污泥水热碳化特性对燃料性能的影响及关联OA

【目的】针对我国城市化进程中污泥产量激增、现有处理技术能耗高且资源化效率低的问题,探究水热碳化(HTC)技术对污泥转化为水热炭的处理效果,明确关键影响因素,为优化污泥能源化利用工艺、降低处理能耗、助力“双碳”目标实现提供理论支撑与实践依据。【方法】本文以上海市某典型污水处理厂的污泥为研究对象,采用HTC技术生产水热炭,通过分析污泥碳化程度和燃料比评估其价值。【结果】随反应温度从170℃升至220℃,水热炭低位热值从11.91 MJ/kg提升至13.59 MJ/kg(增幅约为14.0%),H/C、O/C原子比从1.47、0.36降至1.04、0.23;固体产率从77.5%降至55.4%,200℃后急剧下降。干污泥碳化度均值为0.52、燃料比均值为0.16;水热炭碳化度均值为0.61(最高提升30.77%)、燃料比均值为0.22(最高提升93.75%),燃料比提升使水热炭燃烧性能改善。当灰分与可燃分质量分数比<0.45时,水热炭热值最高提升12%~14%,碳化效果显著。能量平衡分析显示,在最优工况下(200℃、灰分与可燃分质量分数比为0.30),工艺净能量收益为正[净收益为1.28 MJ/(kg干污泥)]。【结论】HTC可显著提升污泥的碳化度、燃料比及低位热值,优化燃料品质,200℃为最佳反应温度;污泥灰分与可燃分比例≥0.45是制约碳化效果的关键临界值,其核心机理涉及灰分中金属氧化物的催化副反应与pH改变;实际应用中需针对合流制排水系统雨季污泥特性进行预处理调控,并配套滤液处理工艺。本文为污泥能源化利用工艺优化提供关键参数配置与技术方向。