1污泥的共同組成

污泥的干物質(zhì)主要由有機(jī)物和無(wú)機(jī)物兩部分共同組成。有機(jī)部分主要源于活性污泥中的微生物，除此以外還有大量的難以生化處置的有機(jī)物，但是含量增加。微生物主要共同組成是蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物，比如天津某污水處置廠污泥有機(jī)物中碳水化合物占49.27%；脂肪占10.29%，蛋白質(zhì)占40.14%。

2有機(jī)物的水解反應(yīng)

碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)在很大的條件下都能水解:

碳水化合物 水→單糖(葡萄糖等)

脂肪 水→甘油 高級(jí)脂肪酸

蛋白質(zhì) 水→氨基酸

含氯化合物在強(qiáng)堿條件下也可出現(xiàn)水解，比如：

CH3CH2Cl H2O→CH3CH2OH HCl

此外，研究表明除了有機(jī)物的熔化，當(dāng)冷卻到很大的溫度時(shí)，無(wú)機(jī)物中的部分物質(zhì)也會(huì)熔化在水溶液中。

3污泥碳化的反應(yīng)過(guò)程

(1)反應(yīng)過(guò)程描述;

污泥中的物質(zhì)大都是以微生物的形式存有，微生物的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜主要是由脂類和蛋白質(zhì)類物質(zhì)共同組成。冷卻污泥時(shí)，當(dāng)達(dá)至合適的溫度時(shí)，共同組成細(xì)胞壁和細(xì)胞膜的脂類和蛋白質(zhì)水解，細(xì)胞已經(jīng)開(kāi)始斷裂，細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物蔓延到細(xì)胞外，水分也從細(xì)胞中脫離。此時(shí)，80%含水率的污泥已經(jīng)開(kāi)始轉(zhuǎn)變成液態(tài)，污泥變成了泥水。

從細(xì)胞內(nèi)蔓延到水中的有機(jī)物不是都能熔化在水中的，只是一小部分熔化，熔化的這部分有機(jī)物出現(xiàn)水解反應(yīng)，如脂肪水解成甘油和脂肪酸；碳水化合物水解成小分子的多糖甚至單糖；蛋白質(zhì)水解成多肽、氨基酸。因出現(xiàn)水解反應(yīng)，熔化的有機(jī)物質(zhì)量增大，原來(lái)未熔化的有機(jī)物能再熔化一小部分。反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，固體部分就越多。

(2)碳化后污泥性狀出現(xiàn)發(fā)生改變

因有機(jī)物的熔化、水解，微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)被毀壞，污泥顆粒變大，結(jié)合水、毛細(xì)管水存有的條件不復(fù)存有，污泥的粘度變大，污泥流動(dòng)性提高。 蛋白質(zhì)，碳水化合物由高分子化合物變成小分子的單體，分子量變大，這也有助于體系粘度的增大。

隨著污泥性狀出現(xiàn)發(fā)生改變，碳化后的泥水歷經(jīng)常規(guī)水解后，含水率可達(dá)至40%以下，并且，在通常堆滿條件下，污泥極容易風(fēng)干，污泥最終含水率可進(jìn)一步降低至10～20%。

(3)增加有毒氣體的產(chǎn)生

高溫高壓下，氨基酸也可能出現(xiàn)水解反應(yīng)，比如，蛋白質(zhì)水解分解成的氨基酸會(huì)繼續(xù)反應(yīng)分解成揮發(fā)性脂肪酸、CO2、NH3。

脂肪水解分解成的脂肪酸和氨基酸反應(yīng)分解成的脂肪酸可出現(xiàn)脫羧反應(yīng)：

R-COOH→RH CO2

因上述反應(yīng)的出現(xiàn)，污泥歷經(jīng)處置后，會(huì)產(chǎn)生少量氣體，干物質(zhì)質(zhì)量會(huì)變大。反應(yīng)產(chǎn)生的氣體通常以CO2為主，占90%以上。

(4)有機(jī)氯代物的除去

在強(qiáng)堿條件下，污泥中含有的有機(jī)氯化物也出現(xiàn)水解，氯元素以離子狀態(tài)的形式存有水溶液中，能隨上清液排泄，增加了碳化物中氯的含量。

(5)碳化物熱值

因原污泥干物質(zhì)中僅有少數(shù)有機(jī)物熔化、出現(xiàn)水解反應(yīng)，而產(chǎn)生的CO2不偷走能量，有機(jī)物獲得最大留存，反應(yīng)獲得碳化物有較高的熱值。

碳化后的污泥可直接燒毀，不需嵌入任何輔助嵌入燃料。且燒毀過(guò)程中，因氯離子的增加，燒毀時(shí)不能產(chǎn)生二噁英，不能對(duì)大氣造成污染。

4溫度和壓力對(duì)污泥碳化的影響

有機(jī)物在水中的熔化度通常隨著溫度的增高而增高。因而溫度越高，細(xì)胞斷裂得越污泥顆粒在水中的熔化度越大，從而細(xì)胞受到的毀壞越大。比如170℃冷卻30min，細(xì)胞的結(jié)構(gòu)就會(huì)受到毀壞，污泥顆粒由原有較大的細(xì)胞變成很小的細(xì)胞；190℃冷卻30min，污泥顆粒會(huì)變得更小。

碳化反應(yīng)的溫度越高，時(shí)間越長(zhǎng)，產(chǎn)泥量越多。

歷經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，最佳的反應(yīng)溫度是260℃。反應(yīng)時(shí)間是10～15min。

因污泥濁碳化過(guò)程中，污泥始終處于高溫高壓下，沒(méi)有冷卻過(guò)程，因而比干寧需要的能耗要低1/4～1/5。同時(shí)，因碳化是在全密封的條件下進(jìn)行水解反應(yīng)，極大限度地留存了污泥中的可利用成分。這也是碳化后的污泥為什么能直接燃燒的主要原因。

污水廠泥區(qū)

水解液

水解泥餅