污泥熱解及碳化技術在建筑固廢利用中的探索與實踐-脂肪酸的資源化利用.pdf

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1、單位：長安大學給排水系 聯系：Tel:18502949525&Email: 匯報人：秦晉一 污泥熱解及碳化技術在建筑固廢利用中的探索與實踐 -脂肪酸的資源化利用1 研究背景2污泥熱處理-脂肪酸燃料化3 污泥發酵-脂肪酸碳源化示目錄|CONTENT總結和展望4PPT設計教程網 網址：編輯此處文字的方法：打開視圖-幻燈片母版-編輯第一頁3雙碳目標：2030年前實現碳達峰，2060年前實現碳中和。二十大，協同推進降碳、減污、擴綠、增長。全國目前年產生含水量80%的污泥8000多萬噸。到2025年，年產生含水量80%的污泥達到1.6億噸?；旌蠠峤饪梢杂行г黾赢a品中的脂肪酸含量，減少所需的時間，并產生較

2、高的熱值。利用熱處理的蒸發-冷凝過程可以從污泥中生產油脂，但產生的脂質暴露于氧氣下容易酸化，影響其資源再利用。使用混合熱處理得到發熱量高的脂肪酸，保存在殘炭多孔中防止變質。同時，金屬被固化，浸出毒性顯著下降，在安全水平內。污泥SiO2Al2O3沙子430熱解燒結燃料研究背景研究背景-污泥中脂肪酸的資源化污泥中脂肪酸的資源化利用利用PPT設計教程網 網址：編輯此處文字的方法：打開視圖-幻燈片母版-編輯第一頁4污泥熱處理污泥熱處理-脂肪酸燃料化的可行性脂肪酸燃料化的可行性常規熱解常規熱解非混合熱解非混合熱解混合熱解混合熱解木制顆粒熱解木制顆粒熱解熱解時間（熱解時間（h h）1 10.60.60.2

3、0.2產量（產量（thth-1-1）19.8319.8333.0533.0599.1499.14投入投入分離分離+冷凝冷凝（kWkW）35003500-熱解（熱解（kWkW）22,61922,61922,61922,61922,61922,619總能耗（總能耗（kWkW）26,11926,11922,61922,61922,61922,619電價電價0.13kWh0.13kWh1 1運營成本運營成本339533952940294029402940tt1 117117188883030填埋和運輸填埋和運輸16.5t16.5t1 1產出產出熱值熱值43.943.915153232收益收益25025

4、08585182182總額總額6262-22-22135135熱值單價熱值單價6 66-76-7“常規熱解”和“非混合熱解”是相同的過程；它們之間的不同區別在于熱解裝置、溫度和污泥特性。此外，取消油分離-冷凝工藝減少了投資和能耗?；旌蠠峤馓峁┝藢⒄麄€熱解過程集成到一個裝置中的可能性，使反應設備更簡易、靈活，適于10噸以下，縣級污泥規模小。污泥和木質顆粒的每熱值價格之間沒有顯著差異?？紤]到成本的降低，污泥熱解產物在同一市場中更具價值。PPT設計教程網 網址：編輯此處文字的方法：打開視圖-幻燈片母版-編輯第一頁5污泥含水量對脂肪酸釋放污泥含水量對脂肪酸釋放的影響的影響熱解污泥過程中，水分含量（熱解

5、污泥過程中，水分含量（MC）、催化劑用量和催化）、催化劑用量和催化劑類型對較高熱值（劑類型對較高熱值（HHV）的產生有影響）的產生有影響非催化熱解非催化熱解過程中，40min時測得的HHV最大值為12.82MJkg1，其趨勢與熱解過程中FA和醇含量的變化一致。MC的影響在催化熱解中，最大HHV產生于20-40%的含水量。膨潤土催化熱解產生的HHV為51 MJkg1，可能是由于FAs和醇的生成量最大，釋放熱量更多。MC低于20%時，熱解的長停留時間將HHV產率顯著降低至20MJ/kg，部分FA通過脫羧生成CO2、CO和較輕的碳氫化合物。PPT設計教程網 網址：編輯此處文字的方法：打開視圖-幻燈片

6、母版-編輯第一頁6催化劑種類和用量催化劑種類和用量對脂肪酸釋放的影響對脂肪酸釋放的影響催化劑種類添加膨潤土，熱解在10min內完成，產生大量FA和醇；相比，高嶺土在高溫下具有相對較少的路易斯酸位點和較低的催化活性，不易促進脫羧，也不易產生較輕的碳氫化合物。高嶺土催化熱解需要30min后FAs得到富集。添加膨潤土和其他催化劑，最大HHV分別達到50.61MJ/kg和34.20 MJ/kg。砂作催化劑，10min獲最高的FA和醇含量，但膨潤土催化熱解得的HHV最大。說明生成的FAs需進一步脫羧，膨潤土可快速引發脫羧反應，釋放較高的熱量。若砂與膨潤土一起加入，C16:0可能會富集并進一步脫羧，最終釋

7、放更多熱量。催化劑用量添加Al2O3和SiO2催化熱解產生的HHV最大為35.37MJ/kg和31.81MJ/kg。隨著Al2O3含量的增加，測得的HHV穩步增加。PPT設計教程網 網址：編輯此處文字的方法：打開視圖-幻燈片母版-編輯第一頁7蛋白質的添加可以增加飽和脂肪酸蛋白質的添加可以增加飽和脂肪酸比較污泥和細胞相的熱解，不飽和脂肪酸和飽和脂肪比較污泥和細胞相的熱解，不飽和脂肪酸和飽和脂肪酸在細胞相中的分布變化比在污泥中更清楚。這表明酸在細胞相中的分布變化比在污泥中更清楚。這表明熱解熱解在細胞階段進行得更徹底在細胞階段進行得更徹底，從而導致產物中的，從而導致產物中的HHV儲存更儲存更高。高。

8、蛋白質的添加可以蛋白質的添加可以增加飽和增加飽和FA，并加速熱解產物中，并加速熱解產物中氧氧與氮的置換與氮的置換，從而導致更高的，從而導致更高的HHV。隨蛋白質含量的增加，熱解產物中的隨蛋白質含量的增加，熱解產物中的不飽不飽和脂肪酸不斷減少和脂肪酸不斷減少，飽和脂肪酸逐漸增加飽和脂肪酸逐漸增加，產，產物中的飽和脂肪酸比不飽和脂肪酸獲得更高的物中的飽和脂肪酸比不飽和脂肪酸獲得更高的熱穩定性和熱穩定性和HHV。因此，由于污泥的因此，由于污泥的HHV主要來源于細胞相，可以通過主要來源于細胞相，可以通過增加細增加細胞相或蛋白質含量而不脫水胞相或蛋白質含量而不脫水來改善來改善HHV的產生。的產生。PPT

9、設計教程網 網址：編輯此處文字的方法：打開視圖-幻燈片母版-編輯第一頁81020104010601080 焙燒溫度/堆積密度/kg/m3表觀密度/kg/m31h吸水率/%筒壓強度/MPa1020878.132009.976.354.741040866.831981.104.465.101060 860.761970.203.945.591080始于始于2017年年 首次試燒首次試燒污泥陶粒污泥陶粒實驗室焙燒制度的優化配方優化中試污泥陶粒的研發污泥陶粒的研發 GB/T 17431.12010 對 800 級人造輕集料PPT設計教程網 網址：編輯此處文字的方法：打開視圖-幻燈片母版-編輯第一頁9適

10、當的熱處理使污泥有潛力用作燃料，但高含水量需要機械脫水和干燥，這會消耗較多能量。在相對較低的溫度（180350）和自生壓力（210MPa）下進行水熱處理。水熱產物是具有高疏水性的水碳，容易脫水。為了最大限度地將污泥轉化為燃料，因此試圖結合厭氧發酵和水熱碳化處理。較低的溫度（較低的溫度（180350180350）和自生壓力（）和自生壓力（210MPa210MPa）的熱處理）的熱處理PPT設計教程網 網址：編輯此處文字的方法：打開視圖-幻燈片母版-編輯第一頁10熱處理前需要進行發酵熱處理前需要進行發酵-油脂分解為飽和脂肪酸油脂分解為飽和脂肪酸對污水污泥進行HFT（330，持續40分鐘），獲得13.

11、5 MJ/kg的水碳。污泥的HHV與其脂肪酸含量有關，脂肪/環狀氨基酸的增加決定了水碳中HHV的產生。為了提高脂肪酸和氨基酸的含量，對污泥進行了發酵。然而，擬桿菌對HHV的產生不利，通過控制缺氧/厭氧環境，可以限制擬桿菌的過度增殖，將油脂分解為飽和脂肪酸，并將蛋白質轉化為脂族/環狀氨基酸，以提高污泥轉化效率。PPT設計教程網 網址：編輯此處文字的方法：打開視圖-幻燈片母版-編輯第一頁11向化糞池污泥索要脂肪酸碳源，催動向化糞池污泥索要脂肪酸碳源，催動氧化氧化污泥發酵污泥發酵-脂肪酸碳源化脂肪酸碳源化可行性可行性PPT設計教程網 網址：編輯此處文字的方法：打開視圖-幻燈片母版-編輯第一頁12發酵

12、可以將污泥中脂質和蛋白質分解發酵可以將污泥中脂質和蛋白質分解,提高有機碳源利用率提高有機碳源利用率發酵可以將污泥中脂質和蛋白質分解為發酵可以將污泥中脂質和蛋白質分解為此提出此提出了一種定向了一種定向飼喂的方法。飼喂的方法。乳酸和丙酸的代謝促進TCA循環進行，但乳酸分子不易生物利用，因此添加丙酸更合適。將pH值控制在較低（4.73）和較高（8.73）值抑制了乙酸和丙酸的進一步發酵。同時也可以降解難降解物質同時也可以降解難降解物質。EE2最后被完全降解為二氧化碳和水，沒有轉化為有毒的二級污染物。PPT設計教程網 網址：編輯此處文字的方法：打開視圖-幻燈片母版-編輯第一頁13微生物脂肪酸分解碳酸與建

13、筑漿水微生物脂肪酸分解碳酸與建筑漿水CaCa混合形成生物混凝土混合形成生物混凝土 按 照 硫 鋁 酸 鈣(Ca4Al6SO16)水泥中鈣含量是27%，混凝土中水泥為6.5%，因此混凝土中鈣含量應為1.8%。1個攪拌站生產1000方混凝土，產生大約30噸廢漿水，所以總鈣應是530kg，對應CO2是581.8kg。80%含水污泥，直接排放的CO2大約在30%。一個攪拌站一天廢漿水可消納含水80%的污泥約2噸。PPT設計教程網 網址：編輯此處文字的方法：打開視圖-幻燈片母版-編輯第一頁14采樣繁殖純化取自建筑垃圾表面，經LB（Broth）-尿素液體培養富集、繁殖，平皿劃線法純化鑒定為Bacillus

14、 cereus（蠟狀芽孢桿菌）。MICP技術源于細菌分解有機質，在高pH值條件下，形成CO32-。建筑垃圾表面篩選建筑垃圾表面篩選細菌細菌PPT設計教程網 網址：編輯此處文字的方法：打開視圖-幻燈片母版-編輯第一頁15Qin J,et al.Construction and Building Materials.2021;310:125123.控制有機質的生物分解速率應與碳酸根的生成速率協同?？刂朴袡C質的碳酸根耗速率與碳酸鈣生成速率一致。碳酸鈣產生量隨著時間增長并逐漸堆積，富集在混凝土內部微裂縫處。3h3d5d20202020年開展生物自修復混凝土年開展生物自修復混凝土研究研究PPT設計教程網

15、 網址：編輯此處文字的方法：打開視圖-幻燈片母版-編輯第一頁16SEM圖像（A）和孔隙率分析（B）砂漿孔隙率減小，孔分布偏向細密化砂漿中孔是芽孢桿菌的反應部位，可降解有機質產生碳酸鈣。對孔隙周圍的SEM圖黑白二值化圖像?？紫堵式档?，砂漿變得致密，耐久性將得到改善。生物混凝土的孔隙生物混凝土的孔隙致密致密PPT設計教程網 網址：編輯此處文字的方法：打開視圖-幻燈片母版-編輯第一頁17 400是Ca(OH)2的分解，700是CaCO3的分解，加微生物、尿素和鈣的凈漿質量高于空白對照組。二者差值不可能僅僅是形成的CaCO3和Ca(OH)2，可能是形成其他復鹽。（未添加細菌）對照砂漿抗壓強度為23.8 MPa。生物濃度增加，砂漿抗壓強度提升到29.1 MPa。生物OD濃度為0.5的砂漿補加1.5%的乳酸碳源和 0.3 mol/L的尿素，抗壓強度明顯提升到35.4 MPa。生物混凝土的耐熱性增強，抗壓性提高生物混凝土的耐熱性增強，抗壓性提高PPT設計教程網 網址：編輯此處文字的方法：打開視圖-幻燈片母版-編輯第一頁1801污泥熱處理脂肪酸燃料化，節約建筑陶粒燒結所用熱能02污泥發酵脂肪酸碳源化，助力廢漿水構建生物混凝土熱烈歡迎各位學者來灃東實現科技成果落地！總結和總結和展望展望PPT設計教程網 網址：編輯此處文字的方法：打開視圖-幻燈片母版-編輯第一頁19