污泥碳化处理技术介绍与展望》中节能博实 湖北 环境工程技术 公司罗
污泥内热式炭化技术探讨
污泥内热式炭化技术探讨污泥内热式炭化技术是一种通过高温处理污泥，将有机物质转化为炭质产物的技术。
随着环境问题日益严重，污泥处理成为了一个重要议题。
而污泥内热式炭化技术正是针对污泥处理而提出的一种新型技术，具有高效、低排放、资源化利用的特点，受到了广泛关注。
本文将对污泥内热式炭化技术进行探讨，分析其工艺原理、优势及应用前景。
一、污泥内热式炭化技术的工艺原理污泥内热式炭化技术是指将污泥进行高温处理，通过热解和气化过程，将污泥中的有机物质转化成炭质物质的一种技术。
其主要工艺流程包括预处理、干燥、炭化和降温等环节。
污泥需要进行预处理，包括除水、除杂质等工序，以减少后续处理工艺的能耗。
随后，对污泥进行干燥处理，使其含水率降至一定程度，以利于后续热解和气化过程的进行。
然后，将干燥后的污泥送入炭化炉内，进行高温热解和气化处理，这一过程中会释放出大量的有机气体和热能，而污泥中的有机物质则被转化为炭质产物。
在炭化过程结束后，需要对产生的炭质物质进行降温处理，以降低其温度，使其能够安全地进行后续的储存和运输。
二、污泥内热式炭化技术的优势污泥内热式炭化技术相较于传统的污泥处理技术，具有诸多优势。
1.资源化利用污泥内热式炭化技术能够将污泥中的有机物质转化为炭质产物，实现了对污泥资源的有效利用。
这些炭质产物可以作为生物质能源利用，用于发电、供暖等方面，实现了资源的再利用，减少了对传统能源的消耗。
2.减量化处理污泥经过内热式炭化处理后，其体积会大大减小，而且产生的炭质产物具有较高的稳定性和安全性，可以减少对垃圾填埋场的占用，减轻了环境压力。
3.减少污染物排放在污泥内热式炭化技术的过程中，通过高温处理还可以有效地分解有机物质，降解污泥中的重金属、有机污染物等，减少了对环境的二次污染。
4.降低能耗在整个炭化过程中，可以通过循环利用热能、进行余热回收等技术手段，使能耗得到有效降低，提高了能源利用效率。
5.多产物综合利用除了产生炭质物质外，污泥内热式炭化技术还可以产生一定量的燃气、液体产物等，这些产物可以用于能源利用、化工原料生产等多个领域，实现了资源的综合利用。
污水处理厂污泥处置方式 污泥干化炭化技术介绍
污水处理厂污泥处置方式污泥干化炭化技术介绍2020年4月14日随着国家对污泥含水率要求的提升，如《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》GBT23486-2009，要求含水率<40%；《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质》CJT-2007，要求作覆盖材料含水率<45%，普通污泥脱水至80%已经不满足要求。
污泥干化是在污泥脱水后，利用热能进一步减少污泥含水率的方法。
通过干化处理后，污泥的含水率可降至10%～40%，可以有效减少污泥体积。
无论是工业污泥还是市政污泥，其处理的一个可行性目的就是可以作为原料返回到工艺中。
目前国家出台了多项政策，鼓励污泥减量化、稳定化、无害化、资源化。
降低污泥含水率是减量化的途径，这也是污泥资源化利用的前提，因而污泥干化技术在国内大力推广。
污泥炭化技术是将污泥在炭化机中进行无氧或微氧的条件下的“干溜”，使污泥中的水分蒸发出来，同时又地保留了污泥中的碳值过程。
污泥中的有机物被炭化，炭化后的污泥性质类似于活性炭，可以广泛用于吸附除臭脱水等用途。
而且炭化后的污泥体积小，污泥中无有毒气体等，不会造成二次污染。
所以污泥炭化是一种既不会损坏环境又能资源回用的经济型处理技术。
污泥炭化技术不仅能有效处理污泥，还能将其制成具有高附加值的活性炭，实现了废弃物的资源化处置！污泥干化处理的特点：1污泥显著减容，体积可减少4-5 倍；2形成颗粒或粉状稳定产品，污泥性状大大改善；3无臭且无病原体，减轻了污泥有关的负面效应，使处理后的污泥更易被接受；4 具有多种用途，如作肥料、土壤改良剂、替代能源等。
所以无论填埋、焚烧、农业利用还是热能利用，污泥干化都是重要的第一步，若将污泥继续进行碳化处理，可进一步减容，同时可将污泥资源化。
经过碳化后的污泥有以下几点优势：1 经碳化后进一步减容，产品质轻，比表而积大；2碳化污泥热值比干燥后的污泥热值高，可作燃料使用；3碳化产物无害，不产生二噁英等有毒物质，环境负面效应基本为零；4碳化物用途广，可作除臭剂、土壤改良剂等。
污泥炭化处理2
污泥碳化处理技术原理
3. 污泥碳化处理技术
污泥碳化处理技术
Sludge carbonization technology
污泥炭化技术是将污泥在炭化机中进行无氧或微氧的条件下的“干 溜”，使污泥中的水分蒸发出来，同时又最大限度地保留了污泥中 的碳值过程。污泥中的有机物被炭化，炭化后的污泥性质类似于活 性碳，可以广泛用于吸附除臭脱水等用途。而且炭化后的污泥体积 小，污泥中无有毒气体等，不会造成二次污染。
Sludge carbonization technology
随着中国社会经济和城市化的发展，城市污水的产生及其数量在不断 增长。根据有关预测，我国城市污水量在未来二十年还会有较大增长， 2010年污水排放量将达到440亿立方米/d；2020年污水排放量达到536亿立 方米/d。
污泥是污水处理后的附属品、是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗 粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。污泥量通常占污水量的0.3%～ 0.5%（体积）或者约为污水处理量的1%～2%（质量），如果属于深度处理， 污泥量会增加0.5～1倍。污水处理效率的提高，必然导致污泥数量的增加。 目前我国污水处理量和处理率虽然不高（4.5%），但城市污水处理厂每年 排放干污泥大约30万吨[3]，而且还以每年大约10%的速度增长。
回收系统
燃烧系统
自控系统
4. 污泥碳化应用实例
有机化肥：
传统的污泥好氧发酵由于占地面 积大、周期长、易产生臭气、厌氧消 化过程中大约只有一半的有机物转化 为甲烷气体，产气率，能源回收率低 而逐渐的被一些新工艺取代。该工艺 直接将生污泥转化为干化污泥，辅料 一次混拌配料，再经过特制的螺杆挤 压造粒机造粒。肥料的比表面积增大， 这样就能保证均匀的烘干效果，烘干 效率也大大提高；最后投入烘干机烘 干，经过筛分，可立即将污泥快速制 成颗粒燃烧（或有机复合肥）。
污泥内热式炭化技术探讨
污泥内热式炭化技术探讨污泥内热式炭化技术是一种将污泥通过内热加热的方式进行炭化处理的技术。
该技术主要通过控制污泥的加热过程，使其在高温环境下分解产生的气体能够得到有效的利用，从而达到减少污泥量和资源化利用的目的。
本文将探讨污泥内热式炭化技术的原理、工艺流程以及应用前景。
污泥内热式炭化技术的工艺流程主要包括预处理、热解、冷却、气体分离和炭质化处理等几个环节。
首先对污泥进行预处理，如去除杂质，减少水分含量等。
然后将预处理后的污泥投入到炭化设备中，进行热解反应。
在热解过程中，污泥中的有机物质开始分解，产生大量的气体和炭质物。
利用内热式炭化技术的特点，将热解过程中产生的高温气体和部分余热循环利用。
经过热解后，产生的气体和炭质物需要进行冷却和分离处理。
冷却过程主要是降低气体温度，使其能够进一步净化和利用。
气体分离过程则是通过不同的分离设备，将气体中的有用成分如甲烷、一氧化碳等分离出来。
而炭质物则需要经过进一步处理，如破碎、分级等步骤，以获得高品质的炭质产品。
污泥内热式炭化技术具有诸多优点。
该技术能够实现污泥的资源化利用，将污泥中的有机物质转化为高附加值的炭质产品。
该技术具有高热效率和低能耗的特点。
通过循环利用热能和余热，可以有效减少能源的消耗。
该技术还可以对污泥中的有毒有害物质进行处理和稳定，减少其对环境和人体的危害。
污泥内热式炭化技术在实际应用中具有广阔的前景。
该技术可以广泛应用于城市污水处理厂和工业废水处理厂等污水处理领域。
通过将污泥炭化处理，可以减少污泥的体积和负荷，达到节约土地、保护环境等目的。
该技术还可以应用于有机固体废弃物的处理和利用。
通过炭化处理，可以将有机固体废弃物转化为有用的炭质产品，如生物质炭、活性炭等，从而实现资源化利用。
污泥内热式炭化技术是一种将污泥进行炭化处理的有效方法。
通过控制热解过程和循环利用热能，能够高效地减少污泥量和资源化利用。
该技术在污水处理和固体废弃物处理等领域具有广阔的应用前景，有助于实现资源的循环利用和环境的可持续发展。
污泥内热式炭化技术探讨
污泥内热式炭化技术探讨污泥内热式炭化技术是一种通过高温处理污泥，将其转化为资源的技术。
该技术可以有效去除污泥中的有机物和重金属，减少其体积和污染物含量。
污泥内热式炭化技术的炭化过程是在相对封闭的高温环境下进行的。
将污泥放入密闭式的炭化设备中，然后通过加热，使污泥中的水分和挥发性有机物蒸发。
随后，在高温条件下，污泥中的有机物发生裂解和重排，生成固体炭质产物。
污泥内热式炭化技术的主要优点是能够将污泥中的有机物转化为固体炭质产物，使其具有较高的热值和稳定性。
这样既能减少对土壤的二次污染，又能通过燃烧或其他方式利用炭质产物，并获得能源或其他价值。
该技术还可以有效去除污泥中的重金属等有害物质，因为重金属主要以烟气、炉渣等形式存在于产物中。
污泥内热式炭化技术也存在一些挑战和问题。
炭化设备的投资和运行成本较高，需要消耗大量能源。
炭化过程中产生的烟气含有有机物和颗粒物等污染物，需要进行处理和排放控制。
炭化设备的稳定运行和产物质量的控制也是技术难题。
炭化过程中，污泥中的一部分有机物会被还原为甲烷等温室气体，对环境产生影响。
为了克服上述问题，可以采取以下措施。
可以提高设备的热效率，降低能源消耗。
可以引入烟气处理设备，对排放的烟气进行处理和净化。
还可以通过改变炭化温度、时间等参数，控制产物的质量和有机物的转化率。
可以采取措施收集和利用产生的温室气体，减少对环境的影响。
污泥内热式炭化技术在处理污泥和资源化利用方面具有潜在的优势和应用前景。
还需要进一步研究和改进，以提高技术的经济性和环境友好性。
中节能博实：以优势资源化技术建污泥碳化示范工程
过鄂 州 市环保 局 组织 的竣 工 环境 保护 验 收 。
鄂 州 污 泥 碳 化 项 目碳 化 车 间全 景
５ ８ 水工业市场 ２ ０ １ ７ 年第 １ － ２ 期
一Ｓ Ｐ Ｅ Ｃ Ｉ Ａ Ｌ Ｔ Ｏ Ｐ Ｉ Ｃ Ｊ 专题
中节 能博实 ： 以优势 资源化 技术建 污泥碳化示范工
获奖单位 ：中节能博实 （ 湖北）环境工程 技术股份有限公司 获奖名称 ： ” 工程实践典范奖
获 奖理 由 ： 环 境 工 程 技 术 股 公司 （ 简称 “ 中节 能博 实 ” ） 隶 属 于 中国 节 集 团公 司 ，公 司 以环 境 保 护 和能 源 工 程 为 向 ，是 从 事 科 研 、咨 询 、工 艺 设 计 、设 备 系统 调 试 、Ｅ Ｐ Ｃ和 运 营 管 理 的专 业 化 公 司
× Ｉ 『 环 境 尤 危 害 （ ３ ） 兀 害化 ：污 泥 经碳 化 处 理 后 ， 于其 牛 物 、化 学 性 稳 定 ，成 为 无 害 的产 物 同
ｌ ｆ １ ｆ ，
处 过 程 ｌ ｆ ］ ，采 用 ＿ ｒ 有 效 的技 术 措 施 ，能
安 全 地 分 解 可 能存 存 的二 噫 英 ，（ ４ ） 资 源 化 ：污 碳 化 过 程产 牛 的气 体 具 有 很 高 的能 量 价 值 ，可
年 ５月 完 成 系统 的工 艺 调试 ，２ ０ １ ５年 ９月 投 入试
运行 。该工程是 国内第一个商业化运营的污泥碳 化 工 程 。２ ０ １ ６年 ３月 ２ １日 ，鄂 州 市 环 保 局 《 关 于 洋澜 湖 综 合 治 理 项 目污 泥 处 理 处 置 工 程 竣 工 竣
【泥客庄主】污泥高速碳化工艺的热能能耗浅析
污泥高速碳化工艺的热能能耗浅析首次听说“污泥碳化”、“污泥熔融”已经是好几年前的事情了，技术来源都是日本。
那时从直觉上判断，这类高温处理技术无论如何先要跨越干化的门槛，其处理能耗一定会很高，因此也就未加深究。
最近一年来，随着越来越多的国内外厂家逐鹿中原，污泥碳化这个词也开始热起来，并已有了应用实例。
现在是时候对它做一番了解和研究了。
一、原理其实，这是对有机废弃物进行热分解处理的一类工艺。
根据制程过程以及产品特征，这类工艺可能有不同的名称，如碳化、炭化、热解、裂解、干馏、焦化、气化、热裂、热裂解、高温裂解等。
不管这些名称是多么不一样，其基本原理都是在可控条件下使有机质受热分解，工艺所具有的共同特征可以总结为三句话：1、高温：在高温作用下，部分有机质发生解聚，形成可燃气体；2、低氧：在高温处理过程中，通过限制供氧量，实现有限燃烧；3、低水分：废弃物（如污泥）应首先降低水分（前置干燥），才能进行热解处理；这种有机质的热分解过程在原理上与工业炼焦有极端相似之处。
炼焦反应分为以下几个阶段：(1)干燥和预热（20-200度）：析出水分；(2)开始热分解（200-350度）：产生化合水、二氧化碳、一氧化碳、甲烷等气体和少量焦油蒸气和液体；(3)胶质体产生和固化（350-500度）：产生焦油和沥青等液体，呈胶质状态；伴随聚缩和合成反应，析出挥发物，形成固体物质和半焦；(4)半焦收缩和焦炭形成（500-950度）：产生大量挥发物，主要是氢气和甲烷，继续析出氢气焦质逐渐变硬；炼焦以获得焦炭（固体部分）和煤化工产品（来自气体的进一步提纯处理）为目标，这一点与废弃物的处理是有很大不同的。
污泥热解也产生固体和气体两部分，当强调固体是具有热值的产品时，可能会以“碳化”、“炭化”称之。
当强调污泥热解的气体作为产品时（用于燃气轮机），可能会以“气化”称之。
作为一种废弃物处理工艺，热解所产生的气体均是被燃烧掉的，作为整个热解系统能量来源的一部分，以降低对外来补充能源的需求。
污泥炭化处理技术综述
（1）破坏污泥细胞,释放细胞内水分— ——基于对污泥细胞结
79
《资源节约与环保》 2019 年第 1 期
构和水分布的原理[13]。 （2）热作用下有机物水解,破坏胶体结构— ——基于对污泥胶
（3）低温炭化。炭化温度约为 315℃，需要加压约 6~8Mpa，炭 化前无需干化。污泥经过炭化含水率 50％以下，呈液态，经干化造 粒后可作为低级燃料使用。该技术通过加温加压使得污泥中的生 物质全部裂解，实现了污泥的稳定化[7]。污泥炭化过程中保留了绝 大部分污泥中热值，为裂解后的能源再利用创造了条件[14]。
《资源节约与环保》 2019 年第 1 期
DOI:10.16317/ki.12-1377/x.2019.01.062
污泥炭化处理技术综述
刘佩垚 1,2 赵 俊 1 田 伟 1 朱准平 3 （1 中联西北工程设计研究院有限公司 陕西西安 710082 2 南昌航空大学材料科学与工程学院 江西南昌
1 污泥处理
1.1 污泥处理技术 传统的污泥处理方法主要包括填埋、堆肥、焚烧和干化。由
于污泥填埋会对地下水造成很大影响，2005 年欧洲开始完全禁 止填埋。而运用堆肥方式处置污泥占地面积大，有害物污染扩散 快，处理时间长，对周围环境产生臭气影响，堆肥后产生的有机 肥仍不能达到无害的目的，重金属也无法获得有效控制。焚烧方
3 青岛博迈斯环保技术有限公司 山东青岛 266071）
330063
摘 要：随着我国近年来污泥产量的迅速增加，污泥 炭化技术逐渐步入了公众的视线。 污泥炭化技术可以实 现污泥处理的稳定化、无害化、减量化、资源化，是目前污 泥处理的新技术。 本文主要介绍了污泥炭化技术的几种 类型、主要原理及其优势。 综述了目前国内外污泥处理研 究进展。 归纳污泥生成的再生碳二次利用方向，最后提出 了该项技术的研究展望。
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国家十二五水专项
外热回转间接式污泥碳化集成技术—工艺流程
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3
汤逊湖污泥碳化项目
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日本污泥碳化处理现状
NO 技术特点
项目
处理量 起始日期 主要利用途径
鹤岗市净化中心 4.8t/d 2002年
1
螺旋碳化
炉
双叶地方广域市
町圈组合
20t/d
2003年
2
造粒干燥 +碳化
静冈县富士市 西部净化中心
3.24t/d
2000年
东部净化中心 4.8t/d 2000年
3
碳化污泥
干馏气体 碳化产品
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污泥碳化技术特点
減少污泥体积和重量明显， 特别适应于中国污泥热值低、 无机物含量高的特点
在污泥干化过程中有效地 利用了干馏气体的燃烧热， 节约能源
工艺过程包含了稳定去除 可能存在的二噁英的技术 措施；温室气体排放少
技术应用 适用性
污泥碳化物有着包括土壤 改良在内的多种用途，重 金属能被很好固化
基础研究工作：（与华中科大煤燃烧国家重 点实验室合作）
城市污水处理厂污泥调查：成分、热值、VOC等 污泥干燥、燃烧过程研究：干燥过程中水分析出、 挥发份析出规律等 污泥干燥传热过程研究 污泥干燥过程中颗粒、粉尘形成研究 污泥干燥过程安全性研究 污泥碳化技术和碳化产品安全性研究
污泥及其碳化产品浸出毒性及典型痕量元素赋存形 态研究
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公司拥有的污泥碳化技术专利
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国家污泥处理处置建设标准
根据住房和城乡建设部《2009年工程项目建设标准和项目评 价方法与参数编制项目计划》（建标函【2009】320号），并受 国家发展与改革委员会委托，国家投资项目评审中心承担《城市 污水处理厂污泥处理处置项目建设标准》的编制工作，其中热干 化部分由协编单位中国市政工程中南设计研究总院组织编写。
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2
博实连续高速污泥碳化 技术引进和研发
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技术引进-与巴工业签订《碳化技术转让协议》
日本巴工业株式会社是日本最早研发污泥碳化 技术的公司之一，也是第一个工业化污泥碳化装 置的提供商，该公司研发的连续高速污泥碳化技 术污泥处置技术已成为一种运行稳定、可靠的污 泥处置技术，成为了污泥处置的最佳解决方案之 一。
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碳化反应示意图
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污泥碳化示意图：
100%
水分 （80%）
水分蒸发
可燃分 灰分
脱水污泥
水分 可燃分
灰分
干燥污泥
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水分蒸发 灰分
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污泥碳化技术
中节能博实（湖北）环境工程技术有限公司 聚合点滴 创生无限 Going Green, Investing Green 2015年11月
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1
污泥碳化技术
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控制室 气化间 瓶组间
主车间
污泥泵间
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?350
尾气处理部分
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汤逊湖污泥碳化示范工程照片
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日本碳化技术发展
日本为什么选择碳化技术？
污泥焚烧存在二噁英污染隐患； 温室气体减排需求； 污泥处理处置的资源化利用。
上世纪60 年代以前
• 自然干化 • 填埋
60年代
• 厌氧消化 • 脱水 • 垃圾场填埋
70年代
• 肥料
80年代
• 焚烧
90年代
• 碳化
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处理量 起始日期 主要利用途径
4
干化碳化装 置一体+外 热回转窑
K社（兵库县高 砂市）
36t/d
2000年
内筒干燥造
K社
5 粒+外筒碳
化
K社
4.8t/d 1998年 4.32t/d 2003年
调湿材 土壤改良材料
内热回转窑、 6 碳化物返混 安田净化中心
（小规模）
4.8t/d
2003年
吸水性陶管
7 外热回转窑 须走净化中心 13.44t/d 2003年
碳化活化 一体
云出川左岸 净化中心
4.8t/d 1999年
西部水质 管理中心
4.32t/d 2003年
共同研究/肥料 覆土、
土壤改良材料
DXN’s 吸附材料
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日本污泥碳化处理现状
NO 技术特点
项目
50t/d*1
大阪市平野下水 处理厂
150t/d*1
横滨南部污泥中 心
150t/d*1
9
流化床碳 化炉
爱知县衣浦东部流 域
100t/d*1
10
荒川右岸終末处理 厂
100t/d*2
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2012年 2013年 2014年
在建 2014年
融雪剂
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日本污泥碳化处理现状
NO 技术特点
项目
处理量 运行时间 主要利用途径
东京都东部污泥 100t/d*3 2008年
广岛市西部水资 源再生中心
50t/d*2
8
回转窑炭 化炉+燃
料化
熊本市南部浄化 处理厂
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项目概况
建设地点：武汉市汤逊湖污水处理厂 项目业主：中节能博实 资金来源：湖北省环保专项资金+企业自筹 核心技术：连续高速污泥碳化工艺 处理规模：10吨（80%脱水污泥）/天 占地面积：350m2 工程造价：750万人民币 项目设计：中节能博实 主要设备：中国制造
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工艺流程图
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工程占地面积约350㎡（其中室内面积230㎡、室外面积120㎡），电机总 功率为82kw。总投资约750万元人民币。
经国家投资项目评审中心考察，中节能博实公司作为该标准的 参编单位承担了标准“第3章 热干化主体工程和设备”中“污泥碳 化工艺”和“第4.5节 臭气处理”的编写工作。
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国家十二五水专项
针对我国城市污泥处理处置技术装备滞后，产业化水平低、国际竞 争力差等现状，以上海城市污染控制工程研究中心有限公司为课题责任 单位，中节能博实公司等15家参与单位共同向住房城乡建设部水专项办 申报了《水体污染控制与治理科技重大专项——城市污水处理厂污泥处 理处置技术装备产业化》（课题编号： 2013ZX07315-002 ）。
2008年12月，中节能博实（湖北）环境工程技 术有限公司与日本巴工业株式会社签订了《技术 转让协议》。
2009年6月，完成技术转移过程及人员培训。
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技术研发
准备工作：
污泥处置技术现状调查 污泥处置现状调查 技术线路确定 各子项工作计划 武汉市污泥特征特性调查
电厂燃料 电厂燃料 电厂燃料 电厂燃料 电厂燃料 电厂燃料
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韩国污泥碳化处理项目
NO
项目
处理量 运行时间
主要利用途径
1
金海市
100t/d*1 2008年
2
保宁市
20t/d*1
2009年
电厂燃料
土壤改良
3
天安市
75t/d*2
2011年
制钢用保温材
4
宜宁市
15t/d*1
2011年
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