Технический анализ карбонизации ила (пиролиз/гидротермальная карбонизация) и интеграция с анаэробным расщеплением

一. Обзор карбонизации ила

Карбонизация осадка-это термохимический процесс, который превращает органическое вещество в осадка в стабильные продукты, богатые углеродом. Это включает в себя сухая карбонизация (пиролиз) и Влажная карбонизация (гидротермальная карбонизация, HTC) , стремление к снижению ила, детоксикации и восстановлению ресурсов.

二. Сухая карбонизация (пиролиз): принципы и особенности

1. Принципы
   Проводится под аноксические или низкоохидовые условия При высоких температурах (250–800 ° C) пиролиз разлагает органику осадка на биочар, синтез -синтез (H₂, CH₄, CO) и смолу. Категории по температуре:

   • Низкотемпературный пиролиз (250–350 ° C): простое оборудование, низкие инвестиции, высокая калорий биора.
   • Средний температурный пиролиз (400–600 ° C): уравновешивает потребление энергии и качество продукта; Эффективная иммобилизация тяжелых металлов.
   • Высокотемпературный пиролиз (600–800 ° C): зрелая технология, но дорогостоящая; Подходит для мелких применений.

2. Процесс поток

   • Предварительная обработка : Утолщение осадка → глубокое обезвоживание (влажность <60%) → сушка (влага <25%).
   • Пиролиз : Роторная печь или реактор с рубашкой, нагретый при природном газе или синтез -сжигании.
   • Использование продукта : Биочар для поправки к почве, топлива или адсорбента; Синдеоризован для энергии.

3. Преимущества

   • Уменьшение объема> 90% .
   • Экологически чистый : Подавляет образование диоксина; стабилизирует тяжелые металлы.
   • Энергетическая самодостаточность : Syngas соответствует 50–80% спроса на энергию.

4. Ограничения

   • Высокое потребление энергии : Требуется внешнее топливо (эксплуатационная стоимость ≥200 CNY/тонна).
   • Сложное оборудование : Точная температура и контроль времени пребывания необходим.

三. Влажная карбонизация (гидротермальная карбонизация, HTC): принципы и особенности

1. Принципы
   Использование подкритическая вода (180–260 ° C, 2–10 МПа) для преобразования органики осадка в гидрогар посредством гидролиза, декарбоксилирования и полимеризации. Не требуется сушка.

2. Процесс поток

   • Реакция : Славка реагирует в герметичном реакторе в течение нескольких часов.
   • Разделение продукта : Гидроэлектростанция фильтрована; Жидкая фаза (богатая органические кислоты), используемая в анаэробном пищеварении.

3. Преимущества

   • Обрабатывает ил с высокой властью (≥80% влага) напрямую.
   • Функциональный гидрохар : Богатые кислородом поверхностные группы для почвы/каталитических применений.
   • Более низкое использование энергии : Затраты на предварительную обработку снизились на 30–50% по сравнению с сухими методами.

4. Ограничения

   • Резкие условия : Реакторы высокого давления увеличивают капитальные затраты.
   • Более низкая калорий гидроэнергетика (15–20 мДж/кг против 20–25 мДж/кг для пиролитического биочара).

四. Сравнение сухой и влажной карбонизации

五. Синергия с анаэробным пищеварением (AD)

1. Энергетическая интеграция

   • Энергетическая петля : Биогаз (60–70% CH₄) подпитывает карбонизацию; Остаточное тепло от карбонизации повторно используется для нагрева систем рекламы.
   • Продукт синергия : Biochar усиливает микробную активность в AD; Жидкая фаза HTC добавляет углерод для пищеварения.

2. Тематические исследования

   • Столкция пищевых отходов : Смешивание улучшает отношение C/N, увеличивая выход метана на 24–47%; Биочар уменьшает выбросы аммиака в сельском хозяйстве.
   • Промышленный симбиоз : Австрия Strass WWTP сочетает в себе расщепление ила/пищевых отходов, генерируя биогаз для 70% энергии растений; Биочар используется в сельском хозяйстве.

3. Преимущества

   • Энергоэффективность : Ад-пиролизисные системы достигают 80% энергетической самодостаточности, сокращая 25 142 кВтч/100 тонн в зависимости от сжигания.
   • Углеродный нейтралитет : Связанные системы сокращают выбросы парниковых газов (сокращение Co₂ на 30–50%); Биочар секвестры 0,5–1,2 тонны Co₂-эквивалент/тонна.

六. Проблемы и будущие направления

1. Проблемы

   • Барьерные барьеры : Высокие эксплуатационные расходы (сухой) и капитальные затраты (влажные).
   • Стандартизация : Безопасность биочара должна соответствовать таким стандартам, как GB/T 24600-2008.

2. Инновационные пути

   • Умный контроль : Оптимизировать параметры пиролиза (температура, время пребывания).
   • Гибридные системы : Интегрировать HTC AD Syngas Выработка электроэнергии для более высокого восстановления энергии.

Сухой пиролиз подходит для крупномасштабного уменьшения ила и энергии, в то время как HTC превосходит в обработке осадка с высокой степенью устючивания. Интеграция их с помощью анаэробного расщепления создает системы «энергетического материала с замкнутым контуром, сдвигая управление илом с утилизации к регенерации ресурсов.