Phân tích kỹ thuật của cacbon hóa bùn (nhiệt phân/cacbon hóa thủy nhiệt) và tích hợp với tiêu hóa kỵ khí

. Tổng quan về quá trình cacbon hóa bùn

Hậu cacbon hóa bùn là một quá trình nhiệt hóa học chuyển đổi chất hữu cơ trong bùn thành các sản phẩm giàu carbon ổn định. Nó bao gồm Viễn tim khô (nhiệt phân) Và cacbon hóa ướt (cacbon hóa thủy nhiệt, HTC) , nhằm mục đích giảm bùn, giải độc và phục hồi tài nguyên.

. HOÀN TOÀN HOÀN TOÀN (Phân vùng): Nguyên tắc và tính năng

1. Nguyên tắc
   Tiến hành dưới Điều kiện anoxic hoặc oxy thấp Ở nhiệt độ cao (250 nhiệt800 ° C), nhiệt phân phân hủy chất hữu cơ bùn thành than sinh học, tổng hợp (H₂, CH₄, CO) và tar. Các loại theo nhiệt độ:

   • Nhiệt độ nhiệt độ thấp .
   • Phân vùng nhiệt độ trung bình (400 Hàng600 ° C): cân bằng mức tiêu thụ năng lượng và chất lượng sản phẩm; bất động kim loại nặng hiệu quả.
   • Phân vùng nhiệt độ cao (600 Hàng800 ° C): Công nghệ trưởng thành nhưng tốn kém; Thích hợp cho các ứng dụng quy mô nhỏ.

2. Dòng chảy quá trình

   • Tiền xử lý : Dầu dày → khử nước sâu (độ ẩm <60%) → sấy khô (độ ẩm <25%).
   • Phân vùng : Lò lò quay hoặc lò phản ứng áo khoác, được làm nóng bằng khí tự nhiên hoặc tổng hợp tổng hợp.
   • Sử dụng sản phẩm : Than sinh học để sửa đổi đất, nhiên liệu hoặc chất hấp phụ; Syngas tái chế cho năng lượng.

3. Thuận lợi

   • Giảm âm lượng> 90% .
   • Thân thiện với môi trường : Kìm hãm sự hình thành dioxin; ổn định kim loại nặng.
   • Năng lượng tự túc : Syngas đáp ứng 50 %80% nhu cầu năng lượng.

4. Giới hạn

   • Tiêu thụ năng lượng cao : Yêu cầu nhiên liệu bên ngoài (chi phí vận hành ≥200 cny/tấn).
   • Thiết bị phức tạp : Nhiệt độ chính xác và kiểm soát thời gian cư trú cần thiết.

. Cacbon hóa ướt (cacbon hóa thủy nhiệt, HTC): Nguyên tắc và tính năng

1. Nguyên tắc
   Sử dụng Nước cận lâm sàng . Không cần sấy khô.

2. Dòng chảy quá trình

   • Sự phản ứng lại : Slurry phản ứng trong một lò phản ứng kín trong nhiều giờ.
   • Tách sản phẩm : Hydroch được lọc; Pha lỏng (giàu axit hữu cơ) được sử dụng trong quá trình phân hủy kỵ khí.

3. Thuận lợi

   • Xử lý bùn có độ ẩm cao (≥80% độ ẩm) trực tiếp.
   • Hydrochar chức năng : Các nhóm bề mặt giàu oxy cho các ứng dụng đất/xúc tác.
   • Sử dụng năng lượng thấp hơn : Chi phí tiền xử lý giảm 30 %50% so với phương pháp khô.

4. Giới hạn

   • Điều kiện khắc nghiệt : Lò phản ứng áp suất cao làm tăng chi phí vốn.
   • Giá trị nhiệt lượng hydrochar thấp hơn .

. So sánh cacbon hóa khô và ướt

. Synergy với tiêu hóa kỵ khí (AD)

1. Tích hợp vật liệu năng lượng

   • Vòng lặp năng lượng : Biogas (60 Hàng70% Ch₄) nhiên liệu cacbon hóa; Nhiệt còn lại từ cacbon hóa được tái sử dụng để làm nóng các hệ thống AD.
   • Sản phẩm Synergy : Bioar tăng cường hoạt động của vi sinh vật trong AD; HTC chất lỏng bổ sung carbon cho tiêu hóa.

2. Nghiên cứu trường hợp

   • Sự đồng tiêu hóa chất thải thực phẩm bùn : Trộn cải thiện tỷ lệ C/N, tăng năng suất metan lên 24 Hàng47%; than sinh học làm giảm lượng khí thải amoniac trong nông nghiệp.
   • Symbiosis công nghiệp : Áo, Strass WWTP kết hợp tiêu hóa chất thải bùn/thực phẩm, tạo ra khí sinh học cho 70% năng lượng thực vật; Biochar được sử dụng trong nông nghiệp.

3. Những lợi ích

   • Hiệu quả năng lượng : Các hệ thống-cơ khí lực đạt được 80% năng lượng tự cung cấp, cắt giảm 25.142 kWh/100 tấn bùn so với thiêu hủy.
   • Tính trung lập carbon : Các hệ thống kết hợp làm giảm phát thải GHG (giảm 30% 50%); Trình cô lập than sinh học 0,5 Ném1.2 tấn tương đương/tấn.

. Những thách thức và hướng đi trong tương lai

1. Thách thức

   • Rào cản chi phí : Chi phí vận hành cao (khô) và chi phí vốn (ướt).
   • Tiêu chuẩn hóa : An toàn than sinh học phải tuân thủ các tiêu chuẩn như GB/T 24600-2008.

2. Con đường đổi mới

   • Kiểm soát thông minh : Tối ưu hóa các thông số nhiệt phân (nhiệt độ, thời gian cư trú).
   • Hệ thống lai : Tích hợp tạo năng lượng Syngas HTC AD để phục hồi năng lượng cao hơn.

Phân vùng khô phù hợp với việc giảm bùn quy mô lớn và thu hồi năng lượng, trong khi HTC vượt trội trong việc xử lý bùn có độ trễ cao. Tích hợp chúng với tiêu hóa kỵ khí tạo ra các hệ thống vật liệu năng lượng khép kín, chuyển đổi từ xử lý bùn sang tái tạo tài nguyên.