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污泥低温碳化技术在山西晋中第二污水处理厂的应用

正阳环境工程有限公司副总经理于洪江

一、什么是污泥碳化

将市政生化污泥中的细胞裂解，强制脱出污泥中水分，使污泥中碳含量比例大幅度提高的过程叫做污泥碳化。由于生化污泥中大量生物细胞的存在，采用机械方法将其中的水分脱出十分困难，若将其中的细胞破解，其中的固体物质和水分将很容易分离。脱水后的污泥碳化物含水量极小，发热值相对较高，孔隙率大，松散，黑色，与煤炭外观极为相似。

原始脱水污泥 碳化后污泥

日本在最初研究时，将这种处理技术称为“炭化”，示意处理后的生物质固体有如木炭一般。欧美等国在最初研究时，使用了“Carbonization”一词，译为“碳化”，后来日本的资料中也多采用“碳化”代替“炭化”。学术界将此项技术归为“热分解”或“裂解”，英文均为Pyrolysis。

二、污泥碳化发展的历史

早在上世纪80年代，美国、加拿大和日本的科学家就开始了污泥碳化的研究。1980年，加拿大曾经建设了一个每天可处理25吨污泥的碳化试验工厂；1986年，日本通产省开展了

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污泥碳化的研究；1978至1990年间，美国有许多关于污泥碳化的专利。上世纪90年代，美国、日本、澳大利亚等国相继研发出各种各样的污泥碳化装置。2000年以后日本的高温碳化技术和美国的低温碳化技术已经相继成熟。各种各样的生产性装置相继投入运行。2008年10月，美国Enertech公司在加州Rialto建设了日处理能力达到750吨脱水污泥的低温碳化厂。

中国在2000年以前目前还没有一个真正的污泥热分解试验装置。1996年，何品晶，顾国维，绍立明等人就曾经在《中国环境科学》杂志上介绍过污泥热分解技术。在这之后，武汉工业大学和上海同济大学均在试验室中进行过污泥热分解的试验。试验结果与目前国外几个厂家所得出的结论基本相同。

2005年，日本高温碳化技术开始在中国几个大城市宣传和推广，但由于当时污泥处置问题在各个城市中尚未得到高度重视，加之高温碳化设备价格高昂，技术推广在中国受阻。2012年初，采用日本高温碳化技术，日处理能力为10吨脱水污泥的生产线在武汉正式投产运行。

2006年，天津机电进出口有限公司开始了污泥低温碳化的研究。2009年3月，日处理能力为5吨脱水污泥的生产线通过了天津科学技术中心的鉴定。2010年，山西国际能源集团与天津机电成立了以推广污泥低温碳化技术为主要目标的正阳环境工程有限公司，天津机电以污泥低温碳化技术入股。山西国际能源自有污水处理厂9座，2010年6月，山西国际能源决定在其自有的晋中市第二污水处理厂内建设一座日处理脱水污泥100吨的污泥低温碳化车间，并得到山西省发改委的批准和部分资助。2011年8月，中国第一座采用污泥低温碳化技术的污泥处置工厂正式运行。2012年6月，该项目通过了山西省科技厅组织的技术鉴定。

三、晋中污泥低温碳化工程的成果

项目概况：

项目名称：

项目建设单位：工程规模：

项目地点：占地面积：开工日期：

晋中市城区污泥处置试点工程

山西正阳污水净化有限公司（国际能源全资控股）

100吨脱水污泥/天

山西省晋中市第二污水处理厂内

1500平方米（其中车间占地864平方米）

2010年12月

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完工日期： 2011年6月

投入运行： 2011年8月

经济指标：

项目概算： 3435万元

运行费： 109元/吨湿污泥其中：

煤电合计： 49元

药剂合计： 29元人工及管理：31元

技术指标：

进水污泥含水率：80%±5%碳化脱水后含水率：50%以下碳化物烘干后含水率：30%以下低位发热值

原始脱水污泥：1.74MJ/kg（415大卡/kg，一般400~500大卡/kg） 裂解脱水污泥：9.01MJ/kg（2152大卡/kg，一般2000~2200大卡/kg）裂解烘干污泥：12.16MJ/kg（2904大卡/kg，一般2500~3000大卡/kg）

碳化后污泥脱水裂解液指标（回流至污水处理厂反硝化段）：

BOD5： 8950mg/L

COD： 19200mg/L

TN： 1810mg/L

TP：199mg/L

其他指标：

臭气排放：合格烟气（硫）：合格烟气（颗粒）：合格

裂解污泥取样

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裂解污泥脱水后 裂解污泥烘干后四、项目建设中照片

建设中的场地 建成后的车间

换热设备安装中 除臭设备安装中

碳化料仓 污泥料仓和裂解液池

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加药设备 烘干机

脱水机 导热油泵

反应釜安装中 山西电视台的报导五、污泥低温碳化工艺原理

污泥低温碳化的原