1、污泥处置与设备工程污泥处置与设备工程教师：江用彬教师：江用彬Email:安徽工业大学建筑工程学院第第1页页5 城市污水厂污泥热化学处理安徽工业大学建筑工程学院热化学处理基本原理和分类1污泥焚烧2湿式氧化3污泥直接热化学液化处理技术4污泥热解5污泥熔融6第第2页页v污泥热化学处理：在高温条件下使固体废物中可回收利用物质转化为能源过程v目标：同上一章同上一章“污泥干燥污泥干燥”一节一节安徽工业大学建筑工程学院第第3页页5.1 热化学处理基本原理安徽工业大学建筑工程学院一.生物质热化学转化过程(1)联络:污泥中有机物主要为生物能源物质，其热化学处理应与生物制燃料加工工艺一致(2)概念:利用生物质在加
2、热条件下，发生一系列由温度驱动反应，使生物质化学结构和物理状态发生改变，生成（并经过分离）气、液、固三相产物过程第第4页页5.1 热化学处理基本原理安徽工业大学建筑工程学院(3)介质相分类 依据反应过程介质分气相、液相(600为界为界)，超临界过程。超临界过程。第第5页页5.1 热化学处理基本原理安徽工业大学建筑工程学院(4)生物质热化学转化过程第第6页页5.1 热化学处理基本原理安徽工业大学建筑工程学院二.生物质热化学转化过程 污泥热化学处理工艺除工艺类似于生物质外，有其本身特点：污泥热化学处理工艺除工艺类似于生物质外，有其本身特点：含有毒成份、灰分高、含水量高等含有毒成份、灰分高、含水量高
3、等分类原因反应环境氧化还原性反应环境压力转化过程中污泥运动状态反应相介质反应温度域污泥预处理要求第第7页页5.1 热化学处理基本原理安徽工业大学建筑工程学院反应环境氧化反应环境氧化还原性还原性有氧：污泥焚烧、湿式氧化等缺氧：气化处理无氧：热解、直接液化等第第8页页5.1 热化学处理基本原理安徽工业大学建筑工程学院反应相介质反应相介质气相：焚烧、热解、气化等液相：湿式氧化、直接热化学液化超临界：超临界湿式氧化第第9页页5.1 热化学处理基本原理安徽工业大学建筑工程学院反应环境压力反应环境压力常压(0.7 MPa)：湿式氧化、水直接液化、超临界湿式氧化等液相处理第第10页页5.1 热化学处理基本原
4、理安徽工业大学建筑工程学院反应温度域反应温度域高温(600)：焚烧、热解等低温(600)：湿式氧化、水直接液化、超临界湿式氧化等液相处理第第11页页5.1 热化学处理基本原理安徽工业大学建筑工程学院污泥预处理要污泥预处理要求求含水率92-96%：湿式氧化含水率75-85%：水相直接热化学液化含水率40-60%：焚烧、气化含水率10%：热解、有机溶剂直接热化学液化第第12页页5.1 热化学处理基本原理安徽工业大学建筑工程学院转化过程中污转化过程中污泥运动状态泥运动状态堆积态移动：气化等液态化悬浮：沸腾床焚烧等液态化流动：循环流化床焚烧等第第13页页5.2 污泥焚烧安徽工业大学建筑工程学院一、概述
5、 焚烧是一个惯用污泥最终处置方法，它可破坏全部有机质，杀死一切病原体，并最大程度地降低污泥体积。当污泥本身燃烧热值很高，或城市卫生要求高，或污泥有毒物质含量高，不能被利用时，可采取焚烧处理。焚烧是去除污泥中绝大部分毛细管水、吸附水和颗粒内部水方法。优点：优点：无菌、减量化快速 热能自持 产物具经济价值缺点：缺点：尾气二次污染 脱水成本高 地下水污染第第14页页5.2 污泥焚烧安徽工业大学建筑工程学院二、原理 焚烧是一定温度、气相充分有氧条件下，使污泥中有机质发生燃烧反应，反应结果使有机质转化为CO2、H2O、N2等对应气相物质，反应过程释放热量则维持反应温度条件，使处理过程连续进行。产物：产物
6、：炉渣（灰）和烟气。炉渣已无害化，但不挥发重金属会 影响环境；灰或烟气中若含挥发重金属则需安全处置第第15页页5.2 污泥焚烧安徽工业大学建筑工程学院第第16页页5.2 污泥焚烧安徽工业大学建筑工程学院第第17页页5.2 污泥焚烧安徽工业大学建筑工程学院污泥燃烧率 以污泥焚烧烟气中CO与CO2比值来界定 第第18页页5.2 污泥焚烧安徽工业大学建筑工程学院污泥低位热值(LCV)由上式看出，污泥自持燃烧决定原因是含水率，其自持燃烧最高限含水率为67.7%第第19页页5.2 污泥焚烧安徽工业大学建筑工程学院三、影响原因(1)污泥本身性质(2)含水率,挥发物含量；普通情况下含水率和挥发物含量之比13
7、00C），且灰分需保持溶化状态，所以其熔化炉需满足以上要求：1 焦炭床熔融炉：将待处理物、石灰、焦炭按百分比一起投入熔融炉中，并吹入含氧率高高温空气，利用焦炭燃烧热使进料物质在焦炭床内产生熔融反应，其出渣温度约在1300C。流动性好，冷却后可生成玻璃质炉渣第第89页页5.6 污泥熔融日本大阪80t/d焦炭床熔融炉污泥熔融流程第第90页页焦炭床熔融炉基本结构5.6 污泥熔融第第91页页5.6 污泥熔融2 表面熔化炉：系以燃烧机喷入重油直接在被熔融物表面加热，使其表面形成薄膜状之熔浆，再利用重力原理使炉渣自然流下。以此法处理每吨干灰约需200500公升之燃油，而为节约燃料，亦能够投入高热量之进料物质取代之。表面熔融炉之熔融温度约在1200 1300，在操作时可视需要加入矽石(二氧化矽)及硼酸以促进熔融发生。第第92页页5.6 污泥熔融优缺点：优缺点：1 污泥熔融技术因为其最终产物中重金属完全失去污泥熔融技术因为其最终产物中重金属完全失去 可溶出性，其安全性和可利用性优于其它热处理可溶出性，其安全性和可利用性优于其它热处理 工艺，因而日益受到人们重视。工艺，因而日益受到人们重视。2 但它尾气处理，高能耗、高成本、限制了它但它尾气处理，高能耗、高成本、限制了它 推广应用。推广应用。第第93页页第第94页页
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