슬러지 탄화의 기술적 분석 (열분해/열수 탄화) 및 혐기성 소화와의 통합

작성자: 케이트 첸
이메일: [email protected]
Date: Apr 18th, 2025

슬러지 탄화는 슬러지의 유기물을 안정적인 탄소가 풍부한 제품으로 변환하는 열 화학적 공정입니다. 포함됩니다 건조 탄화 (열분해) 그리고 습식 탄화 (열수 탄화, HTC) , 슬러지 감소, 해독 및 자원 복구를 목표로합니다.

원리
아래에서 수행 무산소 또는 저 산소 조건 고온 (250–800 ° C)에서, 열분해는 슬러지 유기물을 Biochar, Syngas (H주) (H₂, Ch₄, Co) 및 Tar로 분해합니다. 온도별 카테고리 :
- 저온 열분해 (250–350 ° C) : 간단한 장비, 낮은 투자, 높은 바이오 숯 칼로리 값.
- 중간 온도 열분해 (400–600 ° C) : 에너지 소비 및 제품 품질의 균형; 효과적인 중금속 고정.
- 고온 열분해 (600–800 ° C) : 성숙한 기술이지만 비용이 많이 듭니다. 소규모 응용 프로그램에 적합합니다.
프로세스 흐름
- 전처리 : 슬러지 두껍게 → 깊은 탈수 (수분 <60%) → 건조 (수분 <25%).
- 열분해 : 천연 가스 또는 신파 연소에 의해 가열 된 로터리 가마 또는 재킷 반응기.
- 제품 활용 : 토양 수정, 연료 또는 흡착제를위한 바이오 숯; Syngas는 에너지를 위해 재활용되었습니다.
장점
- 부피 감소> 90% .
- 친환경 : 다이옥신 형성을 억제하고; 중금속을 안정화시킵니다.
- 에너지 자급 자족 : Syngas는 에너지 수요의 50-80%를 충족합니다.
제한
- 고 에너지 소비 : 외부 연료가 필요합니다 (작동 비용 ≥200 cny/톤).
- 복잡한 장비 : 정확한 온도 및 거주 시간 제어가 필요합니다.

원칙
용도 아공절 물 (180–260 ° C, 2–10 MPa)는 가수 분해, 데카르 복실화 및 중합을 통해 슬러지 유기물을 하이드로 char로 전환합니다. 건조가 필요하지 않습니다.
프로세스 흐름
- 반응 : 슬러리는 몇 시간 동안 밀봉 된 반응기로 반응합니다.
- 제품 분리 : 하이드로 char 필터링; 혐기성 소화에 사용되는 액체 상 (유기산이 풍부).
장점
- 고음 슬러지를 처리합니다 직접 (≥80% 수분).
- 기능성 하이드로 차 : 토양/촉매 적용을위한 산소가 풍부한 표면 그룹.
- 낮은 에너지 사용 : 전처리 비용은 30-50% 감소하여 건조 방법.
제한
- 가혹한 조건 : 고압 원자로는 자본 비용을 증가시킵니다.
- 하이드로 차량 일 칼로리 값 (불분해 바이오 숯의 경우 15–20 mJ/kg 대 20–25 mJ/kg).

에너지 재료 통합
- 에너지 루프 : 바이오 가스 (60-70% ch₄) 연료 탄화; 탄화로부터의 잔류 열은 열 AD 시스템으로 재사용된다.
- 제품 시너지 : Biochar는 AD에서 미생물 활동을 향상시킨다; HTC 액체 상은 소화를위한 탄소를 보충합니다.
사례 연구
- 슬러지 음식 폐기물 공동 소화 : 혼합은 C/N 비율을 향상시켜 메탄 수율을 24-47%증가시킵니다. 바이오 숯은 농업에서 암모니아 배출량을 줄입니다.
- 산업 공생 : 오스트리아의 Strass WWTP는 슬러지/음식 폐기물 소화를 결합하여 식물 에너지의 70%에 대한 바이오 가스를 생성합니다. 농업에 사용되는 바이오 차.
이익
- 에너지 효율 : AD- 피분자 시스템은 80% 에너지 자급 자족을 달성하여 25,142kWh/100 톤 슬러지 대 소각을 줄입니다.
- 탄소 중립 : 결합 된 시스템은 온실 가스 배출량을 줄입니다 (30-50% CO₂ 감소); 바이오 숯 격리기 0.5–1.2 톤 CO₂ 등가/톤.

도전
- 비용 장벽 : 높은 운영 비용 (건조) 및 자본 비용 (습식).
- 표준화 : Biochar 안전은 GB/T 24600-2008과 같은 표준을 준수해야합니다.
혁신 경로
- 현명한 제어 : 열분해 매개 변수 (온도, 거주 시간)를 최적화하십시오.
- 하이브리드 시스템 : 더 높은 에너지 복구를 위해 HTC AD Syngas 발전을 통합합니다.