Lietteen hiilihavan (pyrolyysi/hydroterminen hibilaation) tekninen analyysi ja integraatio anaerobiseen ruuansulatukseen

一. Yleiskatsaus lietteen hiilihapotilasta

Lietteen hiilidioksidi on lämpökemiallinen prosessi, joka muuntaa lietteen orgaanisen aineen stabiiliksi hiilirikkaiksi tuotteiksi. Se sisältää Kuiva hibilization (pyrolyysi) ja Märkä hibilization (hydroterminen hibilization, HTC) , pyrkimys lietteen vähentämiseen, vieroitus- ja resurssien palautumiseen.

二. Kuiva hibilization (pyrolyysi): Periaatteet ja piirteet

1. Periaatteet
   Johdettu alle hapettomat tai vähähaksaiset olosuhteet Korkeissa lämpötiloissa (250–800 ° C) pyrolyysi hajottaa lietteen orgaaniset biocharit, syngasiksi (H₂, CH₄, CO) ja terva. Luokat lämpötilan mukaan:

   • Matalan lämpötilan pyrolyysi (250–350 ° C): Yksinkertaiset laitteet, matala investointi, korkea biokardinkoru.
   • Keskilämpötila pyrolyysi (400–600 ° C): tasapainottaa energiankulutusta ja tuotteen laatua; Tehokas raskasmetallin immobilisaatio.
   • Korkean lämpötilan pyrolyysi (600–800 ° C): kypsä tekniikka, mutta kallista; Sopii pienimuotoisiin sovelluksiin.

2. Prosessivirtaus

   • Esikäsittely : Lietteen sakeutuminen → Syvä vedenpoisto (kosteus <60%) → kuivuminen (kosteus <25%).
   • Pyrolyysi : Kiertouuni tai takkitietoinen reaktori, lämmitetty maakaasu- tai syntegien palamisella.
   • Tuotteen käyttö : Biokardin maaperän muutokselle, polttoaineelle tai adsorbentille; Syngast kierrätetään energiaa varten.

3. Edut

   • Volume vähentäminen> 90% .
   • Ympäristöystävällinen : Tukahduttaa dioksiinin muodostumisen; Vakauttaa raskasmetallit.
   • Energian omavaraisuus : Syngas vastaa 50–80% energian kysynnästä.

4. Rajoitukset

   • Korkea energiankulutus : Vaatii ulkoista polttoainetta (käyttökustannukset ≥200 cny/tonni).
   • Monimutkainen laite : Tarkka lämpötilan ja viipymisajan hallinta tarvitaan.

三. Märkä hibilizat

1. Periaatteet
   Käyttötarkoitukset subkriittinen vesi (180–260 ° C, 2–10 MPa) lietteen orgaanisten aineiden muuttamiseksi hydroahoksi hydrolyysin, dekarboksylaation ja polymeroinnin kautta. Kuivumista ei tarvita.

2. Prosessivirtaus

   • Reaktio : Lietteet reagoivat suljetussa reaktorissa tunteja.
   • Tuoteerottelu : Hydrochar suodatettu; Anaerobisessa ruuansulatuksessa käytetty nestefaasi (rikas orgaanisia happoja).

3. Edut

   • Käsittelee korkean kosteuden lietteitä (≥80% kosteus) suoraan.
   • Funktionaalinen vesivahti : Happirikkaat pintaryhmät maaperän/katalyyttisissä sovelluksissa.
   • Pienempi energian käyttö : Esikäsittelykustannukset vähenivät 30–50% vs. kuivilla menetelmillä.

4. Rajoitukset

   • Ankarat olosuhteet : Korkeapainireaktorit lisäävät pääomakustannuksia.
   • Alempi vesivahvistimen lämpöarvo (15–20 mj/kg vs. 20–25 mJ/kg pyrolyyttisen biokarin kohdalla).

四. Kuivan ja märän hibilisaation vertailu

五. Synergia anaerobisella ruuansulatuksella (AD)

1. Energiamateriaali integraatio

   • Energiansilmukka : Biokaasu (60–70% CH₄) polttaa hiilihappoa; Hiilihiilen jäännöslämpö käytetään uudelleen lämmön AD -järjestelmiin.
   • Tuotesynergia : Biochar parantaa mikrobiaktiivisuutta AD: ssä; HTC -nestefaasilisät hiili ruuansulatukseen.

2. Tapaustutkimukset

   • Lietteen ruokajäte : Sekoittaminen parantaa C/N -suhdetta, lisäämällä metaanisatoa 24–47%; Biocharia vähentää ammoniakkipäästöjä maataloudessa.
   • Teollisuussymbioosi : Itävallan strass WWTP yhdistää lietteen/ruokajätteen sulamisen, joka tuottaa biokaasua 70%: n kasvien energiasta; BioChar, jota käytetään viljelyssä.

3. Hyöty

   • Energiatehokkuus : AD-pyrolyysijärjestelmät saavuttavat 80%: n energian omavaraisuuden, leikkaamalla 25 142 kWh/100 tonnin lietteen verrattuna.
   • Hiilen neutraalisuus : Kytketyt järjestelmät vähentävät kasvihuonekaasupäästöjä (30–50%: n vähennys); Biokarin sekvesterit 0,5–1,2 tonnia ekvivalentti/tonni.

六. Haasteet ja tulevaisuuden suunnat

1. Haasteet

   • Kustannusesteet : Korkeat käyttökustannukset (kuiva) ja pääomakustannukset (märkä).
   • Standardisointi : Biocharin turvallisuuden on noudatettava standardeja, kuten GB/T 24600-2008.

2. Innovaatiopolut

   • Älykäs hallinta : Optimoi pyrolyysiparametrit (lämpötila, viipymisaika).
   • Hybridijärjestelmä : Integroi HTC AD Syngas -siirto korkeamman energian palautumisen saavuttamiseksi.

Kuiva pyrolyysi sopii suuren mittakaavan lietteen vähentämiseen ja energian palautumiseen, kun taas HTC on erinomainen prosessoinnissa korkean kosteuden lietteitä. Niiden integrointi anaerobiseen ruuansulatukseen luo suljetun silmukan ”energiamateriaalien” järjestelmiä, siirtämällä lietteen hallintaa hävittämisestä resurssien uudistamiseen.