王凯军：重大共性技术——热解在污水污泥处理方面的应用

时间： 2024-11-18 10:31

来源：未来新水务

作者：王凯军

外热式反应器以筒状为主，放大的受限因素是换热面积，要想将其单体规模放大，要么增加直径、要么增加轴长以增加污泥的接触面积。然而，直径过大会导致设备内的物料受热不充分，达不到气化温度要求；若增加轴长，高温又会使轴受热变形。而若采用多级形式，设备又会太高。因此，目前外热式反应器的最大单体规模仅有100吨，难以突破。

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解决方案

我们将反应器设计思路从外热式转向内热式。内热式反应器的单体规模由边长决定，且污泥发生热解是通过热解气燃烧辐射加热，因而矩形断面没有放大限制。

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综合以上思路，我们与日本开展了技术合作，通过开发内热式热解新设备，一举解决了多项问题：

· 污泥区温度400-500℃，气体区温度850-950℃，没有液体焦油产生；

· 污泥发生热解是通过热解气燃烧辐射加热，矩形断面没有放大限制。

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04热解产品的应用场景（以活性炭在污水处理中应用为例）

在清洁处理各类固体废物之外，热解技术更有其资源化属性：可将有机质变为清洁燃气；可用于稻壳、玉米秸秆等生物质的生物炭制备，以及活性炭的再生利用等领域。

热解产物之一——活性炭，链接着一个隐性广袤市场。近几年我国活性炭平均价格整体呈现上涨态势，每年有150—160亿吨产能，其中有60亿吨销往国外，单价约8000-10000元/吨。其中，活性炭50%以上用在环保市场。污水、饮用水、大气除臭等。因此，将热解用于生物质碳化以制备活性炭，有其天然优势。

利用热解，还可实现活性炭再生。比如，用于活性炭再生的多段炉工艺分为干燥、热解、活化三个阶段，通过多段再生工艺，原是危废属性的废弃活性炭可实现再生，并彻底解决衍生危废问题，每吨饱和活性炭吸附的有机物再生过程还可产生0.1吨蒸汽。

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活性炭在污水处理中也有着广泛应用空间。在水处理领域，至少有四大污种的处理工艺与活性炭密切相关：一是高浓度污水中难降解有机物的吸附；二是采用芬顿塔的中高浓度废水处理中，会产生大量化工废水污泥（危废），需要用热解技术来解决；三是投料活性污泥工艺中，需要在PACT生化池中投加活性炭，起到加强生化系统处理效果的作用；四是新兴污染物的处理，吸附其中的污染物。这四种工艺，衍生出很多应用场景，为热解工艺及其主要产品的应用打开了空间。

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如在环兴机械与清控公司合作的某个高盐高浓度废水（危废）处理项目中，废水来自染料化工企业，高盐、高COD，B/C比极低，污水的可生化性差，几乎无法采用传统物化和生化的方法，因此采用活性炭吸附的方法去除COD，活性炭可以在吸附后再生。目前，该项目中的活性炭再生系统处理量为30吨/天（以进料折干计），从最终效果来看，活性炭再生的炭损率控制在6.6%左右，低于设计要求（8%）。此外，如果不进行再生，使用后的活性炭将作为危废处理，仅危废处理费一项，该系统就节约了1.5亿/年。

在中低浓度难降解废水污泥处理方面也有着成功案例。在某个难降解染料行业废水处理系统中，剩余污泥及芬顿污泥脱水后，泥饼干化储存，该种污泥属于化工企业固体危险废物，采用回转窑工艺会带来结垢、腐蚀等问题。北京联合环境采用内热式热解工艺解决了该问题，污泥经过热解后形成了还原为单质铁、四氧化三铁等磁性物质，易分离和实现资源化，能够有效降低芬顿工艺成本。该工艺还在江苏、浙江多个危废污泥中得到了应用。

综合来看，对于固废行业来说，热解技术是覆盖多个细分领域的重大共性技术，具有清洁、资源化等诸多属性。尽管当前存在诸多误解、误读、误用，但其应用效果及潜能正在被不断验证，增强了我们对技术未来的信心。期待热解能够进一步突破现有局限，实现更广泛的产业化应用。

编辑：李丹