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1、单位：长安大学给排水系 联系：Tel:&Email: 汇报人：秦晋一 污泥热解及碳化技术在建筑固废利用中的探索与实践 -脂肪酸的资源化利用1 研究背景2污泥热处理-脂肪酸燃料化3 污泥发酵-脂肪酸碳源化示目录|CONTENT总结和展望4PPT设计教程网 网址：编辑此处文字的方法：打开视图-幻灯片母版-编辑第一页3双碳目标：2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。二十大，协同推进降碳、减污、扩绿、增长。全国目前年产生含水量80%的污泥8000多万吨。到2025年，年产生含水量80%的污泥达到1.6亿吨。混合热解可以有效增加产品中的脂肪酸含量，减少所需的时间，并产生较

2、高的热值。利用热处理的蒸发-冷凝过程可以从污泥中生产油脂，但产生的脂质暴露于氧气下容易酸化，影响其资源再利用。使用混合热处理得到发热量高的脂肪酸，保存在残炭多孔中防止变质。同时，金属被固化，浸出毒性显著下降，在安全水平内。污泥SiO2Al2O3沙子430热解烧结燃料研究背景研究背景-污泥中脂肪酸的资源化污泥中脂肪酸的资源化利用利用PPT设计教程网 网址：编辑此处文字的方法：打开视图-幻灯片母版-编辑第一页4污泥热处理污泥热处理-脂肪酸燃料化的可行性脂肪酸燃料化的可行性常规热解常规热解非混合热解非混合热解混合热解混合热解木制颗粒热解木制颗粒热解热解时间（热解时间（h h）1 10.60.60.2

3、0.2产量（产量（thth-1-1）19.8319.8333.0533.0599.1499.14投入投入分离分离+冷凝冷凝（kWkW）35003500-热解（热解（kWkW）22,61922,61922,61922,61922,61922,619总能耗（总能耗（kWkW）26,11926,11922,61922,61922,61922,619电价电价0.13kWh0.13kWh1 1运营成本运营成本339533952940294029402940tt1 3030填埋和运输填埋和运输16.5t16.5t1 1产出产出热值热值43.943.915153232收益收益25025

4、08585182182总额总额6262-22-22135135热值单价热值单价6 66-76-7“常规热解”和“非混合热解”是相同的过程；它们之间的不同区别在于热解装置、温度和污泥特性。此外，取消油分离-冷凝工艺减少了投资和能耗。混合热解提供了将整个热解过程集成到一个装置中的可能性，使反应设备更简易、灵活，适于10吨以下，县级污泥规模小。污泥和木质颗粒的每热值价格之间没有显著差异。考虑到成本的降低，污泥热解产物在同一市场中更具价值。PPT设计教程网 网址：编辑此处文字的方法：打开视图-幻灯片母版-编辑第一页5污泥含水量对脂肪酸释放污泥含水量对脂肪酸释放的影响的影响热解污泥过程中，水分含量（热解

5、污泥过程中，水分含量（MC）、催化剂用量和催化）、催化剂用量和催化剂类型对较高热值（剂类型对较高热值（HHV）的产生有影响）的产生有影响非催化热解非催化热解过程中，40min时测得的HHV最大值为12.82MJkg1，其趋势与热解过程中FA和醇含量的变化一致。MC的影响在催化热解中，最大HHV产生于20-40%的含水量。膨润土催化热解产生的HHV为51 MJkg1，可能是由于FAs和醇的生成量最大，释放热量更多。MC低于20%时，热解的长停留时间将HHV产率显著降低至20MJ/kg，部分FA通过脱羧生成CO2、CO和较轻的碳氢化合物。PPT设计教程网 网址：编辑此处文字的方法：打开视图-幻灯片

6、母版-编辑第一页6催化剂种类和用量催化剂种类和用量对脂肪酸释放的影响对脂肪酸释放的影响催化剂种类添加膨润土，热解在10min内完成，产生大量FA和醇；相比，高岭土在高温下具有相对较少的路易斯酸位点和较低的催化活性，不易促进脱羧，也不易产生较轻的碳氢化合物。高岭土催化热解需要30min后FAs得到富集。添加膨润土和其他催化剂，最大HHV分别达到50.61MJ/kg和34.20 MJ/kg。砂作催化剂，10min获最高的FA和醇含量，但膨润土催化热解得的HHV最大。说明生成的FAs需进一步脱羧，膨润土可快速引发脱羧反应，释放较高的热量。若砂与膨润土一起加入，C16:0可能会富集并进一步脱羧，最终释

7、放更多热量。催化剂用量添加Al2O3和SiO2催化热解产生的HHV最大为35.37MJ/kg和31.81MJ/kg。随着Al2O3含量的增加，测得的HHV稳步增加。PPT设计教程网 网址：编辑此处文字的方法：打开视图-幻灯片母版-编辑第一页7蛋白质的添加可以增加饱和脂肪酸蛋白质的添加可以增加饱和脂肪酸比较污泥和细胞相的热解，不饱和脂肪酸和饱和脂肪比较污泥和细胞相的热解，不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸在细胞相中的分布变化比在污泥中更清楚。这表明酸在细胞相中的分布变化比在污泥中更清楚。这表明热解热解在细胞阶段进行得更彻底在细胞阶段进行得更彻底，从而导致产物中的，从而导致产物中的HHV储存更储存更高。高。

8、蛋白质的添加可以蛋白质的添加可以增加饱和增加饱和FA，并加速热解产物中，并加速热解产物中氧氧与氮的置换与氮的置换，从而导致更高的，从而导致更高的HHV。随蛋白质含量的增加，热解产物中的随蛋白质含量的增加，热解产物中的不饱不饱和脂肪酸不断减少和脂肪酸不断减少，饱和脂肪酸逐渐增加饱和脂肪酸逐渐增加，产，产物中的饱和脂肪酸比不饱和脂肪酸获得更高的物中的饱和脂肪酸比不饱和脂肪酸获得更高的热稳定性和热稳定性和HHV。因此，由于污泥的因此，由于污泥的HHV主要来源于细胞相，可以通过主要来源于细胞相，可以通过增加细增加细胞相或蛋白质含量而不脱水胞相或蛋白质含量而不脱水来改善来改善HHV的产生。的产生。PPT

9、设计教程网 网址：编辑此处文字的方法：打开视图-幻灯片母版-编辑第一页801080 焙烧温度/堆积密度/kg/m3表观密度/kg/m31h吸水率/%筒压强度/MPa1020878.132009.976.354.741040866.831981.104.465.101060 860.761970.203.945.591080始于始于2017年年 首次试烧首次试烧污泥陶粒污泥陶粒实验室焙烧制度的优化配方优化中试污泥陶粒的研发污泥陶粒的研发 GB/T 17431.12010 对 800 级人造轻集料PPT设计教程网 网址：编辑此处文字的方法：打开视图-幻灯片母版-编辑第一页9适

10、当的热处理使污泥有潜力用作燃料，但高含水量需要机械脱水和干燥，这会消耗较多能量。在相对较低的温度（180350）和自生压力（210MPa）下进行水热处理。水热产物是具有高疏水性的水碳，容易脱水。为了最大限度地将污泥转化为燃料，因此试图结合厌氧发酵和水热碳化处理。较低的温度（较低的温度（0）和自生压力（）和自生压力（210MPa210MPa）的热处理）的热处理PPT设计教程网 网址：编辑此处文字的方法：打开视图-幻灯片母版-编辑第一页10热处理前需要进行发酵热处理前需要进行发酵-油脂分解为饱和脂肪酸油脂分解为饱和脂肪酸对污水污泥进行HFT（330，持续40分钟），获得13.

11、5 MJ/kg的水碳。污泥的HHV与其脂肪酸含量有关，脂肪/环状氨基酸的增加决定了水碳中HHV的产生。为了提高脂肪酸和氨基酸的含量，对污泥进行了发酵。然而，拟杆菌对HHV的产生不利，通过控制缺氧/厌氧环境，可以限制拟杆菌的过度增殖，将油脂分解为饱和脂肪酸，并将蛋白质转化为脂族/环状氨基酸，以提高污泥转化效率。PPT设计教程网 网址：编辑此处文字的方法：打开视图-幻灯片母版-编辑第一页11向化粪池污泥索要脂肪酸碳源，催动向化粪池污泥索要脂肪酸碳源，催动氧化氧化污泥发酵污泥发酵-脂肪酸碳源化脂肪酸碳源化可行性可行性PPT设计教程网 网址：编辑此处文字的方法：打开视图-幻灯片母版-编辑第一页12发酵

12、可以将污泥中脂质和蛋白质分解发酵可以将污泥中脂质和蛋白质分解,提高有机碳源利用率提高有机碳源利用率发酵可以将污泥中脂质和蛋白质分解为发酵可以将污泥中脂质和蛋白质分解为此提出此提出了一种定向了一种定向饲喂的方法。饲喂的方法。乳酸和丙酸的代谢促进TCA循环进行，但乳酸分子不易生物利用，因此添加丙酸更合适。将pH值控制在较低（4.73）和较高（8.73）值抑制了乙酸和丙酸的进一步发酵。同时也可以降解难降解物质同时也可以降解难降解物质。EE2最后被完全降解为二氧化碳和水，没有转化为有毒的二级污染物。PPT设计教程网 网址：编辑此处文字的方法：打开视图-幻灯片母版-编辑第一页13微生物脂肪酸分解碳酸与建

13、筑浆水微生物脂肪酸分解碳酸与建筑浆水CaCa混合形成生物混凝土混合形成生物混凝土 按 照 硫 铝 酸 钙(Ca4Al6SO16)水泥中钙含量是27%，混凝土中水泥为6.5%，因此混凝土中钙含量应为1.8%。1个搅拌站生产1000方混凝土，产生大约30吨废浆水，所以总钙应是530kg，对应CO2是581.8kg。80%含水污泥，直接排放的CO2大约在30%。一个搅拌站一天废浆水可消纳含水80%的污泥约2吨。PPT设计教程网 网址：编辑此处文字的方法：打开视图-幻灯片母版-编辑第一页14采样繁殖纯化取自建筑垃圾表面，经LB（Broth）-尿素液体培养富集、繁殖，平皿划线法纯化鉴定为Bacillus

14、 cereus（蜡状芽孢杆菌）。MICP技术源于细菌分解有机质，在高pH值条件下，形成CO32-。建筑垃圾表面筛选建筑垃圾表面筛选细菌细菌PPT设计教程网 网址：编辑此处文字的方法：打开视图-幻灯片母版-编辑第一页15Qin J,et al.Construction and Building Materials.2021;310:125123.控制有机质的生物分解速率应与碳酸根的生成速率协同。控制有机质的碳酸根耗速率与碳酸钙生成速率一致。碳酸钙产生量随着时间增长并逐渐堆积，富集在混凝土内部微裂缝处。3h3d5d20202020年开展生物自修复混凝土年开展生物自修复混凝土研究研究PPT设计教程网

15、 网址：编辑此处文字的方法：打开视图-幻灯片母版-编辑第一页16SEM图像（A）和孔隙率分析（B）砂浆孔隙率减小，孔分布偏向细密化砂浆中孔是芽孢杆菌的反应部位，可降解有机质产生碳酸钙。对孔隙周围的SEM图黑白二值化图像。孔隙率降低，砂浆变得致密，耐久性将得到改善。生物混凝土的孔隙生物混凝土的孔隙致密致密PPT设计教程网 网址：编辑此处文字的方法：打开视图-幻灯片母版-编辑第一页17 400是Ca(OH)2的分解，700是CaCO3的分解，加微生物、尿素和钙的净浆质量高于空白对照组。二者差值不可能仅仅是形成的CaCO3和Ca(OH)2，可能是形成其他复盐。（未添加细菌）对照砂浆抗压强度为23.8 MPa。生物浓度增加，砂浆抗压强度提升到29.1 MPa。生物OD浓度为0.5的砂浆补加1.5%的乳酸碳源和 0.3 mol/L的尿素，抗压强度明显提升到35.4 MPa。生物混凝土的耐热性增强，抗压性提高生物混凝土的耐热性增强，抗压性提高PPT设计教程网 网址：编辑此处文字的方法：打开视图-幻灯片母版-编辑第一页1801污泥热处理脂肪酸燃料化，节约建筑陶粒烧结所用热能02污泥发酵脂肪酸碳源化，助力废浆水构建生物混凝土热烈欢迎各位学者来沣东实现科技成果落地！总结和总结和展望展望PPT设计教程网 网址：编辑此处文字的方法：打开视图-幻灯片母版-编辑第一页19