污泥减量和能源产出,是污泥能源化利用的研究和发展方向。     

碱热联合处理对剩余污泥干燥特性影响

研究了城市污水厂脱水泥饼在不同处理时间、温度、NaOH投加量的条件下进行碱热联合预处理后的干化效果,探讨了干化过程中污泥质量变化规律,并分析了改善干燥的机理、污泥减量效果及脱出液的资源利用方式.结果表明:与未任何处理及仅热处理的污泥相比,达到相同含水率50％时,碱的加入可以加速污泥破解,改善污泥干化性能,干燥效率可以分...     

城市污泥/褐煤共水热碳化产物的热化学转化特性及规律研究

污泥和褐煤通过共水热碳化预处理以制备高品质固体燃料,为污泥和低阶煤的有效处理提供了一种可行方案。本研究主要考察了城市污泥（SS）和褐煤（LC）在不同温度下（120,180,240和300℃）进行共水热碳化制得的固相产物（水热炭）的热化学转化特性和规律,包括燃烧、热解和半焦CO₂气化过程,并分析了这些过程中的协同作用。结果表明,共水热碳化预处理对城市污泥和褐煤的热利用行为有显著影响。一方面,共水热碳化处理后的水热炭相对其计算值具有更高的产率、煤化程度、热值等,同时具有更低的灰分含量。另一方面,混合物水热炭在燃烧、热解和半焦CO₂气化过程均表现出一定的协同作用（促进燃烧和热解行为,降低气化活性）,且水热温度在240℃附近时,这种作用最为明显。鉴于热解和气化过程的协同效果均低于燃烧过程,共水热碳化产物被认为更适合用于燃烧。这些发现表明,将共水热碳化改性提质处理与后续热化学工艺相结合,对于能源的产生和有机废弃物的利用都有一定的积极意义。     

生物质材料用于污泥深度脱水的研究进展

污泥深度脱水是实现污泥资源化及能源利用的关键,更是国家实现低碳发展目标的迫切需要。生物质材料来源广,具有多孔结构和高热值等特性,有利于污泥后续干化、焚烧及资源化利用,近年来在污泥深度脱水中的应用日益广泛。基于此,分析了基于骨架构建的污泥脱水机制,介绍了近年来用于污泥调理的生物质材料,包括农林废弃物、生物质炭材料和改性生物质材料,提出了影响污泥脱水效果的因素有生物质材料的投加量、粒径以及生物质材料与其他药剂的投加顺序,总结了生物质材料对污泥中重金属浸出毒性的降低作用、对污泥滤液水质的改善作用和对后续处理的影响。在此基础上,对生物质材料在污泥调理中的应用前景进行了展望,提出可以寻找更多的生物质材料的改性方法和联用方法,以及可以考虑将生物质材料调理与后续污泥资源化利用相结合,以进一步增强污泥调理效果,并推动其在实际工程中的应用。     

聚丙烯酸絮凝剂在印染污泥低温热处理中的应用

污泥脱水是实现污泥减量化和资源化利用的关键步骤。研究了自制聚丙烯酸絮凝剂PR在低温热处理条件下对印染污泥脱水性能的影响,探究其脱水机理。结果表明,PR能显著改善污泥的脱水性能。最佳工艺条件:PR用量15 mg/g,硫酸用量0.002 mL/g,75℃下热处理30 min。处理后污泥比阻降至2.80×10~(12) m/kg,降低了98.80%,泥饼含水率降至84.59%,结合水含量降至28.27%。     

城市污泥水热脱水处理的工业应用与研究进展

城市污泥是人类生活活动的副产品,对其脱水处理是污泥处置的关键。其中,水热脱水技术由于其能有效提高污泥脱水效率与低能耗等优势,成为污泥减量化与资源化处理的研究热点。文章首先介绍了城市污泥的特点及其处理现状,然后总结了近年来国内外关于污泥水热脱水工艺的发展历程与工业应用情况,并进一步对比分析了污泥水热脱水与其他脱水技术之间的能耗优势。此外,重点综述了污泥水热脱水的影响因素与机理,包括温度、时间、p H等处理条件以及水热过程中污泥水分形态与胞外聚合物(EPS)对污泥脱水性能的影响,并分析了目前机理研究上存在的矛盾与原因。最后对污泥水热脱水的发展前景作出展望,指出通过优化EPS分层提取从而深入分析污泥中各组分在水热过程中的迁移与结构变化是研究污泥水热脱水机理的重要途径。     

市政污泥水热法脱水试验研究

市政污泥具有水分含量高、脱水困难的特点,水热法工艺可改善其脱水性能,降低污泥含水率,有利于实现污泥的无害化、稳定化及资源化利用.考察了反应温度、pH值、泥浆浓度、保温时间、泥浆过滤温度等工艺条件对污泥脱水效果的影响.结果 显示,在反应温度为180℃、pH值为6.85、生污泥与水的质量比约为2:1、保温时间为30 min...     

污泥深度脱水技术研究进展

随着经济的发展和国民生活水平的提高,污水污泥的排放量逐年增加,环境问题愈发严重,污泥的处理处置成为焦点问题,污泥脱水是制约污泥处置处理进一步发展的关键。本文针对目前污泥深度脱水技术开展,首先简述了不同来源污泥的分类及其基本特性,然后重点阐述了不同污泥预处理技术,分析了各污泥深度脱水技术作用机理,并对各自脱水效果及优缺点进行比较分析。结果表明,物理法中水热预处理对污泥的可脱水程度提升最大。较低声强、短时间的超声波处理对污泥脱水性能有着明显的改善。化学法在污泥过滤性能以及脱水速率方面有很大优势,酸碱处理后污泥zeta电位上升,污泥过滤性能及脱水速率得到改善。高级氧化法处理后污泥脱水效果高于酸碱处理,微生物细胞被溶解释放出有机物,可脱水程度改善。生物法处理污泥除改善污泥脱水性能外,还有对环境污染小等特点,但耗时较长。最后对污泥的后续脱水工艺进行综述,介绍了现存的主流脱水工艺,包括机械脱水、热干化技术、水热脱水工艺等;并针对不同的污泥后续利用方法,选取合适的预处理技术,提出相应优化的污泥处理工艺流程。     

污泥与褐煤共水热碳化的协同特性研究

污泥的资源化利用一直是国内外学者研究的焦点,对其进行水热提质处理后作为燃料应用是一种潜在的利用手段。本研究主要探讨城市污泥（SS）、脱墨污泥（DS）分别与褐煤（LC）以不同混合比例（3∶7、5∶5、7∶3）共水热碳化时的协同作用,并分析其固相产物（水热炭）的燃料品质。结果表明,当LC/SS、LC/DS混合比例为5∶5时,水热炭产率分别为81.08%和86.00%,并获得了最大协同系数（水热炭产率：1.69%和0.18%;有机物保留率：11.90%和2.64%;碳保留率：4.08%和0.77%）。其中,LC/SS的协同作用总是比LC/DS显著。随着LC添加量的增大,水热炭的热值和煤化程度均随之提高,不仅改善了水热炭的燃料特性,还使得燃烧过程更为稳定且充分。由此说明,通过共水热碳化预处理的方式可以制得较高品质的燃料,从而实现污泥/褐煤的有效利用。     

超临界CO2萃取含油污泥研究现状与进展

含油污泥是一种含有大量有机物、絮状体的复杂多相稳定乳化胶体体系,主要来源于油气开采和集输过程。污泥中的含油量一般为10%~30%（体积分数）,利用超临界二氧化碳（supercritical CO₂,scCO₂）提取和回收其中的油基成分可实现污泥的无害化处理,并产生可观的经济效益。本文综述了scCO₂萃取原理及工业化应用情况,分析了萃取条件及携带剂对萃取率的影响,重点论述了scCO₂萃取含油污泥的相平衡热力学及动力学机制研究进展。指出应坚持实验与理论相结合的手段,着重开展以下三方面的研究：①针对含油污泥组成复杂、极性组分含量高的特点,结合scCO₂与含油污泥多组分复杂体系相平衡实验,建立scCO₂萃取含油污泥的相平衡模型,阐明scCO₂萃取含油污泥的相平衡特征及影响因素;②考虑不同分子间的键结合能与非键结合能,从scCO₂萃取油基的微观效应出发,探究油基与污泥基质间的吸附、解吸及扩散规律,定性描述、定量揭示scCO₂萃取油的动力学特征与作用机制;③考虑萃取工艺的经济性,以萃取率最高为目标函数,建立萃取条件优化模型,为scCO₂萃取含油污泥工艺的设计、优化及工业化应用提供理论与技术支撑。     

调理压榨后污泥用于制备衍生燃料及燃烧特性研究

文章以剩余污泥作为研究对象,研究了调理压榨后污泥制备污泥衍生燃料及其成型、燃烧特性和热值情况。结果表明:调理段添加的复合调理剂配方能实现有效调理,干基处理效率达0.008 kg/h/m2。添加木屑的污泥衍生燃料成型效果最佳,燃料成型率为88.33%,轴向抗压强度为2.06 MPa,跌落强度为57.10%。污泥衍生燃料的燃烧性能明显优于污泥单独燃烧,添加木屑和稻杆比添加甘蔗渣的燃烧过程更为稳定、均匀。添加木屑、稻杆、甘蔗渣的污泥衍生燃料低位热值分别为16513 kJ/kg、13911 kJ/kg、8840 kJ/kg,说明该工艺制得的污泥衍生燃料可作为燃料使用或焚烧处置。     

Sustainable approach to biotransform industrial sludge into organic fertilizer via vermicomposting: a mini‐review

Currently, industrial sludge is generated in large amounts. Industrial sludge is a solid or semi‐solid material consisting of all compounds removed from wastewater, as well as any substances added to the biological and chemical operation units during the treatment process. The composition of sludge may vary considerably. Furthermore, distinctive treatment and disposal methods are necessary as sludge produced from different industries has different characteristics. Therefore, processing and disposing of industrial sludge is a challenging and complex environmental problem. Landfilling, incineration and agricultural land application are the three most commonly employed methods for the disposal of industrial sludge. Among the three methods, the agricultural land application is a convenient and economical disposal alternative for industrial sludge. However, industrial sludge could have high putrescible content and pathogenic hazards. One possible way to ensure that the industrial sludge could be reused on agricultural land is by conditioning and stabilizing the sludge using a pretreatment process. One of the pretreatment processes which could be employed in this context is vermicomposting. Vermicomposting is an alternative for biological stabilization of organic wastes, with the addition of earthworms. Through vermicomposting, industrial sludge could be transformed into matured organic fertilizer or vermicompost in a shorter period. Thus, this work reviewed the recent literature on utilizing the vermicomposting process to manage industrial sludge in order to assess the feasibility of this technology. The present review also provides a brief overview of the production and treatment methods of industrial sludge. © 2017 Society of Chemical Industry     

水热预处理对剩余污泥有机物释放的影响

针对剩余污泥中有机能源利用率低的问题,研究了水热预处理对剩余污泥有机物释放及污泥厌氧消化过程中累积产气量的影响。结果表明:水热处理是一种有效的污泥预处理方法,当水热温度为200℃、水热时间为1 h时,污泥减量度达76.56%,污泥SCOD为原泥的34倍,大大减少了污泥固相有机物含量。经水热处理后,污泥厌氧消化最大产气量为2 950 m L,较原泥提高了69%;厌氧消化后,水热预处理污泥SCOD减少量为原泥的30倍。     

超临界水热燃烧技术研究及应用进展

超临界水热燃烧技术作为一种新型的高效清洁燃烧技术,为实现有机废物处理、稠油资源高效开发、煤基固体燃料清洁转化利用、新型钻井技术开发及劣质燃料品质提升等提供了一条崭新的途径,具有广阔的发展前景。本文概述了超临界水热燃烧的提出、发展历程及其技术优势,评述了不同燃料的水热火焰特性、水热燃烧反应器形式以及水热燃烧技术工程应用方面的研究现状。指出对于特定燃料,水热燃烧反应器具有较低的燃料熄火温度是提高反应器内水热火焰稳定性的关键。水热燃烧反应器开发过程中水热火焰区的结构布置需综合考虑蓄热需求与反应器壁面安全。水热火焰特性与超临界水中传热传质的耦合机制、水热燃烧过程数值模拟、光-超临水-氧气复杂环境下的材料腐蚀特性、水热火焰辅助降解有机废物、生产多元热流体辅助稠油开采、煤基固体燃料的水热燃烧是超临界水热燃烧领域未来研究热点。     

水热污泥渣活性炭的制备及其应用

利用城市污水厂剩余污泥经水热反应(T=320℃、P=12 MPa、RT=10 min)得到的污泥水热渣为原料,以ZnCl2为活化剂制备污泥水热活性炭。通过正交、单因素分析,研究制备工艺条件对污泥活性炭碘吸附性能及产率的影响。结合比表面积、孔径分布和浸出特性,对制备的污泥活性炭的性能进行评价,并探讨其作为水处理吸附剂的去除效果。结果表明当活化温度为450℃、活化时间为30 min、ZnCl2浓度为40%、固液比为1∶2时为最佳制备条件,制得的水热污泥活性炭的碘吸附值为543 mg/g、产率为56.0%。其比表面积为501.4 m2/g、平均孔径为5.78 nm、孔体积为0.47 mL/g、微孔体积为0.18 mL/g、中孔体积为0.21 mL/g,污泥中重金属大多被固化。将该产品用于处理ASBR出水,当吸附平衡时间约为90 min、投加量为11 g/mL时,COD的去除率为87%,吸附容量为76.82 mg/g。