Çamur karbonizasyonunun teknik analizi (piroliz/hidrotermal karbonizasyon) ve anaerobik sindirim ile entegrasyon

一. Çamur karbonizasyonuna genel bakış

Çamur karbonizasyonu, çamurdaki organik maddeyi kararlı karbon açısından zengin ürünlere dönüştüren termokimyasal bir süreçtir. İçerir kuru karbonizasyon (piroliz) Ve Islak karbonizasyon (hidrotermal karbonizasyon, HTC) , çamur azaltma, detoksifikasyon ve kaynak kurtarmayı amaçlamak.

二. Kuru karbonizasyon (piroliz): prensipler ve özellikler

1. İlkeler
   Altında yürütüldü Anoksik veya düşük oksijen koşulları Yüksek sıcaklıklarda (250-800 ° C), piroliz çamur organiklerini biyokömür, syngas (h₂, ch₄, co) ve katran haline getirir. Sıcaklığa Göre Kategoriler:

   • Düşük sıcaklık piroliz (250-350 ° C): Basit ekipman, düşük yatırım, yüksek biyokömür kalorifik değer.
   • Orta sıcaklık pirolizi (400-600 ° C): Enerji tüketimini ve ürün kalitesini dengeler; Etkili ağır metal immobilizasyonu.
   • Yüksek sıcaklık piroliz (600-800 ° C): Olgun teknoloji ancak maliyetli; Küçük ölçekli uygulamalar için uygundur.

2. İşlem akışı

   • Ön muamele : Çamur kalınlaşması → derin susuzlaştırma (nem <%60) → kurutma (nem <%25).
   • Piroliz : Doğal gaz veya syngas yanması ile ısıtılan döner fırın veya ceketli reaktör.
   • Ürün kullanımı : Toprak değişikliği, yakıt veya adsorban için biyokömür; Syngas enerji için geri dönüştürüldü.

3. Avantajlar

   • Hacim azaltma>% 90 .
   • Çevre dostu : Dioksin oluşumunu bastırır; Ağır metalleri stabilize eder.
   • Enerji kendi kendine yeterliliği : Syngas enerji talebinin% 50-80'ini karşılıyor.

4. Sınırlamalar

   • Yüksek enerji tüketimi : Harici yakıt gerektirir (işletme maliyeti ≥200 CNY/TON).
   • Karmaşık ekipman : Kesin sıcaklık ve kalış süresi kontrolü gerekli.

三. Islak karbonizasyon (hidrotermal karbonizasyon, htc): prensipler ve özellikler

1. İlkeler
   Kullanma subyritical su (180-260 ° C, 2-10 MPa) Hidroliz, dekarboksilasyon ve polimerizasyon yoluyla çamur organiklerini hidrochar'a dönüştürmek için. Kurutma gerekmez.

2. İşlem akışı

   • Tepki : Slurry saatlerce kapalı bir reaktöre reaksiyona girer.
   • Ürün ayrımı : Hidrochar filtrelenmiş; Anaerobik sindirimde kullanılan sıvı faz (organik asit bakımından zengin).

3. Avantajlar

   • Yüksek nemli çamurla işler (≥% 80 nem).
   • Fonksiyonel hidrokar : Toprak/katalitik uygulamalar için oksijen açısından zengin yüzey grupları.
   • Düşük Enerji Kullanımı : Kuru yöntemlere karşı ön tedavi maliyetleri% 30-50 azaldı.

4. Sınırlamalar

   • Zorlu koşullar : Yüksek basınç reaktörleri sermaye maliyetlerini artırır.
   • Düşük hidrochar kalorifik değer (Pirolitik biyokömür için 15-20 mJ/kg vs. 20-25 mJ/kg).

四. Kuru ve ıslak karbonizasyonun karşılaştırılması

五. Anaerobik sindirimle sinerji (AD)

1. Enerji malzemesi entegrasyonu

   • Enerji döngüsü : Biyogaz (% 60-70 CH₄) karbonizasyona neden olur; Karbonizasyondan kalma ısı, AD sistemlerini ısıtmak için yeniden kullanılır.
   • Ürün sinerjisi : Biochar AD'deki mikrobiyal aktiviteyi arttırır; HTC sıvı fazı sindirim için karbon takviye eder.

2. Vaka çalışmaları

   • Çamur gıda atığı eşi : Karıştırma C/N oranını iyileştirir, metan verimini%24-47 artırır; Biyokar, tarımdaki amonyak emisyonlarını azaltır.
   • Endüstriyel simbiyoz : Avusturya’nın Strass WWTP'si, bitki enerjisinin% 70'i için biyogaz üreterek çamur/gıda atığı sindirimini birleştirir; Çiftçilikte kullanılır.

3. Faydalar

   • Enerji verimliliği : AD-piroliz sistemleri% 80 enerji kendi kendine yeterliliğini elde ederek 25.142 kWh/100 ton çamur ve yakma ve yakma kesilir.
   • Karbon tarafsızlık : Birleştirilmiş sistemler sera gazı emisyonlarını azaltır (% 30-50 CO₂ azaltma); Biochar Sequesters 0.5-1.2 ton eşdeğer/ton.

六. Zorluklar ve gelecekteki talimatlar

1. Zorluklar

   • Maliyet engelleri : Yüksek işletme maliyetleri (kuru) ve sermaye maliyetleri (ıslak).
   • Standardizasyon : Biyokömür güvenliği GB/T 24600-2008 gibi standartlara uygun olmalıdır.

2. İnovasyon Yolları

   • Akıllı kontrol : Piroliz parametrelerini optimize edin (sıcaklık, kalma süresi).
   • Hibrit sistemler : Daha yüksek enerji geri kazanımı için HTC AD Syngas enerji üretimini entegre edin.

Kuru piroliz, büyük ölçekli çamur azaltma ve enerji geri kazanımına uygun, HTC yüksek nemli çamurun işlenmesinde mükemmeldir. Bunları anaerobik sindirimle entegre etmek, çamur yönetimini elden çıkararak kapalı döngü “enerji malzemesi” sistemleri oluşturur.