一种市政污泥热解处理系统及方法

摘要

本发明提供一种市政污泥热解处理系统及方法，污泥经中温中压生化污泥热氧化处理作为脱水减量预处理后，最后送入全程密闭微正压、绝氧燃烧的立式热解机内热解碳化。除污泥基生物炭产物输出系统外，产物热解气进入喷淋中进行分离净化，净化后的可燃气送入燃烧器中燃烧作为回用热源；净化分离出的重组分进行二次热解；产生的不凝碳化尾气经除臭处理后达标排放。本发明通过化学反应改变污泥的性质，是污泥的最终处置工艺，具有生产工艺简单、产出物状态稳定、无二次污染的优点，实现了污泥处理的减量化、稳定化、无害化、资源化，符合污泥处置四化原则。

说明书

技术领域

本发明属于固体废物处理技术领域，尤其涉及一种市政污泥热解处理系统及方法。

背景技术

近年来随着城市和城镇化的发展，全国污水处理量和处理率的加速提高，产生污泥废弃物数量加速增长。在我国，污泥符合安全处理处置规定的处置量不超过10％，这意味着市场上每年有超过3500万吨的污泥在等待安全的处理处置。

污泥组成、性质的复杂性决定了其处置的难度，对技术提出严峻挑战。尽管近年来国内外涌现出多种技术，但用“减量化、稳定化、无害化、资源化”四大基本原则衡量，目前各种不同的处理技术往往顾此失彼，很难达到合理的技术经济目标。

污泥处理处置的关键目标是减容，鉴于污泥的特性，“减量化”就是降低含水率，最大程度的减小污泥体积。减量技术路径的选择和实现的程度决定了污泥完全处理处置所要付出的成本。

污泥在不同含水率时采取的处理工艺不同，当污泥含水率由90％以上降低至60％时，采用污泥脱水工艺；而60％至10％时，采用干化工艺。就传统工艺而言，污泥脱水主要通过机械压滤实现；而污泥干化，不论何种能量来源，归根结底均为通过热能实现。干化环节是污泥处理处置系统耗能的主要环节，是实现污泥处理系统节能降耗的着力点，而脱水是实现低成本干化的前提。

目前，国内外普遍采用的污泥脱水、干化工艺，出发点主要分为两个方面，一是通过化学、物理、生物方法调理污泥，降低污泥比阻，提高污泥脱水效果，二是通过供给热量，以蒸发的方式将污泥中含有的液态水剥离。前者具有代表性的工艺技术包括带式脱水机、离心脱水机，石灰调理高压板框压滤机，以及污泥热水解+污泥厌氧消化+板框脱水的集成工艺，这类技术普遍存在脱水后污泥含水率仍较高，减容效果欠佳的问题；后者则包括利用燃气锅炉制热、热泵机组电能转化制热等工艺，这类技术则存在能耗较大，运行成本偏高的问题。而且市政污泥传统处理方法易造成二次污染。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种市政污泥热解处理系统及方法。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

本发明采用如下技术方案：

提供一种市政污泥热解处理系统，包括：

中温中压水热催化氧化子系统，用于对泥浆进行催化氧化脱水减量预处理以生成生物炭饼；

热解碳化子系统，用于对所述生物炭饼进行热解碳化处理以输出污泥基生物炭。

在一些可选的实施例中，所述中温中压水热催化氧化子系统包括：换热装置、气液分离器及催化氧化反应釜；泥浆经所述换热装置换热升温后输送至所述催化氧化反应釜进行催化氧化，催化氧化后的高温氧化滤液输送至所述气液分离器，经所述气液分离器分离后的高温碳化浆料回流至所述换热装置为泥浆预热。

在一些可选的实施例中，所述换热装置包括：一级交换器、二级交换器及三级交换器；泥浆依次经过所述一级交换器、二级交换器、三级交换器进行换热升温后输送至所述催化氧化反应釜，所述气液分离器的出液口与所述二级交换器的热媒进口连接。

在一些可选的实施例中，所述中温中压水热催化氧化子系统还包括：供热补偿模块；所述供热补偿模块包括：导热油炉和油泵；所述供热补偿模块利用所述油泵驱动所述导热油炉内的介质进行液相循环，将热能输送给所述三级交换器后再返回所述导热油炉内重新加热。

在一些可选的实施例中，所述中温中压水热催化氧化子系统还包括依次连接的配料罐、均质器、中间罐、换热器及高压泵；泥浆依次经过所述配料罐、均质器、换热器、中间罐后，由所述高压泵输送至所述一级交换器的冷媒进口；所述换热器的冷媒入口与所述均质器的出料口连接，所述换热器的冷媒出口与所述中间罐的入料口连接；所述气液分离器的出气口与所述换热器的热媒进口连接。

在一些可选的实施例中，所述中温中压水热催化氧化子系统还包括依次连接的低压分离罐、板框压滤机及滤液罐；所述气液分离器排出的碳化浆料依次经过所述二级交换器、一级交换器进行换热后输送至所述低压分离罐，低温碳化浆料注入所述板框压滤机进行固液分离，所述滤液罐收集碳化滤液。

在一些可选的实施例中，所述中温中压水热催化氧化子系统还包括：尾气处理模块；所述尾气处理模块包括：生物除臭装置，所述生物除臭装置为所述气液分离器和所述低压分离罐产生的不凝催化尾气进行除臭处理后排放。

在一些可选的实施例中，所述热解碳化子系统包括：串联的第一立式热解机及第二立式热解机；所述中温中压水热催化氧化子系统输出的半干化生物炭饼在所述第一立式热解机的反应釜内经中轴在高温隔氧状态下，搅拌后均匀受热升温发生热解碳化，产生的热解气、焦油及碳渣进入所述第二立式热解机，所述第二立式热解机中进行二次裂解以生成污泥基生物炭。

在一些可选的实施例中，所述热解碳化子系统还包括：热解气净化模块；所述热解气净化模块包括：泄压水箱和喷淋塔，所述第一立式热解机及所述第二立式热解机进行热解碳化时产生的热解气输送至所述喷淋塔，经所述喷淋塔去除焦油及灰尘。

在一些可选的实施例中，所述热解碳化子系统还包括：对所述第一立式热解机及所述第二立式热解机进行加温的烟气供热模块；所述烟气供热模块包括：燃烧器、热风炉及鼓风机，所述热风炉烧蚀所述烟气供热模块发生的有害气体，同时将产生的热量供给至所述第一立式热解机；所述喷淋塔排出的热解气输送至所述燃烧器进行二次烧蚀。

在一些可选的实施例中，所述热解碳化子系统还包括：混风罐，用于混合空气和所述第二立式热解机排出的热解气，给所述鼓风机供风。

在一些可选的实施例中，所述热解碳化子系统还包括：储料仓、螺旋输送机、生物质仓、进料密封机及出料密封机；所述板框压滤机输出的所述半干化生物炭饼输送至所述储料仓进行储存，所述螺旋输送机将所述半干化生物炭饼输送至所述进料密封机；所述进料密封机与所述出料密封机分别设置在所述第一立式热解机与所述第二立式热解机的进料侧和出料侧；所述进料密封机与所述及出料密封机的料斗持续旋转将物料抓进、抓出旋转转筒，进行进出料。

本发明还提供一种市政污泥热解处理方法，包括如下步骤：

将市政污泥投入压力为2.5～5.0Mpa、温度为180℃～280℃的催化氧化反应釜中，进行催化氧化减量预处理以形成低温碳化浆料，低温碳化浆料注入板框压滤机进行固液分离以形成含水率≤30％的生物炭饼；

所述生物炭饼在第一立式热解机的反应釜内经中轴在高温隔氧状态下，搅拌后均匀受热升温发生热解碳化，产生的热解气、焦油及碳渣进入第二立式热解机，所述第二立式热解机进行二次裂解以输出污泥基生物炭。

在一些可选的实施例中，该方法之前还包括：将所述市政污泥进行预热处理，所述将市政污泥进行预热处理的过程包括：利用高温氧化滤液分离后产生的不凝碳化尾气的热能通过换热器给泥浆初级预热至50～60℃，所述高温氧化滤液由所述催化氧化反应釜排出；初级预热后的泥浆通过一级交换器升温至80～120℃以形成低温泥浆，低温泥浆再经二级交换器升温至140～190℃以形成中温泥浆，中温泥浆再经三级交换器升温至220～280℃以形成高温泥浆，所述一级交换器与所述二级交换器的热媒介质来自于所述高温氧化滤液分离后产生的高温碳化浆料，所述三级交换器的热媒介质来自于导热油炉。

在一些可选的实施例中，该方法还包括：所述第一立式热解机及所述第二立式热解机进行热解碳化时产生的热解气经由喷淋塔去除焦油及灰尘后输送至燃烧器，所述燃烧器烧蚀所述热解气和/或天然气并将产生的热量供给所述第一立式热解机与所述第二立式热解机；混风罐混合空气和所述第二立式热解机排出的热解气通过鼓风机为所述燃烧器供风。

本发明与传统的污泥处理方法相比，真正实现了污泥的减量化、稳定化、无害化、资源化，解决了环境安全性等难题，阶段性运行表明具有如下优点和积极效果：

1.减量化：每10t污泥，以含水率80％计，经碳化可减量为1.7～1.8t污泥基生物炭，污泥减量化≥80％；

2.稳定化：热解最终产品污泥基生物炭几乎不含可降解的有机物，彻底实现了稳定化；

3.无害化：由于污泥在完全封闭的设备中隔氧完成热解碳化，重金属被高温固化，最大程度的避免了对环境的二次污染；

4.资源化：污泥本身系有机物的组合，经过无害化处理后产生的生物质能源及生物炭产品可销售给园林绿化、园艺等单位，作为园林绿化基肥原料、土壤改良材料，用于园林绿化、苗圃栽培，实现市政污泥的资源化利用，100％实现资源化；

5.经济性：热解碳化法处理污泥是在全封闭状态下进行，热损失小，耗能低；

6.可控性：热解工艺应用于污水处理厂内对污泥进行处理，政府及污水处理厂对污泥处理的全过程具有可控能力。

附图说明

图1是本发明一种市政污泥热解处理系统的示意图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地展示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。

如图1所示，在一些说明性的实施例中，提供一种市政污泥热解处理系统，特别涉及一种高含水富含有机质固体废弃物的中温中压生化污泥热氧化处理系统工艺作为脱水减量预处理设备，以及一种新型立式催化氧化反应釜作为核心处理设备，达到污泥的最终处理成套工艺。核心工序包括：中温中压水热催化氧化工序、热解碳化工序。

本发明的市政污泥热解处理系统包括：中温中压水热催化氧化子系统及热解碳化子系统，中温中压水热催化氧化子系统的输出侧与热解碳化子系统输入侧连接。中温中压水热催化氧化子系统用于对泥浆进行催化氧化脱水减量预处理以生成生物炭饼；热解碳化子系统，用于对生物炭饼进行热解碳化处理以输出污泥基生物炭。

将具有流动性的含水率≥90％市政污泥先投入压力为2.5～5.0Mpa、180～280℃中温中压水热催化氧化子系统的反应釜中，进行催化氧化脱水减量预处理。污泥中的生物质在适当催化的条件下，分子结构被打破，生物炭浆分批注入板框压滤机，对生物炭浆进行机械脱水，并获取含水率约30％的生物炭饼；最终通过热解碳化子系统将污泥进行热解碳化，生成含水率约3％的污泥基生物炭。

中温中压水热催化氧化子系统包括：配料罐1、均质器2、换热器3、中间罐4、高压泵5、换热装置、催化氧化反应釜9、气液分离器10、低压分离罐11、板框压滤机12、收集罐20、滤液罐21、供热补偿模块23及尾气处理模块26。

其中，换热装置包括：一级交换器6、二级交换器7及三级交换器8。

其中，供热补偿模块23包括：导热油炉231和油泵232。

配料罐1、均质器2、换热器3、中间罐4、高压泵5依次连接；泥浆依次经过配料罐1、均质器2、换热器3、中间罐后4，由高压泵5输送至一级交换器6的冷媒进口；换热器3的冷媒入口与均质器2的出料口连接，换热器3的冷媒出口与中间罐4的入料口连接；气液分离器10的出气口与换热器3的热媒进口连接。

配料罐1为用于缓冲、储存、搅拌、调配污泥的装置，含水率约为98％的湿污泥，通过配料罐1在15～120r/min定速搅拌不断翻滚而使泥浆达到混合均匀的目的，并配有液位计和称重设备，对罐内的污泥体积或重量进行计量。

均质器2用于对污泥进行均质和分散，均质器2的作用是克服泥浆进料的不均匀性，均衡调节泥浆的泥质、泥量、泥温的变化，储存盈余、补充短缺，使进料泥浆量均匀，从而降低泥浆的不一致性对后续工艺的冲击性影响。

换热器3是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备。使用气液分离器10高温氧化滤液分离后的高温不凝碳化尾气的热能通过换热器3给泥浆预热，将温度较高的热流体，即高温氧化滤液中产生的不凝碳化尾气的部分热量传递给温度较低的冷流体，即泥浆，提高泥浆流体温度，降低不凝碳化尾气的气体温度，以满足工艺条件的需要。泥浆预热到T1变成预热泥浆，T1为50～60℃，优选50℃，进入后续处理。本发明充分利用系统内的剩余热能，实现了系统运行的节能、高效，提高能源利用率。

中间罐4装置用于储存及周转预热泥浆。

高压泵5是提供高压动力的设备，预热泥浆经高压泵5将预热泥浆连续地打入一级交换器6中，确保流动性较差的预热泥浆连续、稳定地推送后续处理系统。

一级交换器6、二级交换器7及三级交换器8串联使用，将热流体的部分热量传递给冷流体。通过温度高的介质和温度低的介质在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流进行换热。泥浆依次经过一级交换器6、二级交换器7、三级交换器8进行换热升温后输送至催化氧化反应釜9，气液分离器10的出液口与二级交换器7的热媒进口连接。

一级交换器6接收来自高压泵5驱动下连续泵入的预热泥浆，温度升温到T2，T2为80～120℃，优选120℃；同时，一级交换器6接收来自二级交换器7的热交换后的中温碳化浆料进入一级交换器6与预热泥浆进行换热，第二次换热后的低温碳化浆料温度降到T7，T7为50～70℃，优选70℃。

经一级交换器6换热后进入二级交换器7变成中温泥浆，温度升温到T3，T3为140～190℃，优选180℃。同时，二级交换器7接收来自气液分离器10的高温碳化浆料回到二级交换器7与中温泥浆进行换热，换热后温度降到T8，T8为140～170℃，优选150℃。

获得热量的中温泥浆继续推入三级交换器8换热变成高温泥浆，温度升温到T4，T4为220～280℃，优选250℃。三级交换器8由供热补偿模块23供热，补偿系统热量损失，通过导热油和泥浆在被壁面分开的空间里流动，以及通过壁面的导热和流体在壁表面对流，泥浆和导热油之间进行换热。

换热装置的冷媒出口与催化氧化反应釜9的进料口连接，催化氧化反应釜9的出料口与气液分离器10的进料口连接，气液分离器10的出液口与换热装置的热媒进口连接。因此，泥浆经换热装置换热升温后输送至催化氧化反应釜9进行催化氧化，催化氧化后的高温氧化滤液输送至气液分离器10，经气液分离器10分离后的高温碳化浆料回流至换热装置为泥浆预热。

催化氧化反应釜9是整个工艺的核心。泵送高温泥浆在通过预加热后进入催化氧化反应釜9，在2.5～5.0Mpa压力及180～280℃温度的环境中，并在添加剂的作用下控制反应釜内高温泥浆pH在酸性环境，在中温中压条件下，高温泥浆中有机质细胞实现破壁，结合水转化为自由水释放出来，同时糖类物质发生转化，在释放出热的同时，形成类碳物质结合高温氧化滤液，高温泥浆完成液化、破壁、分解、碳化、聚合过程，从而使泥浆的物理化学形状发生改变，脱水性能大大改善。高温氧化液温度仍为250℃，催化后的高温氧化滤液进入气液分离器10进行气液分离。

气液分离器10通过改变上升的流量减缓高温氧化滤液的流速，使得气泡在腔体内上升。当空气聚集在顶部时，液位下降直到下液位传感器检测到低液位信号并给排气阀发出打开信号，通过排气口释放不凝碳化尾气。随着不凝碳化尾气排出，液面上升，直到上液位传感器检测到高液位信号，并指示阀门关闭。经气液分离器10分离后的高温碳化浆料回到二级交换器7进行热交换。发生碳化反应的高温氧化液经气液分离器10气液分离后的高温碳化浆料，经过二级交换器7、一级交换器6回收热能，供中温泥浆、低温泥浆预加热，实现系统运行能耗的优化；依次热交换降温后的低温碳化浆料经压力控制器后进入低压分离罐11。

低压分离罐11、板框压滤机12及滤液罐21依次连接，气液分离器10排出的碳化浆料依次经过二级交换器7、一级交换器6进行换热后输送至低压分离罐11，低温碳化浆料注入板框压滤机12进行固液分离，滤液罐21收集碳化滤液。

低压分离罐11提供流体迅速汽化和汽液分离的空间，特殊设计的泄压系统在保障系统运行压力的条件下，将低温碳化浆料连续排出缓冲至低压分离罐11。

取自低压分离罐11的生物炭浆分批注入板框压滤机12进行固液分离，对生物炭浆进行机械脱水，并获取含水率≤30％的生物炭饼。并根据后续处理处置要求进入储料仓13进行储存。

收集罐20装置用于收集气液分离器10的残渣。

板框压滤机12过滤结束，被分离出来的碳化滤液通过滤板下方的水管道集合，之后从单块滤板的排水阀流出，排出板框压滤机12。滤液罐21起到收集碳化滤液的作用，碳化滤液收集后返回污水厂前段处理。

供热补偿模块23包括：导热油炉231和油泵232；供热补偿模块23利用油泵232驱动导热油炉内的介质进行液相循环，将热能输送给三级交换器8后再返回导热油炉内重新加热；导热油炉231的出油口通过油泵232与三级交换器8的热媒进口连接，三级交换器8的热媒出口与导热油炉231的回油口连接。

尾气处理模块26包括：生物除臭装置，生物除臭装置为气液分离器10和低压分离罐11产生的不凝催化尾气进行除臭处理后排放。

热解碳化子系统包括：储料仓13、生物质仓14、螺旋输送机15、进料密封机16、出料密封机17、第一立式热解机18、第二立式热解机19、混风罐22、烟气供热模块24、热解气净化模块25。

板框压滤机12输出的半干化生物炭饼输送至储料仓13进行储存，储料仓13是用来储存催化后含水率≤30％的生物炭饼，对污泥进入第一立式热解机18之前起到一个缓冲和料封的作用。

螺旋输送机15将半干化生物炭饼输送至进料密封机16。进料密封机16与出料密封机17分别设置在第一立式热解机18与第二立式热解机19的进料侧和出料侧。进料密封机16、出料密封机17一是用来输送生物炭饼/输出污泥基生物炭，二是起到密封的作用，以防止空气进入反应釜，影响热解反应。将半干化生物炭饼送入料斗，在外力作用下持续旋转；在转筒的顶部增加螺旋抓手，通过螺旋转速可控制进料速度；不停地将物料抓进/出旋转转筒内，进而实现强迫进出料，改善了进出料装置的进出料能力。

热解工序包括串联的第一立式热解机18及第二立式热解机19，立式热解机保温层与中轴之间设置有热解碳化反应釜导热腔，热解碳化反应釜导热腔上连接有燃烧器。

中温中压水热催化氧化子系统输出的半干化生物炭饼在第一立式热解机18的反应釜内经中轴在高温隔氧状态下，搅拌后均匀受热升温发生热解碳化，产生的热解气、焦油及碳渣进入第二立式热解机19，第二立式热解机19进行二次裂解以生成污泥基生物炭。

第一立式热解机18及第二立式热解机19内始终处于微正压状态。

第二立式热解机19内最终生成稳定的固态产物污泥基生物炭混合物，污泥中的重金属被烧结在其中，通过出料密封机17排出反应釜，经冷却后收集排出系统外，作为生物炭产品外销。

热解气净化模块25包括：泄压水箱251和喷淋塔252，第一立式热解机18及第二立式热解机19进行热解碳化时产生的热解气输送至喷淋塔252，经喷淋塔252去除焦油及灰尘。

烟气供热模块24用于对第一立式热解机18及第二立式热解机19进行加温。第一立式热解机18及第二立式热解机19均为外加热式，反应釜外部设有烟气供热模块24通过燃烧器对反应釜加温，维持反应釜内温度。外加燃烧器使用天然气作为燃料，天然气经减压装置减压后，经燃烧器配风燃烧。

烟气供热模块24包括：燃烧器241、热风炉242及鼓风机243，热风炉242烧蚀烟气供热模块发生的有害气体，同时将产生的热量供给至第一立式热解机18；喷淋塔252排出的热解气输送至燃烧器241进行二次烧蚀。

热解过程中，污泥中的有机成分在高温隔氧状态下生成高温气体，即热解气与少量水蒸气，通过热解气净化模块25处理后，经回用管路送入烟气供热模块24，与辅助燃料，即液化石油气、天然气或生物质等混合燃烧，燃烧产生的高温烟气用于加热立式热解机，为热解机提供热源。

燃烧器241是一种与热风炉242一同使用的组合式燃烧器。它可以单独使用天然气和热解气，也可以同时使用天然气和热解气：装置升温时用天然气；加料后有热解气产生后，天然气和热解气同时使用；或当热解气够量时，关闭天然气，单独使用热解气。热风炉242是用来烧蚀装置中发生的有害气体，同时将产生的热量直接供给热解机使用，消除污染，节省能源。热解碳化工序中热解产生的气态产物经过喷淋塔252去除大部分焦油及灰尘后，气体输送至燃烧器241进行二次烧蚀后全部回用；气态产物中分离出的重组分将被收集回收，与污泥混拌进行二次热解。

混风罐22用于混合空气和第二立式热解机19排出的热解气，给鼓风机243供风。

本发明产生的二次污染物为废水、废气：废气为中温中压热氧化预处理工序内气液分离器10和低压分离罐11排出的不凝催化尾气，经除臭后达标排放；废水主要为板框压滤机12的碳化滤液，排入污水处理厂的前端进行处理。

污泥中温中压水热催化氧化技术从改变污泥的物理特性入手，对常规物理化学辅助工艺进行了发展与突破，利用高压化学原理处理处置污泥，革命性地突破了机械能脱水的能力瓶颈，完全颠覆了传统工艺必须先脱水再干化的技术路线，将含水率90％的污泥生成了含水率30％的生物炭饼；进一步通过热解工艺降低生物炭饼中的有机质及含水率，生成绿色污泥基生物炭，可以广泛应用于农业、园林、土壤修复、建材制造等，运行成本适中。

本发明在分析目前污泥处理处理技术存在的固有问题基础上，与传统污泥处理处置技术路线选择与发展的思路背向而驰：传统污泥以探索发展改善机械能脱水效果、提高机械能脱水效率为处理目标，尽量降低污泥的含水率；而本工艺则利用≥90％高含水富含有机质市政污泥作为热解工艺前处理目标，将反应釜的温度控制在180～280℃，相应压力控制在2.5～5.0Mpa范围内进行湿式催化氧化，减少甚至规避污泥热解干燥阶段依托水蒸发为目标的一种新型工艺路线。

污泥在立式热解炉内进行升温碳化，碳化最终固态产物污泥基生物炭经冷却后收集。污泥热解碳化过程中产生的热解气处理后通过回用管路送入烟气供热模块，与辅助燃料，即液化石油气、天然气或生物质等混合燃烧，燃烧产生的高温烟气用于加热立式热解炉，为热解炉提供热源。

本发明通过将具有流动性的生化污泥通过污泥中温中压氧化技术特定工艺处理后：污泥中微生物细胞破壁后实现泥水分离；污泥中病原体等微生物100％去除，彻底消除污泥的环境生物毒性；污泥中有机碳组成化合物结构通过裂解和氧化降解后，转变为可生化性有机物，并部分深度矿化为二氧化碳予以去除；污泥中的无机污染物随碳化产物一起排出并形成可二次资源化利用的固型物。然后将中温中压氧化技术特定工艺处理后30％污泥在无氧条件下进行干馏，使污泥水分蒸发出来，同时将大部分有机物碳化，碳化后的污泥类似活性炭，经热解后可以将1t的80％的污泥最终得到170～180Kg含水率3％左右性质稳定的炭渣。本发明符合污泥处置减量化、稳定化、无害化、资源化原则，从而实现市政污泥的资源化利用及以废治废的循环发展，运行费用低，适合污水厂处理设施池边安装，具有连续性好，运行稳定，占地空间小等特点。

在一些说明性的实施例中，本发明还提供一种市政污泥热解处理方法，包括如下步骤：

首先，将市政污泥投入压力为2.5～5.0Mpa、温度为180℃～280℃的催化氧化反应釜中，进行催化氧化脱水减量预处理以形成低温碳化浆料，低温碳化浆料注入板框压滤机进行固液分离以形成含水率≤30％的生物炭饼；

然后，生物炭饼在第一立式热解机的反应釜内经中轴在高温隔氧状态下，搅拌后均匀受热升温发生热解碳化，产生的热解气、焦油及炭渣进入第二立式热解机，第二立式热解机进行二次裂解，以输出含水率约3％的污泥基生物炭，作为生物炭产品外销。热解碳化工序温度：500～800℃，热解炉内绝氧、微正压。

该方法之前还包括：将市政污泥进行预热处理，将市政污泥进行预热处理的过程包括：

利用高温氧化滤液分离后产生的不凝碳化尾气的热能通过换热器给泥浆初级预热至50～60℃，高温氧化滤液由催化氧化反应釜排出；

初级预热后的泥浆通过一级交换器升温至80～120℃以形成低温泥浆，低温泥浆再经二级交换器升温至140～190℃以形成中温泥浆，中温泥浆再经三级交换器升温至220～280℃以形成高温泥浆，一级交换器与二级交换器的热媒介质来自于高温氧化滤液分离后产生的高温碳化浆料，三级交换器的热媒介质来自于导热油炉。

市政污泥进行预热处理之前还需要利用配料罐将含水率约为90％的湿污泥，通过15～120r/min定速搅拌不断翻滚而使泥浆混合均匀，然后利用均质器均衡调节泥浆的泥质、泥量、泥温的变化，储存盈余、补充短缺，使进料泥浆量均匀。

所述催化氧化反应釜进行催化裂解脱水减量预处理的过程包括：泵送高温泥浆在通过预加热后进入反应釜，在2.5～5.0Mpa压力及180～280℃的环境中，并在添加剂的作用下控制反应釜内高温泥浆pH在酸性环境，在中温中压条件下，高温泥浆中有机质细胞实现破壁，结合水转化为自由水释放出来，同时糖类物质发生转化，在释放出热的同时，形成类碳物质结合高温氧化滤液，高温泥浆完成液化、破壁、分解、碳化、聚合过程，从而使泥浆的物理化学形状发生改变，脱水性能大大改善。高温氧化滤液温度仍为250℃，催化后的高温氧化滤液进入气液分离器气液分离。

板框压滤机过滤结束后被分离出来的碳化滤液由滤液罐收集，碳化滤液收集后返回污水厂前段处理。

上述过程产生的不凝催化尾气进行除臭处理后排放。

本发明的一种市政污泥热解处理方法还包括：第一立式热解机及第二立式热解机进行热解碳化时产生的热解气经由喷淋塔去除焦油及灰尘后输送至燃烧器，燃烧器烧蚀热解气和/或天然气并将产生的热量供给第一立式热解机与第二立式热解机；混风罐混合空气和第二立式热解机排出的热解气通过鼓风机为燃烧器供风。

燃烧器是一种与热风炉一同使用的组合式燃烧器。它可以单独使用天然气和热解气，也可以同时使用天然气和热解气：装置升温时用天然气；加料后有热解气产生后，天然气和热解气同时使用；或当热解气够量时，关闭天然气，单独使用热解气。热解碳化工序中热解产生的热解气经过喷淋塔去除大部分焦油及灰尘后，气体输送至燃烧器进行二次烧蚀后全部回用；气态产物中分离出的重组分将被收集回收，与污泥混拌进行二次热解。消除污染，节省能源。

产生的二次污染物为废水、废气：废气为不凝催化尾气，经除臭后达标排放；废水主要为板框压滤机的碳化滤液，排入污水处理厂的前端进行处理。

本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。