污水处理设备产生的污泥使用直接热化学液化技术

         污水处理设备产生的污泥如何处理？有很多方法，直接热化学液化技术是其中的一种。
 

         污泥直接热化学液化技术的源头可以追溯到1913年德国人F.Bergius进行的高温高压(400-450℃，20 MPa)加氢，从煤或煤焦油得到液体燃料的实验。这项技术后来称作煤的直接液化技术。鉴于污泥低温热解制油需要对脱水污泥进行干燥处理而需要很大的能量以及相应的投资，美国、英国、日本对污泥直接热化学液化法研究较多。此法是将经过机械脱水的污泥（含水率约为70%-80%），在N2环境下在250~340℃加压热水中，并以碳酸钠作为催化剂，污泥中有近50%的有机物能通过加水分解、缩合、脱氢、环化等一系列反应转化为低分子油状物，得到的重油产物用萃取剂进行分离收集。重油产品的组成和性质取决于催化剂的装填与反应温度。反应过程可得到热值约为33 MJ/kg的液体燃料，收率可达500-/0左右（以干燥有机物力基准），同时产生大量不凝性气体和固体残渣。一般来讲，投加少量无水碳酸钠作为催化剂可提高产率，投加质量分数5%左右可得到最高产率。也有的实验研究=表明，不投加催化剂对产率无影响，分析认为所选的污泥成分中可能含有碳酸钠等能起到催化作用的碱金属盐和碱土金属盐类。大量催化剂的投加对产率影响不大，但是可以使油水的分离过程变得容易，且可以增加有机物的可生物降解性。

        温度也是重要的影响因素，加热至275℃开始有重油产生，重油的产率随着温度的增加而增加，在300℃时产率达到最大值，约为50%。液体燃料的热值为29—33 MJ/kg。在275℃以下反应收率随停留时间的增加而增加，但达到300℃时对反应收率几乎没有影响，停留时间为60 min时无论反应温度是多少，收率几乎是恒定。但是停留时间越长分离相会越明显。而且，温度的升高或停留时间的延长也可增加水相中有机物的可生物降解性[17]。压力对产率的影响还有待研究，因为多数只研究了10 MPa左右一个很小的区间。S.ltoh等[18]在水修复研究协会的管理下于1992年对该技术的连续化生产作了相关的研究，建立了一套日处理500 kg的连续设备，在温度270-300℃、压力6-12 MPa，停留时间0—60 min下连续操作超过700 h没有出现任何问题，而且大约60 t含水率750-/0的污泥可得到1.5 t的超额重油。连续设备的运用不仅在工艺上可以得到更大改进，在运行费用上也会大大降低。

        污泥直接液化的优点是采用的污泥只需进行机械脱水，不必消耗能量对污泥进行干燥，能量剩余率较高，而且它的收率较高为50%。但是这种技术的缺点也是十分明显的：一是反应需要较高的压力，对设备的要求较高。二是热化学液化法虽然降低了污泥的污染，但是在反应过程中产生大量的难闻气体。说明热解过程中产生大量有害的气体，限制了这种技术的应用。另外，产物中会有2%．3%的N：残余，燃烧过程会有氮氧化合物生成，容易对大气造成污染，应采取相应措施加以控制。

        尽管各种污泥热解技术还存在着各种不足，但是从处理效果和能源利用角度来看还是非常好的污泥处置方式，在污水处理设备中有很好的应用前景。今后对于各种污泥热解工艺还要重点从安全方面进行研究，避免其产生的二次污染对环境和人体健康造成影响。