热解污泥生物炭化学组成及环境效应研究进展

董智伟等 热解污泥生物炭化学组成及环境效应研究进展

热解污泥生物炭化学组成及环境效应

研究进展*

第一作者：董智伟，男，1993年生，硕士研究生，研究方向为生物质资源化利用」通讯作者#

*国家自然科学基金资助项目（No.41763016）；昆明理工大学分析测试基金资助项目（No.2017T20130171） #

董智伟左宁王彦周昱伟陈芳媛$

（昆明理工大学环境科学与工程学院，云南昆明650500）

摘要 污泥是生物法处理市政污水、工业废水产生的副产物，产量大，且处理不当会造成生态污染。用污泥制备污泥生物炭" 既能实现污泥资源化利用又能减少环境污染。对目前热解污泥生物炭制备和施用过程中产生的环境效应进行综述，着重讨论了热 解污泥制备污泥生物炭过程中的元素（碳、氢、氧、氮、硫等）转化、污泥生物炭中重金属形态、吸附性质及土壤施用情况#系统地分析 污泥生物炭从制备到施用过程的环境效应，有利于对其实际应用进行全面的环境风险评估#

关键词污泥生物炭热解元素转化环境效应

DOI ： 10.15985/https://www.wendangku.net/doc/a913060428.html,ki. 1001-3865.2019.04.021

Research progress in chemical p roperties and environmental effects of pyrolysis sludge biochar

DONG Zhixvei , ZUO Ning -, WANG Yan , ZHOU Yuzvei , CHEN Fangyuan . ( Faculty of Environmental Science and Engineering ,

Kunming University of Science and Technology ■, Kunming Yunnan 650500)Abstract : Sludge is by-product of biological process in the treatment of municipal sewage and industrial wastewater. It has a huge production and may cause ecological po l ution if improperly treated. Preparation of biochar with sludge may realize both resource utilization and po l ution reduction of the sludge. The environmental e f ects in thesludge biochar preparation and application process werereviewed.Thetransformation ofelements (carbon , hydrogen , oxygen , nitrogen , sulfur , etc. 5 and heavy metal species , adsorption property and applied conditions of sludge biochar were discussed. The systematical analysis of the environmental effect of pyrolysis sludge biochar from preparation to application was helpful to its comprehensive environmental risk evaluation.

Keywords : sludge biochar ； pyrolysis ； element conversion ； environmental effect

近年来，生物炭由于其特殊的、多元的功能和价 值得到越来越多学者的关注#生物炭是生物质在完

全或部分缺氧状态下热解产生的一类难溶、稳定、含 碳量高的高度芳香化固态物质，其元素组成主要包 括碳、氢、氧、氮、硫、磷、钾、钙、硅等。主要元素碳质 量分数为66.6% #87.9%，氢质量分数为1.2%? 2.9%，氧质量分数为10.6%#26.6%。从化学构成

来看，生物炭主要由烷基和芳香结构组成，同时还包

含有羧酸及其衍生物、酚类、烯烃及其衍生物等。从 微观结构上看，生物炭多由紧密堆积、高度扭曲的芳

香环片组成，表面孔隙多，比表面积较大。多孔特征 促进了生物炭对有机物和重金属的吸附去除，施加

到土壤中可以为微生物生存提供附着位点和较大空

间，提高土壤水分和通气性，调节土壤微环境[12] #

因此，生物炭在环境修复和土壤改良等方面都拥有 巨大的应用潜力

污泥是污水处理厂的主要副产物。据估计, 2015 年中国污水处理厂产生了 34000000t 污泥 （含水量80%左右）56*。随着城镇化进程加快，污 水处理厂的进一步普及，污泥产量还将不断提高。 同时，污泥含重金属、有机物、病原体等各种污染物, 处理不当将会造成严重的环境问题7。热解是一项

应用较广的固废处理技术，热解污泥能够减少污泥

体积，杀死病原体，分解有机物，有利于污泥资源化 利用8。热解的基本过程是污泥在相对低温（通常 小于700 °C ）和无氧条件下加热，最终产生生物气、

生物油和生物炭产品。生物气和生物油可以用作生 物能源，生物炭可以回收利用。污泥中有机质含量达60%以上，具有较高的 碳、氮、硫含量。热解过程中，这些元素转化的CO ” HCN'H ^S 等气体排放到环境中，会造成大气污染。 同时，污泥相对其他生物质具有高含量重金属。热

解后，大量重金属将残留在污泥生物炭中，施加到土 壤后会影响农作物的生长。因此，了解污泥生物炭? 479 ?

不同温度区间内污泥热解气固相产物特征_金湓

2014年6月 CIESC Journal ·2316· June 2014第65卷 第6期 化 工 学 报 V ol.65 No.6 不同温度区间内污泥热解气固相产物特征 金湓1， 4，李宝霞2，金诚3 （1西北民族大学化工学院，甘肃 兰州 730000；2华侨大学化工学院, 福建 厦门361021；3兰州大学资源环境学院，甘肃 兰州 730000；4甘肃省高校环境友好复合材料及生物质利用省级重点实验室，甘肃 兰州 730000） 摘要：对城市污水污泥（简称污泥）进行工业分析和热重分析，考察污泥的基本组成和热重特性；采用气相色谱（GC ）检测了不同热解温度区间内污泥热解生成的气体产物成分，并利用SEM 和BET 分别分析了不同热解终温下裂解炭的形貌特征和比表面积。结果表明：污泥热解可以分为水分析出阶段、挥发分析出阶段和焦炭化阶段；不同热解温度区间内污泥热解气体产物的组成有很大差别，热解温度350℃后H 2在热解气中的含量快速增加，CH 4含量在350～450℃时达到最大值，而CO 主要在热解温度为350～750℃时生成，CO 2含量随着热解温度的增加迅速下降；随着热解终温的不断升高，裂解炭结构变得越来越疏松，比表面积也随之增大，750℃达到最大值55 m 2·g ?1。 关键词：污泥；固定床热解；热解气体；裂解炭；温度区间 DOI ：10.3969/j.issn.0438-1157.2014.06.049 中图分类号：TK 6 文献标志码：A 文章编号：0438—1157（2014）06—2316—07 Characteristics of products from sewage sludge pyrolysis at various temperature ranges JIN Pen 1,4, LI Baoxia 2, JIN Cheng 3 (1College of Chemical Engineering and Technology , Northwest University for Nationalities , Lanzhou 730000, Gansu , China ; 2 College of Chemical Engineering and Technology , Huaqiao University , Xiamen 361021, Fujian , China ; 3College of Earth and Environmental Sciences , Lanzhou University , Lanzhou 730000, China ；4Key Laboratory of Gansu Universities for Environmentally Friendly Composites and Biomass Utilization , Lanzhou 730000, Gansu , China ) Abstract: Municipal sewage sludge (i.e . sludge) at various temperature ranges was analyzed by proximate analysis and thermogravimetric analysis methods. The gaseous components produced by the sludge pyrolysis were detected by gas chromatography (GC), while the morphology and specific surface area of pyrolytic char measured by SEM and BET techniques, respectively. The results show that the pyrolysis process of sludge can involve water evaporation, organics volatilization and char formation steps. There are obvious differences between the gas components obtained at different ranges of pyrolysis temperature. The H 2 content will rapidly increase when pyrolysis temperature is larger than 350℃， the maximum CH 4 content obtained when temperature is in 350—450℃, the temperature range generated CO is mainly in 350—750℃, and the CO 2 content declines for the whole range of pyrolysis temperature. With rising final temperature of pyrolysis, the char structure becomes more and 2013-07-30收到初稿，2013-12-22收到修改稿。 联系人：李宝霞。第一作者：金湓（1986—），男，硕士研究生。基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金（JB-ZR1110）；福建省科技计划重点项目（2013Y0065）；泉州市科技计划重点项目（2013Z25）。 Received date : 2013-07-30. Corresponding author : Prof. LI Baoxia, 357381937@https://www.wendangku.net/doc/a913060428.html, Foundation item : supported by the Basic Scientific Research Foundation of Central University (JB-ZR1110), Key Project of Science and Technology Plan of Fujian Province(2013Y0065) and Key Project of Science and Technology Plan of Quanzhou City(2013Z25).

污泥热解技术

污泥热解技术 污泥热解技术蔡炳良辛玲玲 （浙江利保环境工程有限公司，浙江杭州310012）摘要：介绍了污泥热解技术的特点和基本原理，对其工艺流程进行了概括性描述。重点分析了污泥热解技术无二噁英、固化重金属、高能量利用率和低能量损失的特点，从正面证明污泥热解技术是污泥减量化、稳定化、无害化、资源化的有效途径，是当之无愧的节能环保技术。 关键词：污泥；热解；二噁英；Sludge Pyrolysis Technology Bingliang Cai; Lingling Xin (Zhejiang Libo Environmental Engineering Co., Ltd., Hangzhou, Zhejiang; 310012) Abstract: This paper describes the characteristics of sludge pyrolysis technology, basic principles, and its general processes. Analyzes the features of the sludge pyrolysis technology that without releasing of dioxins, solidification of heavy metals, high energy efficiency and low energy loss, and rightly proves the pyrolysis technology is an effective way for sludge reduction,

污泥基生物炭的吸附性能

污泥基生物炭的吸附性能 诺氟沙星属喹诺酮类抗生素，其可以有效抑制革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的DNA促旋酶，被广泛应用于治疗人类泌尿和呼吸系统感染[1]以及动物疾病. 大多NOR不能被人体或动物完全吸收，有60%-70%[2]的NOR最终会通过粪便和尿液排放入水环境中. 传统水处理方法很难完全去除这类化合物，残留在水环境中的NOR可能促进细菌的耐药性，并且通过污染饮用水威胁人类身体健康[3]. 因此，从水环境中去除NOR是一项重要且有意义的研究. 目前，对于此类抗生素的有效去除方法包括吸附[4]、光解[5]、化学氧化[6]等. 生物炭是指在限氧或无氧条件下，利用生物质热裂解产生的富含碳的物质[7]. 不同生物质原材料制备的生物炭在元素含量、产率、酸碱性、表面形貌等材料的结构和性质上存在差异[8]; 生物炭制备温度也是影响生物炭表面结构和性质的重要因素，温度不同，生物炭表面孔道结构和微孔的形态数量也不同[9]. 目前对生物炭的应用主要包括以下3个方面：①土壤改良. 生物炭可以对土壤改性，提高土壤对营养的截留能力[10]，促使有益微生物的生长[11]，进而促使农作物生长; ②固碳作用. 生物炭是稳定的碳固定载体，可以有效抑制温室气体的释放，从而减缓全球气候变化[12]; ③吸附材料. 生物炭特性包括较大的比表面积，多孔结构，表面富含功能团和矿物质，这使得其具有良好的吸附特性，可以用于去除水体中的污染物[13]. 目前国内外已有学者采用林业废弃物、农业废弃物和工业有机废弃物等原料制作生物炭对抗生素进行吸附研究，均取得了较好的成效[14, 15, 16]. 芦苇作为一种多年水生或湿生禾草，在我国分布广泛，且产量丰富. 芦苇凋落物每年仅有15% 被降解，是一种稳定难降解的秸秆[17]. 凋落物如果得不到及时处理，腐烂的芦苇秸秆会对环境造成二次污染，同时还会影响新生芦苇的生长. 据预测分析，截止2015年年末，我国污泥的产量将达到2 600万t[18]. 由于市政污泥含有大量有机质、重金属，病原微生物，处理不当，还会引起二次污染. 上述两种生物质产量大，再次利用率低，且容易对环境造成影响. 目前，国内外对于芦苇基和污泥基生物炭作为吸附剂吸附水体中抗生素的研究鲜有报道. 本研究采用芦苇秸秆和市政污泥制备生物炭，利用BET法计算比表面积，材料表面SEM扫描、 EDS元素分析和FTIR图谱讨论了生物炭的结构与性质; 通过控制NOR溶液pH、吸附时间、吸附温度和NOR初始浓度研究了吸附性能; 采用动力学方程拟合、吸附等温线拟合以及热力学参数的计算初步讨论了吸附机制. 1 材料与方法 1.1 主要试剂与溶液 诺氟沙星标准品购自百灵威科技有限公司(纯度99.5%)，NOR性质见表 1. NaOH、 HCl、CaCl2、 NaN3均为分析纯. 称取0.01 g NOR标准品溶解于含有0.01mol ·L-1 CaCl2(控制吸附平衡过程)和200.0 mg ·L-1 NaN3(抑制微生物活性)、 pH=7的1 000 mL的背景溶液中，得到10.0 mg ·L-1 的NOR储备液.

污泥基生物炭在水处理中的应用

污泥基生物炭在水处理中的应用 摘要：随着污水处理厂的规模逐渐扩大，出水要求更加严格，导致剩余污泥的 排放量越来越大。污泥中包含着很多有毒物质，如重金属、盐类、有机污染物、 病原菌等，长期暴露于环境中将会严重影响人类的健康，破坏生态环境，造成二 次污染。因此对市政污泥进行减量化、稳定化、无害化、资源化利用是如今环境 发展过程中亟待解决的问题之一。在污水处理中，吸附法成本低廉、操作简便、 去除污染物能力较强，污泥基生物炭作为常见的优良吸附剂被广泛用于水污染处 理当中。 关键词：污泥；生物炭；水处理；应用 1生物炭简介 生物炭(biochar)指在低氧或缺氧条件下将木材、农作物秸秆、污泥或动物粪便等生物质 经过高温裂解形成的稳定且富含碳元素的物质。生物炭的基本组成元素是碳、氢、氧等,但其 主要成分是碳(约70%-80%)。自然界中的生物质多种多样,所以不同生物质制成的生物炭在结构、孔隙结构、比表面积等方面上具有很大差异。但它作为一种功能多样的生物炭材料,在环 境学、材料学及农业等方面都展现出了极大的应用潜力,目前已经引起了各行各业的广泛关注。 2污泥基生物炭的制备方法 生物炭的制备原料非常多，如花生壳、玉米芯、玉米秸秆、甜菜根、稻谷壳和果皮等， 都可被用于制备生物炭。生物炭制备通常使用的方法为高温裂解法和水热碳化法。其中，高 温裂解法即将生物质原料置于缺氧或氧含量极低的环境下，对其有控制地进行高温分解制备 得到生物炭的方法，其又可分为慢速热解、中速热解和快速热解;水热碳化法是一种将生物质 置于一定温度的水中，并在一定压力的条件下得到生物炭的一种制备方法。此外，由于因为 材料、热解方式、温度等的不同，不同方法得到的生物炭性质存在差异。污泥基生物炭的制备，实现消耗处理市政污泥减少环境污染，将污泥进行废物利用。 3污泥基生物炭在水污染中的应用 3.1吸附去除重金属离子 重金属污染是指由重金属或其化合物的造成的环境污染，主要来源于工业污染、生活垃 圾等方面，长时间存在于生态环境中，并随生物链不断累计最终将会严重危害人体健康。用KOH活化制备污泥基生物炭，经过研究发现，活化剂的浓度选取15%时吸附效果最佳，当污 泥质量与KOH溶液比为1:1时，吸附率达到99.87%。当活化剂的浓度选择合理时，由于脱水作用使得污泥基生物炭产生较多的孔隙，增加其吸附金属的能力，而当活化剂过少或过多时，会因为空隙不够和产生更大的孔隙导致吸附效果下降。KOH浸渍时间为4h、炭化温度为750℃、炭化时间为40min为最佳制备条件。利用含铁污泥和棉花秸秆制备涂覆的棉秆生物 质炭，用于去除Cr(VI)。经过分析表明该吸附剂的表面积达到129.2m2/g，孔隙体积为 0.1711cm3/g，对Cr(VI)有着较强的吸附能力。并且利用磁铁可以很容易从溶液中分离出铁碳 化合物从而达到回收再利用的效果，水处理厂产生的铁渣可以直接回收制得吸附剂，为铁资 源利用提供一个较好的研究方向。 3.2吸附去除染料

热解污泥生物炭化学组成及环境效应研究进展

董智伟等 热解污泥生物炭化学组成及环境效应研究进展 热解污泥生物炭化学组成及环境效应 研究进展* 第一作者：董智伟，男，1993年生，硕士研究生，研究方向为生物质资源化利用」通讯作者# *国家自然科学基金资助项目（No.41763016）；昆明理工大学分析测试基金资助项目（No.2017T20130171） # 董智伟左宁王彦周昱伟陈芳媛$ （昆明理工大学环境科学与工程学院，云南昆明650500） 摘要 污泥是生物法处理市政污水、工业废水产生的副产物，产量大，且处理不当会造成生态污染。用污泥制备污泥生物炭" 既能实现污泥资源化利用又能减少环境污染。对目前热解污泥生物炭制备和施用过程中产生的环境效应进行综述，着重讨论了热 解污泥制备污泥生物炭过程中的元素（碳、氢、氧、氮、硫等）转化、污泥生物炭中重金属形态、吸附性质及土壤施用情况#系统地分析 污泥生物炭从制备到施用过程的环境效应，有利于对其实际应用进行全面的环境风险评估# 关键词污泥生物炭热解元素转化环境效应 DOI ： 10.15985/https://www.wendangku.net/doc/a913060428.html,ki. 1001-3865.2019.04.021 Research progress in chemical p roperties and environmental effects of pyrolysis sludge biochar DONG Zhixvei , ZUO Ning -, WANG Yan , ZHOU Yuzvei , CHEN Fangyuan . ( Faculty of Environmental Science and Engineering , Kunming University of Science and Technology ■, Kunming Yunnan 650500)Abstract : Sludge is by-product of biological process in the treatment of municipal sewage and industrial wastewater. It has a huge production and may cause ecological po l ution if improperly treated. Preparation of biochar with sludge may realize both resource utilization and po l ution reduction of the sludge. The environmental e f ects in thesludge biochar preparation and application process werereviewed.Thetransformation ofelements (carbon , hydrogen , oxygen , nitrogen , sulfur , etc. 5 and heavy metal species , adsorption property and applied conditions of sludge biochar were discussed. The systematical analysis of the environmental effect of pyrolysis sludge biochar from preparation to application was helpful to its comprehensive environmental risk evaluation. Keywords : sludge biochar ； pyrolysis ； element conversion ； environmental effect 近年来，生物炭由于其特殊的、多元的功能和价 值得到越来越多学者的关注#生物炭是生物质在完 全或部分缺氧状态下热解产生的一类难溶、稳定、含 碳量高的高度芳香化固态物质，其元素组成主要包 括碳、氢、氧、氮、硫、磷、钾、钙、硅等。主要元素碳质 量分数为66.6% #87.9%，氢质量分数为1.2%? 2.9%，氧质量分数为10.6%#26.6%。从化学构成 来看，生物炭主要由烷基和芳香结构组成，同时还包 含有羧酸及其衍生物、酚类、烯烃及其衍生物等。从 微观结构上看，生物炭多由紧密堆积、高度扭曲的芳 香环片组成，表面孔隙多，比表面积较大。多孔特征 促进了生物炭对有机物和重金属的吸附去除，施加 到土壤中可以为微生物生存提供附着位点和较大空 间，提高土壤水分和通气性，调节土壤微环境[12] # 因此，生物炭在环境修复和土壤改良等方面都拥有 巨大的应用潜力 污泥是污水处理厂的主要副产物。据估计, 2015 年中国污水处理厂产生了 34000000t 污泥 （含水量80%左右）56*。随着城镇化进程加快，污 水处理厂的进一步普及，污泥产量还将不断提高。 同时，污泥含重金属、有机物、病原体等各种污染物, 处理不当将会造成严重的环境问题7。热解是一项 应用较广的固废处理技术，热解污泥能够减少污泥 体积，杀死病原体，分解有机物，有利于污泥资源化 利用8。热解的基本过程是污泥在相对低温（通常 小于700 °C ）和无氧条件下加热，最终产生生物气、 生物油和生物炭产品。生物气和生物油可以用作生 物能源，生物炭可以回收利用。污泥中有机质含量达60%以上，具有较高的 碳、氮、硫含量。热解过程中，这些元素转化的CO ” HCN'H ^S 等气体排放到环境中，会造成大气污染。 同时，污泥相对其他生物质具有高含量重金属。热 解后，大量重金属将残留在污泥生物炭中，施加到土 壤后会影响农作物的生长。因此，了解污泥生物炭? 479 ?

污泥热解技术

污泥热解技术 摘要：介绍了污泥热解技术的特点和基本原理，对其工艺流程进行了概括性描述。重点分析了污泥热解技术无二噁英、固化重金属、高能量利用率和低能量损失的特点，从正面证明污泥热解技术是污泥减量化、稳定化、无害化、资源化的有效途径，是当之无愧的节能环保技术。 关键词：污泥；热解；二噁英； Sludge Pyrolysis Technology Bingliang Cai; Lingling Xin (Zhejiang Libo Environmental Engineering Co., Ltd., Hangzhou, Zhejiang; 310012) Abstract: This paper describes the characteristics of sludge pyrolysis technology, basic principles, and its general processes. Analyzes the features of the sludge pyrolysis technology that without releasing of dioxins, solidification of heavy metals, high energy efficiency and low energy loss, and rightly proves the pyrolysis technology is an effective way for sludge reduction, stabilization, decontamination, and a well-deserved environmental protection technology. Keywords: Sludge; Pyrolysis; Dioxin; 1.前言 热解是一种有着悠久历史的技术，木材、泥炭以及页岩的气化都是热解。根据所用化工工艺的不同，热解被称为干馏、焦化、气化以及热分解等。近年来，热解被做为焚烧的替代技术越来越受到各方的关注。 热解技术的显著特点如下： (1)、是一项绿色、没有二次污染的热处置技术。 (2)、能源利用率高、减容率高、运行费用低。 (3)、从根本上解决污泥中重金属问题。 (4)、无二噁英和呋喃产生，不会因为环境问题扰民。 (5)、燃烧后，需要处理的废气量小。 (6)、回收可再生能源，有CO2减排意义，有CDM收益。

城市污泥热解炭化关键技术(pdf 28页)

城市污泥热解炭化关键技术热能与环境工 程研究所 同济大学 机械与能源工程学院 报告人:陈德珍热能与环境工程研究所 教授 2012年7月1日

汇报目录 一、热解VS 焚烧 Highlights 二热解装置 ?热解与焚烧类似，是一种彻底的三热解过程的监控 污泥处理技术；?热解与焚烧相比，在能耗和污染四热解能量平衡途径 物排放方面均具有优势；?热解装置的开发将百花齐放；?五热解污染物释放 80%含水率的污泥干基热值达到18MJ/kg 时可以实现热平衡并获得炭产品；?热解炭可以作为燃料、土壤改良六热解产物的利用 剂和水净化载体；?污泥热解的工程值得大力推广 七工程化建议

一、热解VS 焚烧 热解是实现污泥处理、处置稳定化、减量化、无害化、资源化目标的有效手段之与焚烧类似同属热处理方法资源化目标的有效手段之一，与焚烧类似、同属热处理方法； 但是与焚烧相比，它更具有优越性。 对比项热解焚烧 烟气量小、二次污染浓度低；无危烟气量大，二次污染控制投资大焚烧飞 环境指标烟气量小、次污染浓度低；无危 险废物产生 控制投资大；焚烧飞 灰是危险废物 产品可以调节为油气炭 焚烧过程只能进行热 资源化程度产品可以调节为油、气、炭 回收 处置规模灵活度高,规模可大可小适合大型化 初始80%含水率、干基热值若热解温度达到550℃、热解炭气 化后联合挥发份供热，则可以实现 理论上每吨湿泥根据 干燥、风量的不同需 12000KJ/kg的 污泥处理 能量平衡，理论上不需外部能源要添加12~20kg标煤。

一、热解VS 焚烧：典型的污泥中温热解工艺流程 ?有机炭 9保水 9益菌、保暖 益菌保暖9使肥效缓释 9CO 2减排 ? 作为燃料? 作为水处理剂有机生物炭它的优点是可以根据泥质调整产 物，实现资源化或能量回收

低温热解污泥制油技术

低温热解是一种较为常见的污泥制油技术，其起初主要用于原油的处理过程。随着人 们对有机废物资源化的关注，有机废物如污泥的热解也逐步得到人们的重视。 污泥热解是利用污泥小右机物的热不稳定性，在无氧或缺氧条件下对其加热干馏，位有机物产生热裂解，经冷凝后产生利用价值较高的燃气、燃油及固体半焦，产品具有易储存、易运输及使用方便等优点。ST代理商污泥低温热解产生的衍生油酞度高、气味差，但发热量RJ达到29—42．1MJ／k8，而现在使用的子大能源，即石油、天然气、原煤的发热量分别为41．87MJ／kg、38．97MJ／kg、20．93MJ／kg。可见．污泥低温热解油具有较高的能源价值。另外，热解油的 大部分脂肪酸可被转化为酪类，酯化后其熟度降低约4倍，热值可提高9％，气味得到很大改善，热解油的酪化工艺使得其更加易于处理和商业化。污泥低温热解制泊的技术路线 见图2—3! 污泥热解技术与前述的污泥焚烧技术均为热化学处理技术。热解技术以污染小、产物利用价值高等优点而备受关注，也可作为生物污泥焚烧处理的替代技术。热解与焚烧相比是完全不同的两个过程，焚烧是放热的过程，而热解过程是吸热的.两者在产物上也完全不同，焚烧处理的产物主要是二氧化碳和水，热解的产物主要是可燃性的低分子化合物，其中包括气态的氢气、甲烷和一氧化碳，液态的甲醇、丙酮、乙醛等有机物及焦油、溶剂油等．固态 的则主要是焦炭或炭黑。另外，焚烧产生的热能量大的可用于发电，量小的只可供加热水或产生蒸汽，但只能就近利用，而热解产物是燃料油及燃料气，能量便于贮藏及远距离输送。 其实，新兴污泥制油技术的本质原理就是污泥的热解技术。但在该技术还未广泛应用的情况下，污泥焚烧技术还是具有一定的优势，在可再牛能源的财政、税收和信贷政策的激励下，有望实现其能源利用和节能，从而得到较广泛的应用。 发展历程 污泥低温热解技术的起源可以追溯到1939年法国学者5htbMa首次提r6l 的污泥热解处理下艺的一项专利。白20世纪70年代开始，由于世界性的石油危机对工业化国家的冲击，国Ba7“等专家率先在实验室开始研究该技术的反应过

油田含油污泥热解产物分析及性能评价

第29卷 第1期2010年 1月 环 境 化 学 ENV I R ONM E NTAL C HE M ISTRY V o.l 29,N o .1 January 2010 2009年5月9日收稿. *中石化胜利石油管理局科技攻关项目(GD0602). **通讯联系人,电话:0546-8555038,E-m ai:l zhuw e@i s l of 1co m 油田含油污泥热解产物分析及性能评价 * 祝 威 ** (胜利油田胜利勘察设计研究院有限公司,东营,257026) 摘 要 选择高含油的孤岛采油厂联合站堆放场含油污泥进行热解处理研究,采用正交实验对热解工艺进行了优化;采用I CP -M S 、元素分析仪、气相色谱仪、EPS -M S 对热解气体产物和残渣进行分析;热解残渣经过后续处理进行了烟气脱硫性能评价.正交实验结果表明热解最佳工艺条件为:N 2保护下,热解温度600e ,热解时间4h ,升温速率5e #m i n -1,此时苯吸附值为47104mg #g -1,热解残渣含油量为0121%.最佳工艺条件下,热解油产率可达11%左右,回收率约75%,热解油的品质较好,产生的不凝气体可以作为洁净燃料气或合成气原料;热解残渣经过处理后可用于脱除烟气中的SO 2,吸附脱硫能力较好,并具有进一步改进和提高的潜力. 关键词 含油污泥,热解,产物分析,脱硫性能. 油田在生产施工过程中,不可避免地产生大量含油污泥,对环境造成的污染日趋严重.含油污泥资源化利用将是其最终处置的根本方式.含油污泥热解是在无氧或缺氧的条件下,利用高温使含油污泥中的有机成分发生裂解,逸出挥发性产物并形成固体焦炭的一种热处理技术.其特点是处置彻底、减量减容效果好、二次污染少、资源回收率高,已经受到许多研究者的关注.目前,国内外对含油污泥热解工艺已经展开了初步实验研究.宋薇[1] 等人对油田含油污泥低温热解的影响因素及产物性质进 行了研究,陈爽[2] 等人对含油污泥热解动力学进行了研究,而对油田含油污泥热解残渣的资源化需要进一步研究. 本文以含油污泥为原料在热解作用下回收油气资源,探索热解残渣资源化利用,通过热解条件正交实验确定最佳热解工艺条件,通过分析热解产物组成及特性考察含油污泥热解效果,将热解残渣通过后续处理来提高其性能. 1 实验部分 111 实验方法 本文以胜利油田孤岛采油厂联合站含油污泥为原料.将脱水污泥100g 于KSS -14G 管式炉,充入氮气顶空30m in 后,在微量氮气保护下按一定的工艺条件进行热解处理.热解产生3种相态物质,液相产物包括油和水,固相产物是热解残渣,通过后续处理将热解残渣制备成烟气脱硫用吸附材料,烟气脱硫性能使用自主设计定制的脱硫性能评价装置进行评价.112 苯吸附值的测定 采用苯吸附值初步评价热解残渣的吸附性能,用以优化热解条件.苯吸附值采用静态保干器法进行测定,即取一定质量的试样放入装有苯的干燥器中吸附一定时间后,通过吸附前后试样质量的变化即可求出每克吸附材料吸附苯的质量.吸附材料的苯吸附值的计算式:苯吸附值=A /W (1) 式中,A 为试样增加重量,m g ;W 为试样重量,g .113 热解残渣脱硫性能测定 热解残渣样品10m l 做为脱硫剂,脱硫剂粒径40)80目,床层高度20mm,脱硫温度60e ,空速

污泥热解气化处理介绍

现在的污泥处理还未形成行业，污泥的处理技术也五花八门， 现有正在使用的处理技术整体水平较低，这与国家的政策导向密不可分，过去的10年里，国家集中完成了全国城镇污水处理基础建设的 升级换代，但从顶层设计上就轻视或者忽略了污泥处置的必要性，这直接导致了近几年污泥所造成的环境公害事件层出不穷，好消息是，随着污水处理行业的逐步成熟，污泥处置这项课题也慢慢被提上日程，这直接刺激了污泥处理技术的研究，形成目前污泥处置技术百花齐放，政府对污泥处理减量化的追逐使得目前污泥减量化处置成为热点，但国内许多专家学者对高耗能的污泥干化都持消极态度，污泥的减量化是污泥处置的目标之一，但绝不是终点，污泥的处置要做到减量化、无害化、资源化“三化”合一才是污泥处置的终极目标。目前全国污泥处理的主流技术仍旧是以减量化为目的，填埋仍旧是主要解决办法，在现在垃圾围城各城市垃圾填埋场都爆棚的现状下，污泥填埋更显尴尬。笔者认为现在已经到了环境问题倒逼技术升级的地步，在未来的一段时间里，污泥处置技术只有能同时实现“三化”的技术，才能迈进污泥处置行业的门槛，才有可能在即将袭来的污泥处置风暴中占有一席之地，才有可能得到大规模推广应用，比如污泥热解气化技术。 污泥热解气化技术是将污泥热解气化作为污泥处置的核心技术，以烘干、造粒、尾气处置、废渣利用为依托的系统工程。主要目的就是在无臭、无污染的前提下使污泥实现大规模的减量化、无害化、资源化成为现实。比目前传统技术的优点在于在减量化的前提下，以较低的成本实现污泥的无害化、资源化，污泥热解气化技术在工艺设计

上就规避了污染物二恶英类物质的产生条件，系统的高温是臭味和病菌的克星，可以将硫化氢，氨类物质彻底分解，将有害病菌全部杀死，特别是对重金属的稳定化，热解气化技术具有天然优势，系统的高温将污泥中的重金属牢牢地锁在流化的硅酸盐晶体结构中，该晶体异常稳定，在酸碱环境下试验均不会溢出。热解气化技术对污泥中有机物的利用率高达70%，在高温贫氧下，有机物被热解为一氧化碳、氢气、烷类等可燃气体，可以更方便、清洁的被利用。污泥经热解气化高温处理，体积大幅度下降，气化后有机物以气体形式流出，剩余的无机物经高温流花，密度更高，质量更重，强度大幅上升，被用于制作免烧建材重复利用。 一．技术核心与原理 第一步：干燥后的污泥从炉顶部加入热解气化炉中，在下降的过程中与温度在80-120℃的热解燃气接触，在1-2小时内不断脱去附着水，水变成蒸汽和热解燃气一起排出炉外，污泥逐步变干燥。 第二步：干燥后的污泥，在部分反应层上升过来的温度高达 200-450℃的灼热燃气的烘烤下，发生干馏反应，生成烷类（CmHn）、一氧化碳（CO）、焦油等可燃气体和水蒸气（H2O），塑料橡胶等物质中的氯（Cl）元素生成氯化氢（HCl）气体，硫（S）元素生成（H2S）气体，以上所有气体一起从炉体上部排出。 第三步：经过干馏后的污泥，主要残留物是焦炭和少数粘土等不可燃物，在1100-1200℃高温下，通过水蒸气的作用，发生氧化还原反应产生一氧化碳（CO）、氢（H2）等可燃气体，从炉体中部排出。

生物炭制备方法及其应用的研究进展

第47卷第7期2019年4月广　州　化　工 Guangzhou Chemical Industry Vol.47No.7Apr.2019 生物炭制备方法及其应用的研究进展 * 李佳燕,陈　兰,喻　婕,戴智强,张　震,王　娜 (天津中医药大学中药制药工程学院,天津　301617) 摘　要:生物炭作为一种绿色环保,廉价易得的新型功能材料,具有比表面积大,孔隙结构致密,来源广泛,环境友好等 优点三通过对生物炭制备方法的分类与总结,对比不同制备方法的优缺点,为生物炭制备过程的改进提供技术支持三通过对生物炭的应用进行总结与分析,为其在农业生产二环境保护二能源化工等领域的广泛应用提供理论与实践依据三 关键词:生物炭;制备方法;改性;土壤修复;污水处理;大气污染　 中图分类号:X705 　文献标志码:A 文章编号:1001-9677(2019)07-0022-04 * 基金项目:天津中医药大学校大学生科技创新基金资助项目(CXJJ2018YC19)三第一作者:李佳燕(1998-),女,本科生三 通讯作者:王娜(1983-),女,讲师,研究方向为中药废弃物的再利用三 Research Progress on Preparation Methods and Applications of Biochar * LI Jia -yan ,CHEN Lan ,YU Jie ,DAI Zhi -qiang ,ZHANG Zhen ,WANG Na (College of Pharmaceutical Engineering of Traditional Chinese Medicine,Tianjin University of Traditional Chinese Medicine,Tianjin 301617,China) Abstract :Biochar,as a new kind of green and environmentally friendly functional material,has the advantages of low cost,wide sources,large specific surface area and dense pore structure.Through the classification and summary of biochar preparation methods,the advantages and disadvantages of different preparation methods were compared,which provided technical support for the improvement of biochar preparation process.The application of biochar was summarized and analyzed,which provided theoretical and practical basis for its wide application in agricultural production,environmental protection,energy and chemical industry. Key words :biochar;preparation method;modification;soil remediation;sewage disposal;air pollution 生物炭是生物质在低氧或缺氧条件下,通过高温裂解碳化,形成的高度芳香化二富含碳的多孔颗粒固体[1]三生物炭的多孔结构,可以稳定地将碳元素固定长达数百年,矿化后碳元素在环境中很难再分解三制备生物炭的原料主要是制药二造纸二农产品加工等行业产生的废弃物三将这些废弃物加工制备成生物炭,并应用到农业二环保二化工二制药等领域,可以实现废弃物的高值利用,从而有效减少资源浪费,具有重要的实际意义和研究价值三 1　生物炭的制备 生物质主要由纤维素二半纤维素和木质素组成三生物炭的制备是生物质发生热裂解,由大分子转变为小分子的过程三其中伴随有脂肪烃脱水缩聚形成芳香环,羟基二羧基等极性官能团脱除的过程三根据制备过程中生物质的热解温度二升温速率以及加热介质的不同,生物炭的制备方法可分为:慢速热解二快速热解二气化热解二水热炭化以及微波热裂解法[1-2]三1.1　慢速热解 慢速热解法也称为传统炭化法,是指生物质以一个相对较低的速率加热,经过较长的热解时间制备生物炭的过程三慢速 热解法对设备条件要求不高,反应条件较为温和,在固定床或移动床上就可以进行反应,通过普通的马弗炉控制温度就可以实现生产三Xiao 等[3]以氮气为保护气,以稻秆为原料,在马弗炉内制备生物炭三在升温速率为5℃/min 的条件下,他们考察了反应温度对产物的影响三结果表明,当反应温度为150℃时,生物炭的产率最高为93.9%三随着炭化温度的升高,生物炭的产率逐渐下降,其灰分含量逐渐升高,pH 值增大,芳香化程度明显增高,微孔结构更加完善三李敏等[4]分别在窑式二固定床和移动床三种设备中进行了生物炭的制备过程,考察不同反应温度及风量条件对热解过程的影响三结果表明,产物的分布和特性与反应器的种类有关,而热解炭化制备生物炭的关键因素是温度与风量三 1.2　快速热解 快速热解法是生物质在无氧或限氧条件下快速(103~104℃/s,)加热到较高反应温度(常压下500℃左右),从而使生物质大分子发生热解转化,生成气体小分子二挥发分以及焦油等产物的过程三该过程通常在流化床中进行三与慢速热解法相比,快速热解的升温速率快二加热时间短,生物油产率相对较高,而生物炭产率相对较低,且得到的生物炭密度高二偏酸

污泥热解技术

污泥热解技术 蔡炳良辛玲玲 （浙江利保环境工程有限公司，浙江杭州310012） 摘要：介绍了污泥热解技术的特点和基本原理，对其工艺流程进行了概括性描述。重点分析了污泥热解技术无二噁英、固化重金属、高能量利用率和低能量损失的特点，从正面证明污泥热解技术是污泥减量化、稳定化、无害化、资源化的有效途径，是当之无愧的节能环保技术。 关键词：污泥；热解；二噁英； Sludge Pyrolysis Technology Bingliang Cai; Lingling Xin (Zhejiang Libo Environmental Engineering Co., Ltd., Hangzhou, Zhejiang; 310012) Abstract: This paper describes the characteristics of sludge pyrolysis technology, basic principles, and its general processes. Analyzes the features of the sludge pyrolysis technology that without releasing of dioxins, solidification of heavy metals, high energy efficiency and low energy loss, and rightly proves the pyrolysis technology is an effective way for sludge reduction, stabilization, decontamination, and a well-deserved environmental protection technology. Keywords: Sludge; Pyrolysis; Dioxin; 1.前言 热解是一种有着悠久历史的技术，木材、泥炭以及页岩的气化都是热解。根据所用化工工艺的不同，热解被称为干馏、焦化、气化以及热分解等。近年来，热解被做为焚烧的替代技术越来越受到各方的关注。 热解技术的显著特点如下： (1)、是一项绿色、没有二次污染的热处置技术。 (2)、能源利用率高、减容率高、运行费用低。 (3)、从根本上解决污泥中重金属问题。

污泥热解技术

污泥热解技术

污泥热解技术 蔡炳良辛玲玲 （浙江利保环境工程有限公司，浙江杭州310012） 摘要：介绍了污泥热解技术的特点和基本原理，对其工艺流程进行了概括性描述。重点分析了污泥热解技术无二噁英、固化重金属、高能量利用率和低能量损失的特点，从正面证明污泥热解技术是污泥减量化、稳定化、无害化、资源化的有效途径，是当之无愧的节能环保技术。 关键词：污泥；热解；二噁英； Sludge Pyrolysis Technology Bingliang Cai; Lingling Xin (Zhejiang Libo Environmental Engineering Co., Ltd., Hangzhou, Zhejiang; 310012) Abstract: This paper describes the characteristics of sludge pyrolysis technology, basic principles, and its general processes. Analyzes the features of the sludge pyrolysis technology that without releasing of dioxins, solidification of heavy metals, high energy efficiency and low energy loss, and rightly proves the pyrolysis technology is an effective way for sludge reduction, stabilization, decontamination, and a well-deserved environmental protection technology. Keywords: Sludge; Pyrolysis; Dioxin;

污泥热解气化焚烧技术处理系统

目前许多的污水处理会有一定的污泥产生，对于污泥的利用和处理也是目前的一种重要的技术，下面就目前比较常见的热解气化处理工艺和系统给您说明如下。 包括多段炉、污泥脱水机、余热锅炉、后燃烧室、洗气塔和气体发电机，将污泥和生活垃圾分别经过污泥脱水机脱水和分类后输送到多段炉中进行热解，通过控制多段炉的温度和进氧量使污泥和生活垃圾充分热解，热解后得到固态产物和气态产物。固态产物对外排出制成有机肥，气态产物依次最终得到甲烷、乙炔和乙烷等可燃气体，并通入到气体发电机中用于发电。 下面具体介绍一下污泥热解气化处理工艺的步骤： 一：污泥经过脱水后通过多段炉进行热解，控制点火器温度和通气速度，使上部筛料装置的温度保持在128℃～288℃，进氧量占空气总量的28%～49%; 中部筛料装置的温度保持在340℃～516℃，进氧量占空气总量的32%～51%;下部筛料装置的温度保持在360℃，进氧量占空气总量的25%～38%。 二：从多段炉内部排出的第一气态产物进入后燃烧室进行高温燃烧，对第一气态产物和空气的通入速度进行调节，保持进氧量48%～68%，第一气态产物在后燃烧室内停留的时间为1.5s～5.5s，剩余的第二气态产物主要含有碳元素

和氢元素; 三：将第二气态产物输送到余热锅炉内进行加热，得到不含水分的第三气态产物; 四：将第三气态产物通过布袋除尘器进行除尘，得到去除了灰尘和颗粒杂质的第四气态产物; 五：将第四气态产物通入洗气塔进行洗气，进一步去除含硫的杂质气体后得到第五气态产物; 六：将第五气态产物进行储存。 脱水前的污泥含水量为80%以下，经过污泥脱水机脱水后的污泥依次经过第一螺旋送料器和刮板式输送机的输送到多段炉内进行热解。 采用这种方法对污泥处理工艺简单、占地面积小，不会造成环境污染。热解后的固态产物能够作为有机肥料进行农业应用，气态产物用于气体发电机的发电，解决了污泥和垃圾的存放处理问题，为对废弃能源的利用率大大提高，符合走可持续发展的长远目标。