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污泥处理−水热工艺

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污泥的薄圆筒(粒状、碳化的污水污泥)

水热碳化、液化和气化

用于处理污泥的水热工艺(HTPs)在潮湿和无氧条件下采用升高的温度和压力。他们可以被用于两种不同的应用:

  • 污泥预处理前乐动时时彩,和
  • 有机碳大量转化为有用的可燃产品

水热预处理厌氧消化采用较低的操作温度和压力比转换过程。乐动时时彩乐动appb与用于碳转化的HTPs不同,它们的设计目的不是为了大幅降低有机碳含量。

用于有机碳转化的HTPs可分为三个主要区域的水压:温度相图,根据被瞄准的主要产品:

  • 水热碳化法(HTC),它倾向于将固相作为主要产品
  • 水热液化(HTL),有利于液相
  • 水热气化(HTG),促进气相产物。
热液过程和近似操作区域参照压力:温度水相图。(HTC:水热碳化,HTL:水热液化,HTG/SCWG:水热气化/超临界水气化。)资料来源:贾德水与废水咨询公司
热液过程和近似操作区域参照压力:温度水相图。(HTC:水热碳化,HTL:水热液化,HTG/SCWG:水热气化/超临界水气化。)
热液过程和近似操作区域参照压力:温度水相图。(HTC:水热碳化,HTL:水热液化,HTG/SCWG:水热气化/超临界水气化。) 资料来源:贾德水与废水咨询公司

热解在不同的温度和压力条件下,HTPs产生不同的产物相(即固、液、气)。然而,与热解不同的是,HTPs可以在高水分含量的饲料污泥中运行,通过高压的应用,水在水热处理过程中保持在液态。

HTC和HTG有时分别称为湿法烘烤超临界水气化(SCWG)。根据定义,烘烤是一个干法过程,而水热过程必须在热的、加压的水中进行,涉及包括水解在内的复杂的化学反应混合物。固体的性质烧焦最终产品因此在HTC和torrefaction之间有很大的不同;HTC的固态终端产品被称为碳氢化合物,以区别于生物炭由烘烤产生。

利用HTPs将污泥中的有机碳转化为有用的可燃物直接代表了一种相对较新的资源回收方法。目前很少有全规模运行的HTP工厂将污水污泥完全转化为有用的最终产品,尽管有示范/全规模HTC工厂是基于HTCycle和•®技术。这与上世纪90年代中期首次安装用于AD预处理的大量HTP装置和大量的焚化植物。

TerraNova®污水污泥超水热碳化技术

TerraNova®污水污泥超水热碳化技术图片来源:TerraNovaEnergy/YouTube

虽然在全球范围内安装的HTP污泥处理厂的全面实例数量有限,但该工艺已被广泛研究。实验室和中试规模的各种HTP类型的报告研究表明,用于污水污泥水热转化的操作参数值范围非常广泛。

HTP工艺操作参数值
过程 简写的。 临时,°C P最小值1、酒吧 研究时间 产品收率

1最小压力由压力:保持水在液体状态的温度关系决定。
2暴击表示最高温度超过临界温度,使水处于超临界状态。
3.催化HTG采用一种催化剂来促进所需氢产品的生产。

水热碳化 宏达电 200−300 16−88 0.5−8 h 45−98%收益率hydrochar
水热液化 HTL 250−400 41−暴击2 5.−30分钟 35−55%产率生物油
热液气化 高温凝胶 380−550 暴击2 0.25−2 h 16−50% H2
催化HTG3. CHTG公司 380−550 暴击2 0.25−2 h 30−75% H2

HTC主要将污泥转化为富含碳的物质碳氢化合物固体产品。该过程通常在180至300°C的温度下进行。在这个温度范围内,相应的压力为10−必须超过88巴,以确保水保持在液态,符合压力:温度水相图

反应时间在0.1到4h之间。温度、压力和时间的精确选择取决于饲料污泥的质量和目标产率和产品特性。

HTC技术

HTC技术来源:IPI AG / YouTube

处理温度T°K和时间t以秒为单位,有时组合并表示为严重系数f= 50t0.2e3500 /T.较高的严重因素有利于较高的碳氢化合物碳含量,从而提供更大的潜在能量在这一阶段。氢焦的结构也随温度变化而变化。

有几个小规模的HTC设备在运行中。该工艺已被用于将城市固体废物(MSW)转化为一种有用的氢焦产品。

最近,HTC的研究主要集中在从碳氢化合物中回收磷。磷可以通过加酸从该过程中回收,鼓励磷转移到水相,然后通过沉淀回收。一个例子是磷绿色德国公司Glatt,它可以从碳氢化合物中产生一种可用的颗粒状磷肥。

通过液化的水热转化通常在250-400°C和40 bar以上的压力下进行。该产品是一种高粘性液体(即生物油),用作纯化学品或柴油燃料的添加剂。

HTL已被广泛研究用于“更清洁”的生物质饲料,特别是用于微藻。可再生能源和资源的微藻技术是一个非常重要的学术研究领域。

用于污水污泥处理的HTL仍在很大程度上处于开发阶段。然而,一个1200万澳元的污水污泥注入HTL工厂(在撰写本文时)正在澳大利亚Yarwun建造中

HTG代表最高温度的HTP工艺,工作温度高达550°C左右。由于温度超过了水的临界点,这个过程有时被称为超临界水气化SCWG),类似于超临界水氧化它与HTG在相同的超临界区域运行,但由于氧化反应的放热性质,采用了稍高的温度。

HTG的主要产物是合成气含氢(H2)以一氧化碳(CO)为主要成分。在接近临界温度(高达500℃)时,通过添加金属、氢氧化物或活性炭等催化剂,合成气的形成显著增加。尽管有效,这些催化剂(尤其是碱金属盐)会导致结垢和腐蚀问题。产品的生成受温度和停留时间的影响。

确认

图像信用:布尔诺技术大学Juub Rayek

关于此页

“污泥处理− 《水热过程》作者西蒙·贾德

此页上次更新于2021年4月19日

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