污泥能源化的前景探討
污水處(chu)理過程(cheng)中產生的(de)(de)沉淀(dian)物質(zhi)以(yi)(yi)及從污水表面漂出的(de)(de)浮沫(mo)中所得的(de)(de)殘渣稱為污泥(ni)(Sewage sludge)，屬(shu)于一種固體廢(fei)棄物。目前，我(wo)國每年排放干(gan)污泥(ni)約為5×106t[1]，且(qie)在不斷增加。污泥(ni)成(cheng)(cheng)分極(ji)其復(fu)雜，其中雖然含(han)有大(da)量(liang)(liang)氮(dan)、磷(lin)等多種大(da)量(liang)(liang)元素(su)、微量(liang)(liang)元素(su)和(he)有機質(zhi)等可利用成(cheng)(cheng)分，但也含(han)有有毒、有害、難(nan)降解的(de)(de)有機物、病原菌、寄生蟲(卵)及重金屬(shu)等[2]。污泥(ni)的(de)(de)主(zhu)要特性是(shi)含(han)水率高(gao)(可高(gao)達99%以(yi)(yi)上)，有機物含(han)量(liang)(liang)高(gao)，容(rong)易腐化(hua)發臭，并且(qie)顆(ke)粒較(jiao)細(xi)，比重較(jiao)小，呈膠體液狀，如果處(chu)置不當(dang)將會對(dui)生態(tai)環境和(he)人類造成(cheng)(cheng)很大(da)的(de)(de)危(wei)害。因此，如何(he)合理處(chu)置污泥(ni)越來越受到各國的(de)(de)廣(guang)泛關注。為此，筆者探討了(le)污泥(ni)能源(yuan)化(hua)的(de)(de)前景。
1污泥處(chu)置方法(fa)的選(xuan)擇
關于處理后污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)的(de)處置(zhi)(zhi)，通(tong)常(chang)有(you)2種(zhong)觀(guan)點。一(yi)種(zhong)觀(guan)點認(ren)為對經過處理后的(de)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)進行填埋(mai)、投(tou)海、焚(fen)燒、堆肥、熱解、制建(jian)材等均可(ke)視為“處置(zhi)(zhi)”；另一(yi)種(zhong)觀(guan)點認(ren)為只有(you)填埋(mai)或(huo)海排才是真正(zheng)意(yi)義上(shang)的(de)“處置(zhi)(zhi)”，其他如(ru)堆肥農用、焚(fen)燒、熱解及制建(jian)材等可(ke)被認(ren)為是污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)的(de)資(zi)源化(hua)利(li)用[2]。但不管哪(na)種(zhong)觀(guan)點更(geng)為正(zheng)確，因該文(wen)重點討論污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)資(zi)源化(hua)中能量(liang)的(de)利(li)用，故將(jiang)當前國(guo)內外污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)的(de)3種(zhong)主要處置(zhi)(zhi)方法(衛(wei)生填埋(mai)，污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)焚(fen)燒，污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)投(tou)海)[3]與(yu)資(zi)源化(hua)利(li)用進行簡要比較。
1.1衛生填埋
該方法操作(zuo)簡單，投(tou)資費用較(jiao)小，處理(li)費用較(jiao)低，適應性強，但是其(qi)侵占土地(di)嚴重，而且如果防滲技術不夠，將導致潛在的土壤污(wu)(wu)染和(he)(he)地(di)下水污(wu)(wu)染[4]。隨著污(wu)(wu)泥量的日益增(zeng)加，其(qi)產生的問題(ti)也更(geng)加突出，易造成二(er)次(ci)污(wu)(wu)染，加重滲濾液(ye)收集處理(li)系統和(he)(he)市政污(wu)(wu)水處理(li)系統的負荷，另外，大(da)量污(wu)(wu)泥直接(jie)堆積(ji)使得填埋作(zuo)業面形成沼(zhao)澤[5]。
1.2污泥焚燒
污(wu)泥中含有(you)一定(ding)量的有(you)機成(cheng)分，經(jing)脫水干(gan)燥的污(wu)泥可用焚燒加以處理，從而使(shi)有(you)機物(wu)全(quan)部碳(tan)化，殺死病原體，最大(da)限度(du)地減少污(wu)泥體積(ji)。該方法的缺點在于處理設施投資大(da)，處理費用較高。另(ling)外，有(you)機物(wu)焚燒也會(hui)產(chan)生有(you)毒物(wu)質[6]。
1.3污泥投海
該方(fang)法(fa)是一(yi)種操作簡(jian)單的處理(li)方(fang)法(fa)。但(dan)是，隨著生(sheng)態(tai)環(huan)境意(yi)識的不(bu)(bu)斷加強，人們也越來(lai)越多地(di)關注污泥投海(hai)對(dui)海(hai)洋生(sheng)態(tai)環(huan)境可能造成的影響。美國于1988年(nian)已禁止污泥海(hai)洋傾倒，并于1991年(nian)全面加以禁止。日本(ben)對(dui)污泥的海(hai)洋投棄(qi)作了嚴格(ge)的規定。中國政(zheng)府規定：1994年(nian)2月20日起不(bu)(bu)再在海(hai)上處置工業廢物和污水污泥[7]。
1.4污泥的資源化利用
該方法可以解(jie)決污泥處(chu)置中(zhong)的(de)(de)(de)難題，避免城(cheng)市(shi)生(sheng)(sheng)態(tai)(tai)環(huan)境的(de)(de)(de)污染，節(jie)約處(chu)置費用，變廢為寶，使(shi)之具有良好的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)態(tai)(tai)效益(yi)(yi)(yi)、環(huan)境效益(yi)(yi)(yi)、經濟效益(yi)(yi)(yi)和社會效益(yi)(yi)(yi)，是(shi)城(cheng)市(shi)實現可持續發展(zhan)以及實現循環(huan)經濟的(de)(de)(de)必然要求。因此，從經濟發展(zhan)、資(zi)源開發利(li)用、城(cheng)市(shi)生(sheng)(sheng)態(tai)(tai)環(huan)境保護等方面來考慮，城(cheng)市(shi)污泥處(chu)置的(de)(de)(de)理想(xiang)出路應(ying)該是(shi)資(zi)源化利(li)用[8]。
2污泥的能源化
污(wu)(wu)泥(ni)資(zi)源(yuan)化(hua)利用(yong)(yong)的(de)(de)方(fang)法(fa)較多(duo)，如污(wu)(wu)泥(ni)農用(yong)(yong)，污(wu)(wu)泥(ni)園林化(hua)利用(yong)(yong)，污(wu)(wu)泥(ni)堆(dui)肥利用(yong)(yong)，污(wu)(wu)泥(ni)生(sheng)產(chan)建(jian)材制品，污(wu)(wu)泥(ni)能(neng)源(yuan)化(hua)等。該(gai)文重點討論污(wu)(wu)泥(ni)的(de)(de)能(neng)量利用(yong)(yong)，首先分析國內(nei)外污(wu)(wu)泥(ni)能(neng)源(yuan)化(hua)的(de)(de)現狀(zhuang)(zhuang)，通過國內(nei)外目前所研究(jiu)的(de)(de)一些(xie)新技(ji)術及研究(jiu)開(kai)展狀(zhuang)(zhuang)況，探討其在國內(nei)污(wu)(wu)泥(ni)能(neng)量利用(yong)(yong)中的(de)(de)應用(yong)(yong)前景。
2.1國(guo)內外污泥能量利用(yong)現(xian)狀
2.1.1國外。國外發(fa)達國家的(de)(de)污泥能源化技術(shu)發(fa)展(zhan)相(xiang)對比較成熟，也是從污泥的(de)(de)處理(li)技術(shu)中(zhong)逐漸探索形成的(de)(de)。目前較成型的(de)(de)技術(shu)有：①污泥發(fa)酵(jiao)產沼氣發(fa)電；②污泥燃燒(shao)發(fa)電；③污泥熱解與制油技術(shu)；④還處在研究試驗階段的(de)(de)污泥制氫(qing)技術(shu)[9]。
2.1.2國(guo)(guo)內(nei)。我(wo)國(guo)(guo)在城市污泥(ni)處理、處置及資源(yuan)(yuan)化(hua)方(fang)面的(de)(de)技(ji)術(shu)才剛(gang)剛(gang)起步，目(mu)前(qian)仍然采用(yong)(yong)以土(tu)地利(li)(li)用(yong)(yong)為主，其(qi)他(ta)利(li)(li)用(yong)(yong)方(fang)式(shi)為輔的(de)(de)資源(yuan)(yuan)化(hua)方(fang)式(shi)，形式(shi)比(bi)較(jiao)單一而且利(li)(li)用(yong)(yong)率也(ye)不高，與國(guo)(guo)外先進國(guo)(guo)家相比(bi)尚(shang)有較(jiao)大(da)(da)差距[10]。目(mu)前(qian)，我(wo)國(guo)(guo)正(zheng)面臨著巨(ju)大(da)(da)的(de)(de)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)與環(huan)境壓力，礦物能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)和資源(yuan)(yuan)日(ri)益(yi)耗盡，開(kai)(kai)發并生(sheng)產各種可再生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)，替代煤(mei)炭、石油和天然氣(qi)等化(hua)石燃料是今后解(jie)決(jue)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)緊缺的(de)(de)一種有效途徑(jing)。因此，我(wo)國(guo)(guo)也(ye)逐漸開(kai)(kai)始重視對(dui)能(neng)(neng)量(liang)的(de)(de)回收(shou)利(li)(li)用(yong)(yong)，特別是污泥(ni)中含(han)有大(da)(da)量(liang)的(de)(de)有機(ji)質，為其(qi)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)利(li)(li)用(yong)(yong)提(ti)供了(le)必要的(de)(de)物質基礎。雖(sui)然國(guo)(guo)內(nei)污泥(ni)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)化(hua)技(ji)術(shu)還沒有完全(quan)成型(xing)，與國(guo)(guo)外相比(bi)也(ye)還沒有廣泛的(de)(de)實際應用(yong)(yong)，但是國(guo)(guo)外所研究的(de)(de)一些回收(shou)污泥(ni)中能(neng)(neng)量(liang)的(de)(de)前(qian)沿技(ji)術(shu)，國(guo)(guo)內(nei)同樣也(ye)在開(kai)(kai)展試驗(yan)，旨在為日(ri)后的(de)(de)工程實踐提(ti)供指導。
2.2污(wu)泥發酵產沼氣(qi)發電技(ji)術
2.2.1傳(chuan)統產(chan)沼氣發(fa)(fa)電技術(shu)。共分為(wei)(wei)(wei)2個階段：第(di)1步將(jiang)污泥厭氧消化，即污泥在厭氧條件下，由兼性(xing)(xing)菌和(he)專性(xing)(xing)厭氧菌(甲烷菌)降解(jie)(jie)有機物(wu)，分解(jie)(jie)最終產(chan)物(wu)為(wei)(wei)(wei)二氧化碳和(he)甲烷；第(di)2步是燃燒(shao)甲烷氣使(shi)發(fa)(fa)動機轉(zhuan)動，將(jiang)消化氣的能量轉(zhuan)變(bian)為(wei)(wei)(wei)軸(zhou)動力，然(ran)后(hou)用發(fa)(fa)電機使(shi)之轉(zhuan)化為(wei)(wei)(wei)電能。
2.2.2國(guo)外沼氣發電現狀。采用該(gai)技(ji)術使潛能(neng)(neng)轉換為電能(neng)(neng)在歐美國(guo)家自(zi)1920年就開(kai)始(shi)實施了，目前仍在積極推行之中(zhong)，如(ru)美國(guo)的能(neng)(neng)源農場。日本也(ye)于1982年開(kai)始(shi)實施，至(zhi)今已(yi)有(you)10多個污水處(chu)理場進(jin)行了上(shang)述潛能(neng)(neng)的開(kai)發利用[11]。在西(xi)歐，如(ru)德(de)國(guo)、丹麥(mai)、奧地(di)利、芬蘭、法國(guo)、瑞典等，采用污泥(ni)回收能(neng)(neng)量進(jin)行城市并(bing)網發電的占其(qi)能(neng)(neng)源總量的比例為10%左右，預(yu)計21世紀末將增(zeng)加到25%。
2.2.3國(guo)(guo)內沼(zhao)(zhao)(zhao)(zhao)(zhao)氣(qi)(qi)(qi)發(fa)電(dian)現(xian)狀。目前(qian)，天津市(shi)紀莊(zhuang)子(zi)污(wu)水廠(chang)(chang)(chang)和北京高碑店污(wu)水廠(chang)(chang)(chang)就(jiu)是(shi)采用比較(jiao)完善(shan)的(de)(de)污(wu)泥(ni)厭氧(yang)消(xiao)化(hua)處理系(xi)統產生的(de)(de)沼(zhao)(zhao)(zhao)(zhao)(zhao)氣(qi)(qi)(qi)用于沼(zhao)(zhao)(zhao)(zhao)(zhao)氣(qi)(qi)(qi)攪拌和發(fa)電(dian)，沼(zhao)(zhao)(zhao)(zhao)(zhao)氣(qi)(qi)(qi)發(fa)動機的(de)(de)熱水作為消(xiao)化(hua)污(wu)泥(ni)加熱的(de)(de)熱源(yuan)(yuan)，實現(xian)了熱聯(lian)供電(dian)和資源(yuan)(yuan)的(de)(de)綜合利用。高碑店污(wu)水處理廠(chang)(chang)(chang)是(shi)北京市(shi)最大(da)的(de)(de)污(wu)水處理廠(chang)(chang)(chang)，日處理污(wu)泥(ni)量達4000m3，該廠(chang)(chang)(chang)通(tong)過技術改(gai)造(zao)和調(diao)整(zheng)工藝(yi)，最大(da)限(xian)度地收集沼(zhao)(zhao)(zhao)(zhao)(zhao)氣(qi)(qi)(qi)，每天沼(zhao)(zhao)(zhao)(zhao)(zhao)氣(qi)(qi)(qi)發(fa)電(dian)已經(jing)可以保(bao)持在(zai)3×104kW•h左右(you)。年(nian)發(fa)電(dian)有望突(tu)破107kW•h，相當于5000戶家庭1年(nian)的(de)(de)用電(dian)量。我(wo)(wo)國(guo)(guo)在(zai)“九(jiu)五”、“十(shi)五”期間研制(zhi)出20～600kW純燃沼(zhao)(zhao)(zhao)(zhao)(zhao)氣(qi)(qi)(qi)發(fa)電(dian)機組系(xi)列產品，氣(qi)(qi)(qi)耗(hao)率(lv)0.6～0.8m3/(kW•h)，沼(zhao)(zhao)(zhao)(zhao)(zhao)氣(qi)(qi)(qi)熱值≥21MJ/m3，其(qi)性價(jia)比有較(jiao)大(da)的(de)(de)優勢，適合我(wo)(wo)國(guo)(guo)經(jing)濟發(fa)展狀況。
2.2.4技術存在(zai)不足。
(1)沼氣(qi)(qi)(qi)在(zai)發酵產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)過(guo)程中(zhong)，可能(neng)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)某些雜質(zhi)氣(qi)(qi)(qi)體，如H2S。H2S不僅對(dui)(dui)人(ren)的(de)(de)身體健康有很大的(de)(de)危(wei)害，對(dui)(dui)管道、儀(yi)表及設備(bei)還具有很強的(de)(de)腐蝕性。因此，需要對(dui)(dui)沼氣(qi)(qi)(qi)進行凈(jing)化，并進行脫硫(liu)。可以用(yong)于沼氣(qi)(qi)(qi)脫硫(liu)的(de)(de)方法有2種，即生(sheng)(sheng)(sheng)物法和物化法。以往物化法廣泛用(yong)于H2S的(de)(de)去除中(zhong)，且有著豐(feng)富的(de)(de)實際經驗，但運行費用(yong)高，投(tou)資大，容(rong)易產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)二次污(wu)(wu)染。生(sheng)(sheng)(sheng)物法設備(bei)簡單，能(neng)耗低，產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)二次污(wu)(wu)染少，適合處理低濃度氣(qi)(qi)(qi)態污(wu)(wu)染物。沼氣(qi)(qi)(qi)凈(jing)化后還需要注意對(dui)(dui)氣(qi)(qi)(qi)體的(de)(de)儲存，防止(zhi)泄露，因甲烷屬于溫室(shi)氣(qi)(qi)(qi)體，極易對(dui)(dui)大氣(qi)(qi)(qi)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)危(wei)害。
(2)20世紀80年代，國外有研究者指出，水解是厭氧消化(hua)的(de)(de)限制步驟(zou)，污(wu)泥(ni)細胞壁的(de)(de)結構對胞內易(yi)降(jiang)解物(wu)質的(de)(de)水解有抑制作用[12-13]，所以(yi)，污(wu)泥(ni)消化(hua)產(chan)氣往往需(xu)要較長(chang)的(de)(de)時(shi)間(jian)進(jin)行發酵。因此(ci)，需(xu)要加(jia)快水解作用，加(jia)快產(chan)氣速度，提高產(chan)氣量。
2.3污泥熱解與(yu)制油技術
污泥熱解(jie)與制油(you)技(ji)術主要由污泥的(de)熱分(fen)(fen)解(jie)技(ji)術與污泥的(de)油(you)化處(chu)理技(ji)術2個(ge)部(bu)分(fen)(fen)組(zu)成。
2.3.1熱(re)分(fen)(fen)解(jie)(jie)(jie)技術。1970年美(mei)國EAP公(gong)司(si)開發(fa)研究出一(yi)種(zhong)新的(de)城市(shi)廢(fei)棄物(wu)處理(li)技術，即(ji)熱(re)分(fen)(fen)解(jie)(jie)(jie)技術，使得垃圾(ji)處理(li)向著“無害、安全、減容、資(zi)源化(hua)(hua)”方(fang)向又邁出了(le)可(ke)喜的(de)一(yi)步(bu)。隨后，各國環(huan)境保(bao)護(hu)工作(zuo)者競(jing)相開展該項(xiang)研究工作(zuo)，有(you)(you)的(de)已達到實用化(hua)(hua)階段(duan)。熱(re)分(fen)(fen)解(jie)(jie)(jie)技術不同于焚燒(shao)，它是在(zai)氧(yang)分(fen)(fen)壓較低狀(zhuang)況下(xia)，對可(ke)燃性固(gu)形物(wu)進行(xing)高溫分(fen)(fen)解(jie)(jie)(jie)生成(cheng)氣(qi)體(ti)(ti)產油(you)分(fen)(fen)、炭類等(deng)，以(yi)(yi)此達到回(hui)收(shou)污泥中的(de)潛能。也(ye)就是通過(guo)熱(re)分(fen)(fen)解(jie)(jie)(jie)技術，廢(fei)棄物(wu)中含(han)碳固(gu)形物(wu)被分(fen)(fen)解(jie)(jie)(jie)成(cheng)高分(fen)(fen)子(zi)有(you)(you)機液體(ti)(ti)(如(ru)焦油(you)、芳香烴類)、低分(fen)(fen)子(zi)有(you)(you)機體(ti)(ti)、有(you)(you)機酸、炭渣(zha)等(deng)，其熱(re)量(liang)就以(yi)(yi)上述形式貯留下(xia)來。熱(re)分(fen)(fen)解(jie)(jie)(jie)處理(li)工藝技術核(he)心部分(fen)(fen)是熱(re)分(fen)(fen)解(jie)(jie)(jie)氣(qi)化(hua)(hua)爐，廢(fei)棄物(wu)在(zai)此得以(yi)(yi)干燥和熱(re)分(fen)(fen)解(jie)(jie)(jie)，產生可(ke)燃性氣(qi)體(ti)(ti)(熱(re)分(fen)(fen)解(jie)(jie)(jie)生成(cheng)氣(qi))、各種(zhong)液態產品(pin)及固(gu)態物(wu)如(ru)焦渣(zha)等(deng)。據日(ri)立造船公(gong)司(si)研究結果(guo)表明，熱(re)分(fen)(fen)解(jie)(jie)(jie)生成(cheng)氣(qi)組(zu)分(fen)(fen)及發(fa)熱(re)量(liang)如(ru)表1所示[11]。
表1熱分(fen)解(jie)生成氣(qi)組(zu)分(fen)及發熱量(liang)
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2.3.2制油技術。可以分為2種方法，即低(di)溫熱(re)解法和直接熱(re)化學液化法[14] 。
(1)低溫(wen)熱解(jie)法。簡述：污泥低溫(wen)熱解(jie)制油(you)是目(mu)前正在(zai)發展的(de)一種(zhong)新(xin)的(de)熱能利用技術[15]，即在(zai)300～500℃、常壓(或高壓)和缺氧條件下，借助(zhu)污泥中所含(han)的(de)硅酸鋁和重金屬(尤其是銅(tong))的(de)催化(hua)作用將(jiang)污泥中的(de)脂類(lei)和蛋白質轉變成碳氫化(hua)合物，最終產物為燃(ran)(ran)料(liao)油(you)、氣和炭。熱解(jie)前的(de)污泥干(gan)燥可利用這些低級燃(ran)(ran)料(liao)(燃(ran)(ran)料(liao)氣、炭)的(de)燃(ran)(ran)燒來提供(gong)能量，實現(xian)能源循環。熱解(jie)生成的(de)油(you)(質量類(lei)似于中號燃(ran)(ran)料(liao)油(you))可以用來發電。
國外研究(jiu)(jiu)現狀與工程(cheng)實例：該(gai)技術在20世紀70年代由(you)Bayer等[16]提出；Campbell評價(jia)了該(gai)方法的(de)經濟性[17]；Briddle等研究(jiu)(jiu)了該(gai)過程(cheng)的(de)二(er)次污染控(kong)制[18]；1983年，Briddle和(he)Campbell在加拿(na)大建造(zao)了1個(ge)小規模(mo)的(de)連(lian)續反應系統(tong)。
Frost等評價(jia)了熱解油的(de)市場應用前景(jing)[19]。90年代末，第(di)1座商業規模的(de)污泥煉油處理廠在澳(ao)大利亞Perth的(de)Subiaco被修(xiu)建。
表2低溫污泥煉油情(qing)況％
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在澳洲較成功的(de)(de)低溫(wen)熱(re)(re)解(jie)制油實例是ESI(Environmental Solutions International Ltd of Australia)公司設計的(de)(de)污泥(ni)(ni)(ni)回收生(sheng)物(wu)能(neng)量(liang)[20]。其(qi)主要(yao)思路(lu)是將干燥的(de)(de)污泥(ni)(ni)(ni)中(zhong)有機(ji)物(wu)通(tong)(tong)過低溫(wen)熱(re)(re)解(jie)方式轉(zhuan)換(huan)為干凈(jing)的(de)(de)燃料。首先，將含固率(lv)為2%～4%的(de)(de)污泥(ni)(ni)(ni)通(tong)(tong)過離心脫水后，得到含固率(lv)為28%的(de)(de)污泥(ni)(ni)(ni)。經(jing)干燥后的(de)(de)污泥(ni)(ni)(ni)首先進(jin)(jin)入第(di)1個轉(zhuan)換(huan)反應器，有機(ji)物(wu)在450℃下進(jin)(jin)行(xing)分解(jie)。其(qi)次，有機(ji)物(wu)在第(di)2個反應器內被催化(hua)生(sheng)成碳(tan)氫(qing)(qing)化(hua)合(he)物(wu)，并(bing)且進(jin)(jin)行(xing)濃縮、分離及凈(jing)化(hua)，為下一步能(neng)量(liang)的(de)(de)生(sheng)成利用(yong)作準備。非(fei)凝性的(de)(de)碳(tan)氫(qing)(qing)化(hua)合(he)物(wu)以及非(fei)揮(hui)發性焦炭從轉(zhuan)換(huan)反應器流入到熱(re)(re)氣機(ji)。通(tong)(tong)過燃燒提供熱(re)(re)量(liang)干燥進(jin)(jin)入的(de)(de)泥(ni)(ni)(ni)餅，完(wan)成整個循環(huan)，且在整個過程中(zhong)使(shi)用(yong)了燃燒的(de)(de)熱(re)(re)量(liang)。灰分隨燃燒過程產生(sheng)，可以存儲待銷售。最后，干燥中(zhong)消耗的(de)(de)熱(re)(re)氣通(tong)(tong)過氣體污染控(kong)制裝置在環(huan)境要(yao)求標準下排放。
該(gai)工(gong)藝對原污泥及(ji)消(xiao)化(hua)后的污泥均可(ke)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)能量，但(dan)能量產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)效率(lv)較大(da)的還(huan)是(shi)原生(sheng)(sheng)(sheng)污泥。表2是(shi)主(zhu)(zhu)(zhu)要(yao)(yao)生(sheng)(sheng)(sheng)成的產(chan)品(pin)(pin)以(yi)及(ji)能量產(chan)率(lv)。通過(guo)該(gai)裝置后的產(chan)物有較好的商業(ye)價值(zhi)。主(zhu)(zhu)(zhu)要(yao)(yao)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)3種(zhong)可(ke)以(yi)加以(yi)利用的產(chan)品(pin)(pin)。合成油：干(gan)燥1t污泥生(sheng)(sheng)(sheng)成200～300L油。熱(re)值(zhi)約為(wei)35GJ/L，用于(yu)發電。惰性(xing)灰(hui)分：穩定(ding)性(xing)很高，主(zhu)(zhu)(zhu)要(yao)(yao)用于(yu)多種(zhong)建筑產(chan)品(pin)(pin)，如鋪路的磚塊(kuai)。燃(ran)燒(shao)熱(re)：可(ke)通過(guo)燃(ran)燒(shao)焦(jiao)炭、非冷凝(ning)性(xing)氣體、以(yi)及(ji)反應水得(de)到，其可(ke)除(chu)去(qu)干(gan)燥污泥的外(wai)界(jie)能量。
(2)熱(re)化(hua)學液(ye)(ye)化(hua)法。美國(guo)、日本和英國(guo)在該(gai)(gai)技術方(fang)面(mian)研(yan)究(jiu)相對較多(duo)。該(gai)(gai)法是將經過(guo)(guo)機(ji)(ji)械脫水(shui)(shui)的污泥(ni)(ni)(含水(shui)(shui)率(lv)約為(wei)(wei)(wei)70%～80%)，在含有N2、溫(wen)度為(wei)(wei)(wei)250～340℃環(huan)境下加(jia)壓熱(re)水(shui)(shui)，并以碳酸鈉作為(wei)(wei)(wei)催(cui)化(hua)劑(ji)。污泥(ni)(ni)中(zhong)有近50%的有機(ji)(ji)物能(neng)通(tong)過(guo)(guo)加(jia)水(shui)(shui)分(fen)解、縮合(he)、脫氫、環(huan)化(hua)等(deng)一系列反應轉化(hua)為(wei)(wei)(wei)低分(fen)子(zi)油(you)狀物，得(de)到的重(zhong)(zhong)油(you)產物用(yong)萃(cui)取劑(ji)進行(xing)分(fen)離收集。反應過(guo)(guo)程可得(de)到熱(re)值約為(wei)(wei)(wei)33MJ/kg的液(ye)(ye)體燃(ran)料，收率(lv)可達50%左右(以干燥(zao)有機(ji)(ji)物為(wei)(wei)(wei)基準)，同時產生大量非凝性氣體和固體殘渣。日本Shinji Tton等(deng)采用(yong)該(gai)(gai)法對活性污泥(ni)(ni)進行(xing)熱(re)解制油(you)，試驗表明，污泥(ni)(ni)中(zhong)48%的有機(ji)(ji)成(cheng)分(fen)可轉化(hua)為(wei)(wei)(wei)重(zhong)(zhong)油(you)[21]。賀利民對煉油(you)廠廢水(shui)(shui)處(chu)理(li)污泥(ni)(ni)也進行(xing)了催(cui)化(hua)熱(re)解試驗，以Na2CO3為(wei)(wei)(wei)催(cui)化(hua)劑(ji)，以CH2Cl2為(wei)(wei)(wei)萃(cui)取劑(ji)，總壓強為(wei)(wei)(wei)1.4MPa，產油(you)率(lv)隨(sui)溫(wen)度的升高而增(zeng)加(jia)，當溫(wen)度為(wei)(wei)(wei)300℃時產油(you)率(lv)大于54%[22]。
2.3.3高溫熱分解(jie)與污泥(ni)(ni)油(you)化(hua)技術的(de)(de)選擇。污泥(ni)(ni)在(zai)未(wei)脫水(shui)(shui)前的(de)(de)含水(shui)(shui)率(lv)高達(da)99%，對這樣(yang)高含水(shui)(shui)率(lv)的(de)(de)污泥(ni)(ni)，如果采用先前的(de)(de)熱分解(jie)技術處(chu)理(li)(li)則必須在(zai)干燥工序進行前設置處(chu)理(li)(li)，這增加了(le)能量的(de)(de)投入與消耗，總的(de)(de)能耗較(jiao)大(da)。而油(you)化(hua)處(chu)理(li)(li)則無需先干燥，因此，油(you)化(hua)處(chu)理(li)(li)技術適(shi)合高含水(shui)(shui)率(lv)的(de)(de)污水(shui)(shui)污泥(ni)(ni)。
污(wu)泥(ni)(ni)煉油技(ji)術是(shi)正在發展(zhan)中的污(wu)泥(ni)(ni)處理新技(ji)術。根據國外的經驗，目前的投(tou)資成本(ben)與運(yun)行維護成本(ben)均比(bi)較高，在澳大利亞，投(tou)資成本(ben)每(mei)(mei)噸污(wu)泥(ni)(ni)為6500～13000元，運(yun)行與維護成本(ben)為每(mei)(mei)噸650～1600元[2]。同時，油化反(fan)應(ying)涉及的操作條件比(bi)較復雜，需要考慮諸多(duo)的因(yin)素(su)如反(fan)應(ying)溫度、反(fan)應(ying)時間(jian)、觸媒種類(lei)、觸媒添加量、反(fan)應(ying)壓(ya)力等。此外，油化處理效率也與污(wu)泥(ni)(ni)種類(lei)性質等有關。
該技術的(de)(de)環境效益和資源化效益比(bi)較(jiao)客觀(guan)，能有(you)效控(kong)制重金屬的(de)(de)排(pai)放，可回收利用易儲藏的(de)(de)液(ye)體燃油，可提供700kW•h/t的(de)(de)凈能量，破壞有(you)機氯(lv)化物的(de)(de)生成，占地面積(ji)小，運(yun)輸材料負荷少。因此，從(cong)國內未來經濟與環境和諧發展的(de)(de)角度來考慮(lv)，污泥(ni)油化技術的(de)(de)前景更加廣闊。
2.3.4低(di)溫熱(re)解(jie)與熱(re)化(hua)學液(ye)化(hua)方法的比較與選擇(ze)。污泥熱(re)解(jie)制油技(ji)術作為(wei)一種新興技(ji)術，在國內未來(lai)發展空間較大。但(dan)還需要比較制油技(ji)術中低(di)溫熱(re)解(jie)與熱(re)化(hua)學液(ye)化(hua)的一些特(te)點，為(wei)實際工程實踐(jian)提(ti)供參考。
(1)低溫熱(re)解制油(you)技術所采(cai)用(yong)的污泥需(xu)經干(gan)燥(zao)脫水(shui)(shui)，使其含水(shui)(shui)率在5%以下，而熱(re)化學直(zhi)接液化法所采(cai)用(yong)的污泥只需(xu)進行機械(xie)脫水(shui)(shui)。目前，國(guo)內大(da)部(bu)分污水(shui)(shui)廠采(cai)用(yong)的是(shi)機械(xie)脫水(shui)(shui)的方式(shi)減少污泥的含水(shui)(shui)率(99%降低至70%～80%)，相比采(cai)用(yong)離心脫水(shui)(shui)后再進行干(gan)燥(zao)，能耗(hao)較低。
(2)低溫(wen)熱(re)解制油無需很(hen)高的(de)壓力(li)，常壓即可(ke)，而(er)熱(re)化學液化法則需要較高的(de)壓力(li)，對設備的(de)要求較高。
(3)低(di)(di)溫熱(re)(re)解制(zhi)油技術產生(sheng)的(de)一次(ci)污染較(jiao)少，特(te)別是(shi)對重金(jin)屬等固化作用顯著，但是(shi)需要保證反應(ying)(ying)器中的(de)溫度盡量(liang)(liang)得低(di)(di)，才能減少蒸氣中金(jin)屬的(de)排放。熱(re)(re)化學(xue)液(ye)(ye)化法也可以(yi)降低(di)(di)污泥的(de)污染，但是(shi)在反應(ying)(ying)過(guo)程中會產生(sheng)大量(liang)(liang)的(de)難聞(wen)氣體(ti)。熱(re)(re)化學(xue)直接液(ye)(ye)化法的(de)產物中會有2%～3%的(de)N2殘(can)余，燃(ran)燒(shao)過(guo)程會有氮氧化合(he)物生(sheng)成(cheng)，容易對大氣造(zao)成(cheng)污染，應(ying)(ying)采(cai)取相(xiang)應(ying)(ying)措施加以(yi)控制(zhi)。
(4)低溫(wen)熱(re)解制油(you)技術的(de)(de)(de)能量回(hui)(hui)收(shou)率(lv)(lv)(lv)較(jiao)(jiao)高，污(wu)泥中(zhong)的(de)(de)(de)炭有約2/3可以以油(you)的(de)(de)(de)形式回(hui)(hui)收(shou)，炭和油(you)的(de)(de)(de)總回(hui)(hui)收(shou)率(lv)(lv)(lv)占80%以上；而熱(re)化學直(zhi)接(jie)液化法(fa)中(zhong)油(you)的(de)(de)(de)回(hui)(hui)收(shou)率(lv)(lv)(lv)僅有50%。但(dan)由于直(zhi)接(jie)液化法(fa)只需提供加熱(re)到反應溫(wen)度的(de)(de)(de)熱(re)量，省去了原料干燥(zao)所需的(de)(de)(de)加熱(re)量。因此，綜合(he)考慮和比(bi)較(jiao)(jiao)，還是直(zhi)接(jie)液化法(fa)的(de)(de)(de)能量剩余較(jiao)(jiao)高，大(da)約為20%～30%(一般(ban)在污(wu)泥含水率(lv)(lv)(lv)80%以下的(de)(de)(de)情況下)。
2.4污泥制氫技術
氫(qing)(qing)能(neng)是(shi)最(zui)理想(xiang)的(de)清潔能(neng)源，具(ju)有(you)(you)資源豐富、燃燒熱值高(gao)、清潔無污(wu)(wu)(wu)染、適用范圍(wei)廣(guang)等特(te)點。從未來(lai)能(neng)源的(de)角度來(lai)看，氫(qing)(qing)是(shi)高(gao)能(neng)值、零(ling)排放的(de)潔凈燃料，特(te)別是(shi)以(yi)氫(qing)(qing)為燃料的(de)燃料電池，具(ju)有(you)(you)高(gao)效性和環境(jing)友好性，將成為未來(lai)理想(xiang)的(de)能(neng)源利用形式。利用污(wu)(wu)(wu)泥(ni)來(lai)制取氫(qing)(qing)，不僅(jin)可(ke)(ke)以(yi)解決污(wu)(wu)(wu)泥(ni)的(de)環境(jing)污(wu)(wu)(wu)染問題(ti)，還可(ke)(ke)以(yi)產生氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)，緩解能(neng)源危機。污(wu)(wu)(wu)泥(ni)制氫(qing)(qing)技術主要有(you)(you)：污(wu)(wu)(wu)泥(ni)生物制氫(qing)(qing)，污(wu)(wu)(wu)泥(ni)高(gao)溫氣(qi)(qi)化(hua)制氫(qing)(qing)，以(yi)及污(wu)(wu)(wu)泥(ni)超臨界水氣(qi)(qi)化(hua)制氫(qing)(qing)[23]。
2.4.1污(wu)泥生(sheng)(sheng)物制氫(qing)(qing)。污(wu)泥生(sheng)(sheng)物制氫(qing)(qing)是(shi)利用微生(sheng)(sheng)物在常溫常壓下進行酶催化反(fan)應可制得氫(qing)(qing)氣的(de)原理進行的(de)。根(gen)據微生(sheng)(sheng)物生(sheng)(sheng)長所需(xu)能(neng)源的(de)來源，污(wu)泥生(sheng)(sheng)物制氫(qing)(qing)有(you)3種方法：光合(he)生(sheng)(sheng)物產氫(qing)(qing)，發酵(jiao)細(xi)菌產氫(qing)(qing)，光合(he)生(sheng)(sheng)物與發酵(jiao)細(xi)菌的(de)混合(he)培養產氫(qing)(qing)[24]。
(1)光(guang)合(he)生(sheng)物(wu)(wu)產(chan)氫(qing)。光(guang)合(he)生(sheng)物(wu)(wu)制(zhi)氫(qing)是(shi)指在一(yi)定(ding)的光(guang)照條件(jian)下，光(guang)合(he)生(sheng)物(wu)(wu)(一(yi)般包括細菌和藻(zao)類)分解底(di)物(wu)(wu)產(chan)生(sheng)氫(qing)氣。目前，研究較多的產(chan)氫(qing)光(guang)合(he)生(sheng)物(wu)(wu)主要有：顫藻(zao)屬、深紅(hong)紅(hong)螺菌、球形(xing)紅(hong)假(jia)單胞(bao)菌、球形(xing)紅(hong)微菌等(deng)。利(li)用光(guang)合(he)細菌和藻(zao)類協同作用來發(fa)酵產(chan)氫(qing)，可以(yi)簡化(hua)對生(sheng)物(wu)(wu)質的熱處理(li)，降(jiang)低(di)成本，增(zeng)加氫(qing)氣產(chan)量。另一(yi)種能夠進行光(guang)合(he)產(chan)氫(qing)的微生(sheng)物(wu)(wu)是(shi)藍(lan)藻(zao)，它(ta)與(yu)高等(deng)植物(wu)(wu)一(yi)樣含有光(guang)合(he)系統(tong)，但(dan)其(qi)細胞(bao)特征(zheng)是(shi)原核型，屬于原核植物(wu)(wu)，含有氫(qing)酶(mei)，能夠催化(hua)生(sheng)物(wu)(wu)光(guang)解水產(chan)氫(qing)。
(2)發(fa)酵細(xi)菌產氫(qing)。與光合(he)細(xi)菌一樣，發(fa)酵細(xi)菌也能(neng)夠利用(yong)多(duo)種底(di)物(wu)在固氮酶或(huo)氫(qing)酶的作用(yong)下將底(di)物(wu)分解制取氫(qing)氣(qi)。這(zhe)些底(di)物(wu)包括甲酸(suan)、乳酸(suan)、丙酮酸(suan)、各種短鏈(lian)脂(zhi)肪酸(suan)、葡萄糖、淀粉、纖維素二(er)糖及硫化物(wu)等。
(3)生(sheng)物(wu)制(zhi)氫的(de)(de)不(bu)足。生(sheng)物(wu)制(zhi)氫技術的(de)(de)整(zheng)體(ti)研(yan)究(jiu)(jiu)水平仍處于基礎階段，目前還只(zhi)限(xian)于實(shi)驗(yan)(yan)室研(yan)究(jiu)(jiu)，試驗(yan)(yan)數(shu)據也為短期的(de)(de)試驗(yan)(yan)結果，連續穩定(ding)運行(xing)期超過40d的(de)(de)研(yan)究(jiu)(jiu)實(shi)例很少。即便瞬間產氫率較高，長(chang)期運行(xing)能否獲得高產量尚待討(tao)論。另外(wai)，天然厭(yan)氧(yang)微生(sheng)物(wu)的(de)(de)菌(jun)種(zhong)來源大多(duo)局限(xian)于活性污泥；生(sheng)物(wu)制(zhi)氫的(de)(de)供(gong)氫體(ti)僅僅局限(xian)于簡單的(de)(de)碳水化(hua)合(he)物(wu)；大多(duo)數(shu)研(yan)究(jiu)(jiu)都集中在(zai)細胞和酶固定(ding)化(hua)技術上，如探討(tao)產氫菌(jun)種(zhong)的(de)(de)篩選及包(bao)埋劑的(de)(de)選擇等。
2.4.2污(wu)泥(ni)高(gao)(gao)溫(wen)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)制氫(qing)(qing)。污(wu)泥(ni)高(gao)(gao)溫(wen)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)制氫(qing)(qing)一般是(shi)指將污(wu)泥(ni)通過(guo)熱(re)(re)化(hua)學方式(shi)轉化(hua)為高(gao)(gao)品位(wei)的氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)燃(ran)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)或合(he)成氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)，然后再分(fen)離出(chu)氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)時需要加入(ru)活(huo)性氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)劑和水(shui)蒸氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)，活(huo)性氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)劑一般為空(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、富氧(yang)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)或氧(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。英(ying)國Newcastle大學的Midillia采用(yong)高(gao)(gao)溫(wen)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)污(wu)泥(ni)的方法來制取(qu)氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。試驗裝(zhuang)置主(zhu)要有(you)下降流氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)器(qi)、填充床式(shi)洗滌器(qi)、過(guo)濾器(qi)、增(zeng)壓風機和試驗鍋爐(lu)。產生氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)的主(zhu)要成分(fen)是(shi)氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、一氧(yang)化(hua)碳、二氧(yang)化(hua)碳、甲(jia)烷(wan)等。混合(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)的發(fa)熱(re)(re)量為4MJ/m3，經分(fen)析，氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)中氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的體(ti)積分(fen)數為10%～11%[25]。
2.4.3污(wu)泥超(chao)臨(lin)界(jie)(jie)水氣化(hua)制(zhi)氫(qing)。污(wu)泥超(chao)臨(lin)界(jie)(jie)水氣化(hua)制(zhi)氫(qing)是在水的(de)溫度(du)和壓(ya)力(li)均高于其臨(lin)界(jie)(jie)溫度(du)(374.3℃)和臨(lin)界(jie)(jie)壓(ya)強(22.05MPa)時，以(yi)超(chao)臨(lin)界(jie)(jie)水作為反應(ying)介質與溶解于其中的(de)有機物發生(sheng)強烈的(de)化(hua)學(xue)反應(ying)生(sheng)成氫(qing)氣。
(1)反應機理。對于在超臨界條件下有(you)機廢(fei)物分解反應中的(de)氣(qi)化反應，主要考慮與(yu)C、H、O有(you)關的(de)蒸(zheng)氣(qi)重整反應(吸熱(re)(re)反應)、甲烷生成(cheng)反應(放熱(re)(re)反應)、氫生成(cheng)反應及水煤氣(qi)轉化反應。
C+H2O→CO+H2(△H=131.3J/mol)(1)
CO+H2O→CO2+H2(△H=-41.2J/mol)(2)
在(zai)高(gao)溫、高(gao)壓(ya)條(tiao)件下發生(1)、(2)反(fan)應，向反(fan)應體系中(zhong)添(tian)加Ca(OH)2可(ke)吸收(shou)并回收(shou)副產物CO2，從而促(cu)進氫(qing)生成(cheng)反(fan)應的(de)(de)發生。一(yi)般在(zai)650℃、25MPa以(yi)上(shang)的(de)(de)高(gao)溫、高(gao)壓(ya)下，幾乎100%的(de)(de)碳(tan)被氣(qi)化，氫(qing)回收(shou)率很(hen)高(gao)。
(2)國外研究現狀。2004年，日本東京大學(xue)的(de)Yoshida設計(ji)了(le)3段式(shi)連續超臨(lin)界(jie)水(shui)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)制(zhi)氫(qing)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)。該反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)由熱解反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)、氧化(hua)(hua)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)和(he)接(jie)觸(chu)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)組成。試驗(yan)詳(xiang)細(xi)分(fen)(fen)析了(le)各(ge)個(ge)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)中(zhong)進行(xing)的(de)化(hua)(hua)學(xue)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)，獲得了(le)最佳反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)參(can)數。在399.85℃、25.7MPa、停留時間為(wei)60s的(de)條件下，碳的(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)效率為(wei)96%，產生(sheng)(sheng)的(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)主要為(wei)氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)一氧化(hua)(hua)碳，其(qi)(qi)中(zhong)，氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)體(ti)積分(fen)(fen)數約為(wei)57%[26]。日本三(san)菱(ling)水(shui)泥公司向20g有機廢棄物(污泥、廢塑料等)中(zhong)添加(jia)50ml水(shui)，然后將(jiang)(jiang)其(qi)(qi)放入超臨(lin)界(jie)水(shui)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)中(zhong)，在650℃、25MPa的(de)反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)條件下反(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)，生(sheng)(sheng)成以氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)一氧化(hua)(hua)碳為(wei)主的(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)，且氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)占總產生(sheng)(sheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)體(ti)積的(de)60%。然后使用氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)分(fen)(fen)離管將(jiang)(jiang)生(sheng)(sheng)成的(de)氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)其(qi)(qi)他氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)分(fen)(fen)離，并加(jia)以收集，得到純度(du)為(wei)99.6%的(de)氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)[27]。
2.4.4 3種(zhong)污泥制氫(qing)技術的比較與選擇。
(1)技術比較。污泥生物制氫(qing)(qing)，污泥高溫氣化制氫(qing)(qing)以及(ji)超(chao)臨(lin)界水氣化制氫(qing)(qing)都(dou)屬于國(guo)內外(wai)目前關(guan)于提取污泥能量研究的(de)新興資源化方法，雖然(ran)都(dou)還(huan)不(bu)太成熟，但(dan)應用前景是光(guang)明的(de)。
3種技(ji)(ji)術相比(bi)較(jiao)，超臨(lin)界水氣化(hua)制氫(qing)技(ji)(ji)術具(ju)有(you)(you)良好的(de)環保(bao)優勢和(he)(he)應(ying)用前(qian)(qian)景(jing)，目前(qian)(qian)已積(ji)累(lei)了一些試驗研究結果(guo)。該技(ji)(ji)術是(shi)一種新型、高效的(de)可(ke)再(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)能(neng)源轉(zhuan)化(hua)和(he)(he)利用技(ji)(ji)術，具(ju)有(you)(you)極(ji)高的(de)生(sheng)(sheng)(sheng)物質氣化(hua)與(yu)(yu)能(neng)量轉(zhuan)化(hua)效率(lv)、極(ji)強的(de)有(you)(you)機(ji)物無害化(hua)處理能(neng)力、反應(ying)條件(jian)比(bi)較(jiao)溫(wen)和(he)(he)、產品(pin)的(de)能(neng)級品(pin)位高等優點。與(yu)(yu)污泥(ni)(ni)的(de)可(ke)再(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)性和(he)(he)水的(de)循環利用相結合，可(ke)實現能(neng)源轉(zhuan)化(hua)與(yu)(yu)利用以及(ji)大自然的(de)良性循環。在超臨(lin)界水中(zhong)進行污泥(ni)(ni)催(cui)化(hua)氣化(hua)，污泥(ni)(ni)的(de)氣化(hua)率(lv)可(ke)達100%，氣體產物中(zhong)氫(qing)的(de)體積(ji)分數甚至(zhi)可(ke)以超過50%，且反應(ying)不生(sheng)(sheng)(sheng)成(cheng)焦(jiao)炭(tan)、木炭(tan)等副產品(pin)，不會造成(cheng)二次污染，具(ju)有(you)(you)良好的(de)發展前(qian)(qian)景(jing)[28]。
(2)工(gong)業選擇問題(ti)。超臨(lin)界水(shui)(shui)氣化(hua)制氫技術還不夠成熟，如果用于(yu)工(gong)業還需要(yao)進一步(bu)的(de)完(wan)善。主要(yao)包括：提供(gong)污泥中典型成分的(de)氣化(hua)率及產品氣體組成等方(fang)面(mian)(mian)的(de)數(shu)據，考慮各影響(xiang)因(yin)素，得到最佳(jia)的(de)反(fan)應(ying)(ying)條(tiao)件；選擇可經濟操作的(de)、具(ju)有較(jiao)長(chang)使用壽命的(de)催(cui)化(hua)劑及相應(ying)(ying)的(de)載體；重點了解(jie)超臨(lin)界水(shui)(shui)的(de)獨特性質及其對催(cui)化(hua)表(biao)面(mian)(mian)和反(fan)應(ying)(ying)活(huo)性的(de)影響(xiang)；對多相催(cui)化(hua)氣化(hua)反(fan)應(ying)(ying)的(de)機理(li)及反(fan)應(ying)(ying)路徑進行探討，在(zai)此基(ji)礎上(shang)得到較(jiao)為精確的(de)動力學反(fan)應(ying)(ying)數(shu)據。
3結語
污(wu)泥(ni)中(zhong)大量的(de)有機質蘊涵著巨(ju)大的(de)能(neng)(neng)(neng)量，如何進一步挖掘出(chu)污(wu)泥(ni)中(zhong)的(de)能(neng)(neng)(neng)量并同時(shi)(shi)避(bi)免污(wu)泥(ni)中(zhong)有毒、有害物質對環(huan)境的(de)二次負面影響，對緩解(jie)當(dang)今能(neng)(neng)(neng)源壓力具有現實意義。相比3種能(neng)(neng)(neng)源化技(ji)術，污(wu)泥(ni)發(fa)酵(jiao)產沼(zhao)氣(qi)這種能(neng)(neng)(neng)量回(hui)收技(ji)術在國內發(fa)展更(geng)為(wei)成熟，應用(yong)更(geng)為(wei)廣泛。污(wu)泥(ni)發(fa)酵(jiao)產沼(zhao)氣(qi)可以較好地(di)緩解(jie)農村能(neng)(neng)(neng)源緊缺的(de)問(wen)題，同時(shi)(shi)減輕對環(huan)境的(de)污(wu)染。另外，沼(zhao)氣(qi)不僅(jin)可作為(wei)能(neng)(neng)(neng)源利用(yong)，還具有多種綜合(he)利用(yong)途徑，如可為(wei)大棚(peng)增溫保溫，為(wei)蔬菜大棚(peng)提(ti)供(gong)CO2氣(qi)肥。
沼氣可(ke)以(yi)(yi)加快蠶的(de)孵化，縮短飼養周期，還可(ke)以(yi)(yi)作(zuo)為保鮮儲存劑，控制果蔬、糧食(shi)的(de)呼吸強度，減少儲藏中的(de)基質消耗(hao)，防治蟲(chong)、霉(mei)、病、菌，達到延(yan)長(chang)儲藏時(shi)間和保持(chi)良好品質的(de)目(mu)的(de)。
現(xian)代高(gao)溫熱解與污泥油化技術雖然在國外(wai)應用(yong)具有效果，但是其運行成本(ben)(ben)值普遍較高(gao)。因此，在考(kao)慮(lv)污泥能源化方(fang)法用(yong)于國內(nei)時，除需要考(kao)慮(lv)處理效果外(wai)，還(huan)需要考(kao)慮(lv)國家實情，兼顧經濟成本(ben)(ben)、投資收益(yi)等幾個方(fang)面。
污泥制氫(qing)技術在國內外都是比較前沿的(de)污泥能量(liang)利用技術，但目前還僅僅處(chu)于探索起步階段，沒(mei)有實(shi)際的(de)工程(cheng)經驗可借(jie)鑒，為此，需要進一步深入討論。
此外要(yao)(yao)特別注意，國(guo)外的某些能源化方法雖然值得借鑒，但不(bu)是所有的工藝參數都適合我國(guo)的國(guo)情，在實際應用時需要(yao)(yao)慎重(zhong)考慮；國(guo)內本身也(ye)還需要(yao)(yao)強化污(wu)泥(ni)(ni)的處理、處置及資(zi)源化技術(shu)；另外，要(yao)(yao)建立宏觀的“污(wu)泥(ni)(ni)能量(liang)管理體系(xi)”，避免污(wu)泥(ni)(ni)所產(chan)生的能量(liang)丟(diu)失(shi)，造成資(zi)源的浪費。
參考文獻略
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