污泥炭化技術(shù)
市政污泥、工業(yè)油泥、餐廚垃圾中含有可燃物質(zhì)，如大量的活性污泥、細菌、有機質(zhì)殘片等。根據(jù)上海、天津等地的污泥發(fā)熱量試驗，中國市政污泥中的發(fā)熱量約為2200～3300 大卡/千克干物質(zhì)，為污泥炭化奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
污泥炭化技術(shù)是指市政污泥、工業(yè)油泥、餐廚垃圾等廢棄物，經(jīng)過深度脫水、節(jié)能干化、高效熱解炭化過程，制得復合吸附材料的減量化、穩(wěn)定化、無害化、資源化的技術(shù)。高效熱解炭化階段產(chǎn)生的熱解氣可以為節(jié)能干化及高效炭化系統(tǒng)供能，降低整個系統(tǒng)能耗。污泥中的病原體和持久性有機物被炭化，重金屬則被固化，不會對環(huán)境造成二次污染。復合吸附材料呈黑色，顆粒狀，與工業(yè)用碳的形態(tài)相似，經(jīng)檢測合格后可作為復合吸附材料。復合吸附材料可以再生循環(huán)利用，可廣泛應用于傳統(tǒng)活性炭領(lǐng)域，處理廢水廢氣、替代建筑材料輔材、土壤改良及土壤修復、富營養(yǎng)化水體及藍藻治理等改善環(huán)境，同時可作為低值燃料，真正實現(xiàn)資源化利用。
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處置要求 |
預期目標 |
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減量化 |
含水率：≤3% |
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穩(wěn)定化、 無害化 |
病原體和持久性有機物被炭化； 重金屬則被固化；不會對環(huán)境造成二次污染 |
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資源化 |
復合吸附材料可廣泛應用于傳統(tǒng)活性炭領(lǐng)域，處理廢水廢氣、替代建筑材料輔材、 土壤改良及土壤修復、富營養(yǎng)化水體及藍藻治理等，同時可作為低值燃料。 |
典型工藝流程圖：
復合吸附材料
1、復合吸附材料性能
污泥經(jīng)過干化炭化后產(chǎn)生的復合吸附材料，性質(zhì)與工業(yè)用碳的形態(tài)相似，復合吸附材料外形如下圖所示。該材料外觀呈黑色，顆粒狀，具有發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)，比表面積大。經(jīng)分析檢測，材料中礦物相主要含有石英、鋁硅酸鹽、磷鐵礦、磷鋁礦、針鐵礦和鐵鋁礦等，總孔容積在0.07~0.15 cm3/g左右，其中微孔占30~40%（多在炭相），其余為中孔。
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高性能 |
應用廣泛 |
成本低 |
可持續(xù) |
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表面積較大，空隙疏松，表面有 大量的功能團，對有機污染物、 無機污染物等有較好的吸附性能。 |
新型復合吸附材料比 傳統(tǒng)活性炭有更廣的應用領(lǐng)域。 |
原材料成本低、低碳、環(huán)保。 |
木質(zhì)活性炭及椰殼活性炭資源有限； 煤質(zhì)活性炭資源有限且制作過 程中污染嚴重； 污泥活性炭資源取之不盡。 |
2、復合吸附材料有著非常廣闊的應用前景，主要應用領(lǐng)域如下：
廣泛應用于傳統(tǒng)活性炭領(lǐng)域、處理廢水廢氣
復合吸附材料比表面積較大，空隙疏松，表面有大量的功能團，對廢水廢氣中的污染物吸附效果明顯，對硫化氫、氮氧化物、二氧化硫等吸附效率達到甚至超過優(yōu)質(zhì)木質(zhì)活性炭，對水相污染物吸附能力可以達到木制活性炭的三分之一。復合吸附材料成本遠低于木制活性炭，因此可以替代部分現(xiàn)有商用活性炭的應用場合，解決活性炭原材料有限的問題，具有極強的市場競爭力。
作為陶粒濾料、人工濕地基質(zhì)等吸附材料
以復合吸附材料的吸附、過濾、化學等作用為基礎(chǔ)，可替代現(xiàn)有污水處理中陶粒濾料，作為人工濕地基質(zhì)等用途，具有密度小、強度高、吸水率大、保溫、透水性好，不易板結(jié)等特點，吸附性能優(yōu)于粘土、普通砂石，特別對磷吸附性能強，無需添加藥劑，即可達到除磷的效果，新型的水處理吸附劑、透水路面材料，還可以用作農(nóng)業(yè)、園林中無土栽培 的培養(yǎng)基等。
富營養(yǎng)化水體、藍藻等黑臭水體治理
復合吸附材料對藍藻、磷、抗生素、有機揮發(fā)性物質(zhì)具有較強的吸附、絮凝效果，其對湖泊等流動性較差、自凈能力較差的富營養(yǎng)化水體的治理提供了一個新的技術(shù)路線和解決思路。與傳統(tǒng)絮凝材料、藥劑相比，具有原材料來源可控，價格低廉，可重復回收等優(yōu)點，可替代傳統(tǒng)研究中的粘土及改性粘土，作為新興的除藻劑，對藍藻治理具有重要意 義。
污染土壤修復、土壤改良
復合吸附材料孔隙率高，可以改善土壤的透氣性和排水性，可以有效的保存土壤中的水分、養(yǎng)料，促進土壤中微生物的繁殖，提高地溫，加速生根，提高土壤持水能力，可以顯著改善農(nóng)耕土壤性能，促進農(nóng)作物、植物生長，提高產(chǎn)量。在中國的“沃土工程”實施過程中，可以起到重要作用。目前在英國、德國、美國、澳大利亞等地，已經(jīng)廣泛將熱解產(chǎn)生的生物炭應用在貧瘠的土壤里，土壤性能得到多方位的改善。
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生物碳改良的土壤 |
無生物碳與加生物碳植物生長對照 |
作為熱值燃料
經(jīng)多次試驗測定，市政污泥干基熱值約為2700大卡/千克，經(jīng)熱解后的復合吸附材料含水率僅為1~3%，熱值1500~2000大卡/千克，可作為與褐煤、石煤相接近的低熱值燃料銷售提供能源，可以在工業(yè)鍋爐、燃煤電廠、生物質(zhì)電廠、垃圾電廠和水泥窯進行協(xié)同焚燒。
建筑材料輔材
復合吸附材料可以與傳統(tǒng)建材按比例加工，改善砌體、磚塊、基層材料的性能。
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