造纸污泥生物质资源化利用

第45卷第5期生物质化学工程Vol 45 No 52011年9月Biomass Chemical EngineeringSep. 2011综述评论——生物质能语造纸污泥生物质资源化利用丛高鹏',施英乔12,丁来保',盘爱享12,时锋,房桂干1(1.中国林业科学研究院林产化学工业研究所;生物质化学利用国家工程实验室;国家林业局林产化学工程重点开放性实验室;江苏省生物质能源与材料重点实验室,江苏南京210042;2.中国林业科学研究院林业新技术研究所,北京100091)摘要;造纸污泥是一种很有价值的生物质资源,对其开发利用既能解决二次环境污染问题,又能产生一定的经济效益。本文介绍了造纸污泥的分类及组成,综迷了造纸污泥热解制油、热解气化、水热处理、制氢、焚烧发电、厌氧消化、农用、制备活性炭及吸附剂等国内外造纸污泥生物质利用的现状,并对中国造纸污泥的资源化利用进行了展望。关键词:造纸污泥;生物质;资源化利用中图分类号:TQ351;TQ51;TS7文献标识码:A文章编号:1673-5854(2011)05-0037-09Biomass Resource Utilization of Paper Mill SludgeCONG Gao-peng, SHI Ying-qiao,, DING Lai-baPAN Ai-xiang, SHI Feng, FANG Gui-gan(1. Institute of Chemical Industry of Forest Products, CAF; National Engineering Lab for Biomass Chemical Utilization;Key and Open Lab. on Forest Chemical Engineering, SFA; Key Lab of Biomass Energy and Material, JiangsuProvince, Nanjing 210042, China; 2. Institute of New Forestry Technology, CAF, Beijing 100091, China)Abstract: The reasonable utilization of the paper mill sludge, which is a kind of valuable biomass resource, can not only solve thesecondary environmental pollution, but also bring certain economic benefits. This paper introduced the classification and composition ofpaper mill sludge and overviewed the recent researches and technology developments in the biomass utilization of paper millsludge at home and abroad. The technologies included sludge pyrolysis, gasification, hydrothermal treatment, hydrogen productionpower generation by incineration, anaerobic digestion, agricultural utilization, absorbent and activated carbon production etc. Theresource utilization of paper mill sludge in China was predictedKey words: pulp process sludge; biomass; resource utilization造纸污泥是制浆造纸废水处理的副产物,每生产1t纸,就产生含水量80%的污泥约1200kg,污泥产生量是同等规模市政污水处理厂的5~10倍,且成分复杂,含水量高,处理的难度大,处置费用约占造纸废水处理费用的50%以上2,污泥处置已成为困扰造纸企业经营的难题。在制浆造纸过程中大部分原料纤维被用来生产纸产品,剩余的生物有机质大部分则转移到废水中,所以造纸污泥生物质含量丰富,有机物含量50%~65%,主要含有纤维素、半纤维素和木质素等高分子有机物以及填料、凝聚剂等,如何将造纸污泥进行生物质资源化利用具有重要的现实意义。过去对造纸污泥的处理只有投资没有效益,先后经过了海洋投弃、土地填埋、堆肥、焚烧等处理方法。如何改变污泥的废弃物性质,实现造纸污泥生物质资源的利用,开发研制具有附加值的功能化产品,是妥善解决污泥处理处置的关键问题。本文综述了国内外造纸污泥生物质利用的研究进展,展望了中国造纸污泥的资源化利用前景。V凵中国煤化工收稿日期:2011-05-31基金项目:国家林业局公益性行业专项(201104003-06)CNMHG作者简介:丛高鹏(1987-),男,山东威海人,硕士生,主要从事环境保护与生物质精炼的研究;E-mal:conggaopeng@hotmail.com*通讯作者:施英乔(1957-),男,江苏宜兴人,研究员,硕土生导师,研究领域:环境保护和生物质预处理; E-mail: pingqiao@yahco. cn生物质化学工程第45卷1造纸污泥的分类及组成由于造纸污泥产生于废水处理不同的处理阶段,比如物理处理段、生物处理段、化学处理段等,所以所产生的污泥量和污泥类型也不相同。按来源可分为:1)初沉污泥:来自初沉池;2)剩余污泥:来自活性污泥法后的二沉池;3)腐质污泥来自生物膜法后的二沉池;4)熟污泥:生污泥经消化后的污泥,又称消化污泥;5)化学污泥:用化学沉淀法产生的污泥,又称化学泥渣按处理过程分:1)废水经过一级处理产生的污泥称为一次污泥;2)废水经过二级生化处理产生的活性污泥称为二次污泥,又称为剩余污泥;3)经过三级深度处理产生的污泥则主要是化学污泥;4)废纸造纸脱墨废水一级处理产生的污泥称为脱墨污泥。上述某几种污泥的混合物称为混合污泥。一次污泥的主要成分细小纤维较多;脱墨污泥含有大量油墨及各种杂质、灰分等。造纸污泥由无机物和有机物组成,无机物主要来自制浆造纸过程所使用的化学品;有机物主要是纤维素、半纤维素以及木质素等。在造纸废水处理过程中,废水经物化、生化方法处理后,其中的90%以上悬浮物被分离出来成为污泥。其中脱墨污泥有机物含量只有50%,而一次污泥则在80%以上。如此大量的污泥如果能够合理利用就会变废为宝,产生巨大的社会、环境和经济效益2造纸污泥生物质利用研究进展2.1热解制油热解技术应用于工业生产已有很长的历史,最早是用于煤和木材等的干馏,后来逐渐被用到石油裂解工艺。近十几年来,热解法又逐渐被应用于固体废弃物的综合利用中,并被认为是最有前途的固体废弃物处理技术。有关污泥低温热解技术的最早报道可追溯到1939年,一项法国专利中, Shibata首次阐明了污泥的热解处理工艺。到20世纪70年代,德国的科学家 Bayer和 Kutubuddin对该工艺进行了深入研究,开发了污泥低温热解工艺,流程如图1所示4。污泥水“千燥“热解“产品分离可燃炭保温分液冷凝不凝结气体图1污泥低温热解流程Fig. 1 The pyrolysis process at a low temperature造纸干污泥中有机物占62%,可以进行热能资源化利用。对造纸污泥的元素分析表明,造纸污泥热解废气及残渣对环境没有危害性污染5。污泥热解主要产品为衍生油,作为能源的利用价值高,副产的可燃炭也有很高的利用价值。目前国内外达到工业示范规模的生物质热解液化反应器主要有流化床、循环流化床、烧蚀、旋转锥、引流床和真空移动床反应器等6。污泥热解后90%以上的重金属如Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Ni、Pb及Zm等被转移到固体半焦中。此外通过污泥热解活化制备的吸附材料具有质轻、多孔、吸附能力强的特点,是目前较流行的应用方式89贾相如等0采用流化床污泥热解制油,在300~600℃进行油孤察了污泥在不同热解温度下的热解特性。结果表明,随着反应温度的提高,残炭的产中国煤化工曾加,热解油产率在300~500℃内随着反应温度的升高逐渐增加,在500℃CNMH随连后逐渐减少;不凝结气体主要由CO2CO、H2、CH4、C2H4、C2H6、C3H6和C3H3等组成,各成分随反应温度的升高呈规律性变化;通过GC-MS联用分析,对热解油中的29种含量(峰面积百分比)大于1%的成分进行了定第5期丛高鹏,等:造纸污泥生物质资源化利用性分析,400℃时热解油中酯类的含量(峰面积百分比)占绝对优势,而在600℃时,烯烃的含量(峰面积百分比)最多,各种组分的分布较400℃时均匀。2.2热解气化造纸污泥的主要成分是木质素、糖类和盐,均有一定的能量利用价值,尤其是木质素和糖类。利用生物质热解气化技术,把低品位的造纸污泥转化为高品位的可燃气体,供工厂锅炉或窑炉使用,达到节省燃料、减少污染的目的。该过程需要在高温下进行:通空气时900~1100℃,通氧气时10001400℃。多数情况下都是通入氧气进行气化,这样产生的气体中含有55%~60%的N2,热值为4~7MJ/m3。气化过程能使烟气体积大幅减小,因为气化过程产生的CO2能与水反应,而且通入氧气能避免产生N2。气化处理污泥是一个新课题,因此文献中报道不多。用于气化的污泥可以是消化污泥也可以是未消化污泥,但必须经过机械脱水。热解和气化在生物量中的差别在于操作温度和氧气量的控制。通常热解需要较长时间停留从而达到炭质量的最佳化。为了达到热解和气化反应的最佳条件,热氧化反应需要有阶段性或区域性。生物质气化反应过程主要取决于气化剂的选择、气化炉中反应温度和压力的控制、物料的停留时间。根据气化剂的不同分为空气气化、水蒸气气化、氧气气化、氢气以及多种气化剂的混合物气化;根据气化反应器的不同又可分为固定床气化、流化床气化和气流床气化;根据催化剂使用情况分非催化气化和催化气化;还可以根据气化反应压力的不同分为常压气化和加压气化技术(。可根据对最终产品的选择进行确定,气化技术能优化气体产品的产量,热解技术能优化炭重油和轻油的产量2。中国科学院广州能源研究所通过建立一个集干燥、气化、燃烧过程相结合的污泥气化处理能量利用系统的过程模型,使污泥经过“干燥—一在气化装置中气化生成可燃性气体产物一气体燃烧”过程实现洁净处理、能量回收利用。与传统的焚烧方式相比,产生的可燃气体可以有多种利用用途,如输送到工厂锅炉或窑炉中燃用,不必新增热回收设备或对原有锅炉进行投资改造,可节省大量投资;同时由于气化燃烧过程可以利用余热干燥废渣污泥中的水分,而不必利用辅助燃料,降低运行费用;且热解气化处理过程中产生的氮、硫氧化物污染轻。气化处理能量利用技术既解决造纸废渣污泥直接排放带来的环境问题,又充分利用其能源价值1。2.3水热处理Yoshiaki等研发了一种污泥的水热处理系统,该方法是将污泥和温度为150~300℃、压力为1.5~3.0MPa的饱和蒸汽加入到密闭的容器中进行反应,并搅拌,改善污泥的脱水和干燥性能,同时完成污泥的杀菌消毒和除臭过程。经水热处理的污泥可以通过机械方式很轻易地脱水50%~60%,半干污泥可以作燃料。在水热处理过程中产生的分离液含有丰富的营养物质,可以作为肥料用于农业生产。2.4制氢造纸污泥含有丰富的有机质,利用生物技术和高温热解技术将污泥中的有机质转化成燃料具有重要意义。目前国内外学者研究的主要污泥制氢技术如表1所示表1污泥制氢技术Table 1 Hydrogen making from sludge方法名称原理研究进展相关文献生物制氢利用微生物在常温常压下进行酶催化反应可大多数研究都集中在细胞和酶固定化技术上制得氢气的原理进行的。如探讨产氢菌种的筛选及包埋剂的选择等。[15]污泥通过热化学方式转化为高品位气体燃气英国 Newcastle大学的 Midilli采用高温气化高温气化制氢或合成气,再分离出氢气。需要加入活性气化污泥的方法来[16]剂和水蒸气体中氢气体积中国煤化工水温度和压力均高于临界温度(374.3℃)和CNMHG超临界气化制氢临界压强2.05MPa),以超临界水作为反应介东京大学Yo气化制氢反应器。日本三菱公司在650℃、[17-19质与溶解于其中的有机物发生强烈的化学反25MPa的条件下反应,混合气氢气占60%。应生成氢气生物质化学工程第45卷在以上几种制氢技术中,生物制氢技术反应条件温和、能耗低,能妥善解决能源与环境的矛盾,已成为国际上热衷探索和研究的课题。造纸污泥有机质含量高,水解产物主要是糖类,是生物制氢重要原料。 Levin等研究表明,脱木质素的木质纤维是较好的产氢基质。污泥制氢技术在国内外都是比较前沿的污泥能量利用技术,但目前还仅仅处于探索起步阶段,没有实际的工程经验可借鉴,需要进一步深入讨论。在超临界水中进行污泥催化气化,污泥的气化率可达100%,气体产物中氢的体积分数甚至可以超过50%,且反应不生成焦炭、木炭等副产品,不会造成二次污染,具有良好的发展前景92.5焚烧发电造纸污泥含有较高的热能,焚烧不仅能实现污泥减量化,而且能消除臭味、杀死病原菌、寄生虫和回收热能。日本污泥的55%、美国污泥的25%和欧洲污泥的11%已用于焚烧发电)。我国污泥焚烧发电技术起步较晚,但已取得突破性进展。目前污泥焚烧相关应用方向详见图2。制铁用保温剂用于耐寒性瓦或沥青屋面纸炭化旋转炉)用作活性炭或低级橡胶调料污泥屏蔽汽噪材料及不燃建筑材料特殊水泥材料及陶瓷原料→焚烧(流化床土壤改良剂造纸用填料及轻质骨料图2造纸污泥焚烧后资源化利用Fig. 2 The resource utilization of paper sludge after incineration2.6厌氧消化目前,厌氧消化技术是处理剩余污泥的主要技术之一。传统的厌氧消化存在消化速率低、停留时间长(需20~30d)及产气率低等不足24,限制了厌氧消化技术优势的发挥。为提高剩余污泥的厌氧消化效率。对剩余污泥中微生物细胞进行破解。使其中的有机物进入水相,从而有利于微生物对有机物的进攻、利用和降解。近年来,国内外学者针对剩余污泥预处理方法和效率展开了广泛的研究,主要预处理手段包括超声波、热解、微波、超临界氧化、加碱法及其它方法组合而成的预处理工艺方法等。这些方法均可以有效破坏剩余污泥组分的结构及细胞壁,使絮体中胞内外有机物不同程度地溶出并进人液相,促进污泥的水解过程。在生物处理的各种方法中,厌氧消化能量收益高且对环境影响较小。厌氧消化一般在(35±5)℃下即可进行。在这种条件下,大约50%的有机物被厌氧生物降解,生成沼气。现代工艺是在电脑化控制的反应容器内,根据处理物的各种不同条件随时对容器里的厌氧环境进行调节,达到充分利用自然界普遍存在的微生物,参与有机物化逐级发酵降解、水解、酸化、气化,最终实现甲烷化。发酵产物沼气中主要是气态的甲烷和二氧化碳,将其收集后用作清洁燃料。另一方面,甲烷气体温室效应是一氧化碳的22倍。所以,在处理污泥等废弃物的同时,采集、利用含甲烷达50%左右的沼气并加以利用,除具有经济效益外,对减轻温室效应具有重大意义。排出的残渣(约为原污泥总量的40%左右)中含有聚合物腐殖酸,可作城市绿化的基肥、土料。厌氧发酵/工业化制气的主要优点是资源化程度高,产生高热值沼气的同时生产了有机肥料。针对造纸污泥的特点,厌氧发酵/工」中国煤化工分广泛的应用前景。THCNMHG2.7农用27.1堆肥造纸污泥中除含有大量的细小纤维外,还含有丰富的有机质、N、P、K等养分以及微量元素。造纸污泥的重金属含量比城市污泥的低,不会导致重金属污染,所以造纸污泥是一种良好的肥料资第5期丛高鹏,等:造纸污泥生物质资源化利用源231。刘贤森等0对安徽山鹰纸业污水处理工艺改进前污泥SS1和改进后污泥SS2进行了重金属研究,并与国家标准GB4284-1984《农用污泥中污染物控制标准》中规定最严格的酸性土壤重金属离子最高含量进行比较详见表2。同时堆肥是一个腐殖化的过程,有机质在微生物的作用下进行矿化分解,同时合成新的更稳定的有机物。此过程中废弃物中重金属活性被钝化,有效降低其生物有效性。通过园林绿地施用污泥堆肥对环境的影响以及污泥用于农田、绿化、园林等研究,结果表明:造纸污泥堆肥综合利用具有合理性、科学性。常见流程见图3。近些年还研究了造纸污泥颗粒有机肥的生产工艺,如图4。刘勃等利用碱法草浆造纸企业产生的固体废弃物经堆肥处理后复配造粒生产出一种有机无机复混肥,并进行了农田试验。结果表明:该有机-无机复混肥可有效提高作物产量,改善作物品质,并对土壤具有显著的改良作用。表2污泥中重金属元素与国家标准对比Table 2 The heavy metal elements in sludge compared with the level in national standard元素 elementSS1/(μgg-1)s2/(μg·g-1)国家标准/(Hg·g1)national standard3009384526Pb50150示污泥中未检出或国家标准中未限定。一 means no detection or restriction in the national standard堆肥自动监控系统」污泥(含水率%左右)—发酵池堆肥}→有机肥料通风设备图3造纸污泥堆肥工艺流程Fig 3 The compost process of paper sludge粉碎、计量一想出,围一“通材一“干一色装计图4造纸污泥颗粒有机肥生产工艺流程Fig 4 The making process of particle organic fertilizer from paper sludge利用经过好氧厌氧交替堆肥得到的造纸污泥堆肥作为农业肥源,土壤和作物的重金属含量均符合国家相关标准在短期内不会带来土壤重金属污染风险。但脱墨污泥中含有少量重金属元素,在土壤中会造成积累和污染。因此建议使用者在专家指导下定量施用并定期对土壤进行抽样检测以确保施用的效果以及土壤不会发生逆向变化。2.7.2制土壤改良剂造纸污泥土壤改良剂不仅能大幅度提高作物对N、P养分的吸收,而且能降低土壤容重,增加土壤有效磷含量,减少铵态氮向硝态氮转化,具有一定的保肥抗淋失作用,污泥改良剂的应用有利于土壤生态环境改善。中国煤化工李慧菊等进行了造纸废泥田间试验,分析结果表明造纸废泥CNMH(物需要的营养元素,对植物生长无毒,也不会对生态环境造成污染,是一种理想的有机肥源。王德汉等ω3利用造纸污泥堆肥研制出颗粒状土壤改良剂,并进行了菜心、玉米盆栽试验及大田玉米试验,结果表明,土壤改良剂不仅能促进菜心、玉米生长,提高N、P养分吸收,而且能降低土壤容重生物质化学工程第45卷增加土壤有效磷含量,有一定的保氮作用,造纸污泥土壤改良剂不会造成土壤与农产品污染。2.7.3制有机生物饲料蚯蚓可以吞食造纸污泥,分解出有机肥料。山东亚太森博公司利用蚯蚓处理造纸污泥,消化后的蚯蚓粪肥效和农用肥相当,可以广泛用于农作物、园艺花卉、草坪及市政绿化等。江苏常熟市尊龙农业养殖技术有限公司养殖蚯蚓吞食造纸污泥,其粪便转化成饲料。1条蚯蚓毎年的繁殖能力达20万条之多。1条蚯蚓每天可以处理0.3g的造纸污泥,通过蚯蚓消化分解造纸污泥其粪便很快转化成为有机生物饲料。这些有机肥料随即被送往附近的畜禽养殖、水产养殖对比示范基地,用来喂养鸡、鸭、鹅、羊等畜禽。2.8制活性炭及吸附剂吸附法是治理环境污染的一种有效的方法,具有适用范围广,能够吸附环境中的微量污染物且处理效果好的优点。活性炭由于其高的吸附性能是一种非常有用且常见的吸附剂。但是制备商品活性炭的原材料相对比较昂贵,导致活性炭的生产成本较高。几乎所有含碳的物质均可用来作为制备活性炭的原材料。鉴于造纸污泥中含有丰富的有机碳成分,客观上具备了被加工成含炭吸附剂的条件,在一定的高温无氧条件下以污泥为原料可以制得含碳吸附剂。国内外学者对污泥含炭吸附剂的制备及应用进行了一些实验室研究。在不同的制备方法中,化学活化法制备的吸附剂的吸附性能最好。在化学活化法中活化剂的种类、浓度、热解温度、热解时间、升温速率等对产品性能的影响较大。由于污泥含炭吸附剂中含有金属氧化物致使其不但可以作为吸附剂,同时也是良好的催化剂,应用于气相中H2S的去除,液相中重金属、色度及其他有机物的去除均取得了一定的效果。具体制备方法及主要参数如下28.1直接热解法33在电阻炉中通入N2,热解温度450~950℃,恒温时间30~180min,处理得到粉末状吸附剂。制得吸附剂BET比表面积并不高,仅为15.3-141m2/g2.8.2混合热解法33}采用污泥与其他固体废物混合原料,热解温度通常为500~950℃,持续时间30~120min。制得吸附剂的BET比表面积较高,主要取决于其他固体废弃物的碳含量以及混合比例2.8.3气体活化法卾切先将污泥直接高温热解,然后通入活化气体再次热解,活化气体包括COO2、水蒸气等。制得吸附剂的BET比表面积为62-269m2/g,比污泥直接热解制得吸附剂的BET比表面积高。28.4H2sO4活化法““污泥在不同浓度H2SO4溶液中浸渍24-48h,通入N2热解制得吸附剂。热解温度为440~950℃,以650℃居多,持续时间30~180min。污泥来源不同,制成吸附剂的BET比表面积也不相同。采用H2SO4活化法制成的吸附剂比污泥直接热解和气体活化法制得的效果好很多。28.5ZnCl2活化法“粉末状干污泥用1~7 mol/L AnCI2溶液浸渍24~48h,在450~950℃(一般650℃)热解,持续时间30min。但由于这种吸附剂在使用过程中还会有锌离子溶出,因此大大限制了其研究和应用。28.6微波法46采用微波作热源,按质量比1:115添加浓度为30%的活化剂ZnCl2于处理过的干污泥中,在640W功率的微波辐射下,热解360s。污泥吸附剂性能良好,其碘吸附值达388.92mg/g。此外美国依利诺斯工艺技术研究所成功地开发出了用造纸污泥生产活性炭和催化剂的炭载体材料。该项工艺是将造纸厂污泥干燥,捣碎后与ZnO混合,在一定温度下活化,ZnO与加热降解的纤维素结合,形成一种多孔的结构物,ZnO还可以作为干燥剂促进含碳材料的分解。上述处理后的多孔材料再经紫外光和水蒸气处理,使其表面氧化,然后在800℃N2环境下热分解得到最终产品。造纸污泥生物质资源化利用方法对比中国煤化工2.9.1热解制油及气化利用污泥中有机物的热不稳定性,在CNMHⅡ热干馏,使有机物产生热裂解,经冷凝后产生利用价值较高的燃气、燃油等。月m共易阳付、勿烂棚及使用方便等特点,给污泥的无害化、减量化资源化提供了有效途径。但设备要求高,基础投资大,成本高,目前经济效益低第5期丛高鹏,等:造纸污泥生物质资源化利用432.9.2水热处理污泥加入到150~300℃、压力1.5~3.0MPa的饱和蒸汽的密闭容器中进行反应并进行搅拌,改善污泥的脱水和干燥性能,同时完成污泥的杀菌消毒和除臭过程。经水热处理的污泥机械脱水性能提高,达到50%~60%,半干污泥可以作燃料。水热处理产生的分离液含有丰富的营养物质,可作为肥料用于农业。但目前工程化经验较少,技术路线还不够完备,需要与其它技术相结合。2.9.3制氢目前主要包括污泥生物制氢、污泥高温气化制氢以及污泥超临界气化制氢等。能生成清洁能源。不会造成二次污染,其中生物制氢技术反应条件温和、能耗低。该技术目前处于起步阶段,没有实际工程经验可借鉴,需要进一步探讨2.9.4焚烧发电利用造纸污泥热值较髙的特点,作为锅炉燃料与其他燃料混合燃烧,利用热量的同时生成的造纸污泥灰分(PSA)可以用作建材及其它应用材料。造纸污泥含有较高的热能,焚烧不仅能实现污泥减量化,而且能消除臭味、杀死病原菌、寄生虫和回收热能。但污泥干化及脱水过程能耗较高,提高了发电成本,PSA后续利用缺乏标准化技术2.9.5厌氧消化预处理技术对污泥中微生物细胞进行破解,有利于有机物进入水相,提高微生物对有机物发酵产气效率。该技术投资少,经济效益和环境效益明显,设备要求不高,工程经验足。但传统方法生产周期长,产品品质难控制。29.6农用利用造纸污泥毒性低、有机质含量高的特点,利用堆肥、动植物生态利用等途径实现资源化利用。能很好的实现造纸污泥的无害化和资源化利用,操作成本低,环境效益高。但在土壤改良剂等直接农用方面的毒理需长期监测。产品化生产不规范。2.9.7制活性炭及吸附剂利用造纸污泥热值较高、有机质含量高的特点,进行不同方法的热解、炭化及活化制备具有吸附性能的炭材料。参照常规活性炭制备方法,技术成熟多样,产品吸附性能较好,资源化利用彻底,是变废为宝的好方法。但主要问题在于污泥前期干化、热解耗能高,工程化设备要求高。3展望世界上许多国家在大力研究造纸污泥处理处置技术,现代高温污泥热解与污泥油化技术已经在国外应用,但运行成本普遍较高。污泥制氢技术比较前沿,目前还处于探索起步阶段,没有实际的工程经验可借鉴,需要进一步深入研究。超临界水气化制氢技术具有良好的环保优势和应用前景,具有生物质气化与能量高转化率、有机物无害化、产品品位高等优点。而污泥制活性炭等吸附材料的开发则具有环保和经济双重效益,目前国内许多研究机构都在积极进行探索,中国林业科学研究院林产化学工业研究所在生物质资源利用研究方面在国内颇具影响力,目前也正致力于造纸污泥制备活性炭、热解等生物质利用技术的研究开发。多年来,我国造纸污泥主要用于农林行业有机肥建材行业制砖、水泥陶粒等。造纸污泥作为重要的生物质资源,今后应着重解决以下几方面的问题:3.1造纸污泥含水率很高,一般脱水后仍在75%以上。当前需要解决的技术关键是,如何用较低的成本,将脱水污泥进一步处理至含水50%以下,将十分有利于运输和生物质资源化利用。应着重加强超声波、毛细吸附、电絮凝强化脱水、水热处理等污泥强化脱水技术以及太阳能、造纸厂余热在污泥干化方面的应用,降低污泥生物质资源化预处理的成本32造纸污泥中存在大量微生物及某些污染物,在农用、制备新型材料等资源化应用中有害物质的固定、迁移转化、毒理学研究等,都是将要重点研究的问题。3.3造纸污泥生物质能源化技术工程实例较少,目前主要是简单的作为锅炉燃料与煤等混合燃烧,如何降低污泥热解、制氢等技术的运行成本,解决关键的设备和连续化中国煤化工污泥资源化应用的重要问题。CNMHG造纸污泥作为一种新型的生物质资源化利用不仅能够解决污泥处理处直的环境叫趣,史能产生定的经济效益,具有重要的现实意义和广阔的应用前景。生物质化学工程第45卷参考文献[冂]陈江,黄立维,顾巧浓.造纸污泥热解特性及动力学研究[J].环境科学与技术,200629(1):87-89[2 MAHMOOD T, ELLIOTT A. A review of secondary sludge reduction technologies for the pulp and paper industry[ J].Water Research, 2006,40[3]万金泉,马邕文.废纸造纸及其污染控制[M].北京:中国轻工业出版社,2005[4]BAYER B, KUTUBUDDIN M, Process of the international recycling congress[ C]. Berlin: EF Verlag, 1987, 314-3185]张安龙潘美玲造纸污泥的基础性质及资源化利用[J]纸和造纸,2011,30(1):50-53[6]路冉冉,商辉,李军.生物质热解液化制备生物油技术研究进展[J].生物质化学工程,2010,44(3):54-59[7]刘连芳,李爱民,李润东,等污泥热化学处理过程中重金属在底灰中的残留特性研究[J]沈阳航空工业学院学报,2004,21(2):73-758]宋薇,聂永丰,金宜英污泥衍生活性炭研究[J].环境卫生工程,2006,14(1):14-169]马志毅,侯红娟,刘瑞强,等.污水厂污泥作吸附剂的试验研究[冂].中国给水排水,1997,13(4):10-13[10)贾相如,金保升,李睿.污水污泥在流化床中快速热解制油[燃烧科学与技术,2009,15(6):528-5341应浩,蒋剑春生物质能源转化技术与应用(Ⅳ)—生物质热解气化技术研究和应用[J.生物质化学工程,2007,4(6):47-5512]周肇秋,赵增立,杨雪莲,等造纸废渣污泥基础特性研究——造纸废渣污泥气化处理能量利用技术研究之[J].造纸科学与技术2001(6):14-173]周肇秋,赵増立,杨雪莲,等,造纸废渣污泥气化处理能量利用技术研究—一造纸废渣污泥气化处理能量利用技术研究之二[冂].造纸科学与技术,2001(6):18-2114]YOSHIAKI M, RYOSUKE Y, KUNIO Y. High efficiency dehydration of sewage sludge by the hydrothermal treatment and the press filter[Cj//26th Annual Intemational Conference on [ 3. Phoenix: AZ.2007, 14-18[15]袁传敏颜涌捷,曹建勤生物质制氢的研究[J].煤炭转化,2002,25(1):18-24[16 MIDILLI A, DOGRU M, AKAY G, et al. Hydrogen production from sewage sludge via a fixed bed gasifer product gas[ J]. Intemational Journalof Hydrogen Energy, 2002, 27(5): 1035-104117]YASHIDAT, OSHIMA Y. Partial oxidation and catalytic biomass gasification in supercritical water: A promising flow reactor system[J1Industrial Engineering Chemistry Research, 2004, 43(15): 4097-4104[I8]孙晓红,汪群慧,孟令辉,等.超(亚)临界水氧化法在固体废物资源化中的应用[J]现代化工,2003,23(5):48-51[ 19]IZUMIZAKI Y, PARK K C, TACHIBANA Y, et al. Organic decomposition in supercritical water by an aid of ruthenium( iv)oxide as aatalyst-exploitation of biomass resources for hydrogen production[ J]. Progress in Nuclear Energy, 2005, 47(1/2/3/4): 544-55220]LEVIN D B, ISLAM R, CICEK N, et al. Hydrogen production by Clostridium thermocellum 27405 from cellulosic biomass substrates[J IHydrogen Energy, 2006, 31(11): 1496-1503[21]王兴润,金宜英国内外污泥热干燥工艺的应用进展及技术要点[J].中国给水排水,2007,23(8):5-8[22] MIRON Y, ZEEMAN G, VAN LIER J B, et al. The role of sludge retention time in hydrolysis and acidification of lipids, carbohydrates andproteins during digestion of primary sludge in CSTR systems[ J]. Water Research, 2000,34(5): 1705-1713[23]DE LA RUBIA M A, PEREZ. M, ROMERO L 1, et al. Effect of solids retention time( SRT ) on pilot scale anaerobic thermophilic sludgedigestion[J]Process Biochemistry,2006,41: 79-8624]FEYTILI D, Z.ABANIOTOU A. Utilization of sewage sludge in EU application of old and new methods-A review[ J]. Renewable and Sustain-ole Energy Reviews. 2008, 12: 116-140[25 BEAUCHAMP C J CHAREST M H, GODDELIN A. Examination of environmental quality of raw and composting de-inking paper sludge[J]hemisphere, 2002, 46: 887]刘贤淼,费本华,江泽慧,等,造纸脱墨污泥基础性质和资源化利用方向[J].科技导报,2009,27(10):56-60[27]刘勃郎咏梅洪卫,等造纸固废生产有机-无机复混肥的研究[J].山东轻工业学院学报,2006,20(4):69-7228]林云琴,周少奇,王德汉.重金属在土壤-作物体系中的累积行为研究(1)—造纸污泥堆肥农用的重金属污染研究[J].中国造纸学报,2007,22(2):35-38[29]林云琴,周少奇造纸污泥堆肥应用中重金属的累积行为[J].中国造纸,2005,245[30]李慧菊,马甜,王磊,改良沙地的有机肥源—“造纸废泥”田间试验分析[J]中国煤化工3王德汉,彭俊杰戴苗造纸污泥准肥作为土壤改良剂的肥效研究U]中国造纸YHCNMHG32]文心蚯蚓处理造纸污泥技术[J].造纸化学品,2006,8(5):60[33]ZHANG F S, NRIAGU JO, ITOH H. Mercury removal from water using activated carbons derived from organic sewage sludge[ J].WaterResearch,2005,39(2/3):389-39第5期丛高鹏,等:造纸污泥生物质资源化利用[34ROZADA F, OTERO M, PARRA J B, et al. Producing adsorbents from sewage sludge and discarded tyres: Characterization and utilization for[35]ROZADA F, OTERO M, MORN A, et al. Adsorption of heavy metals onto sewage sludge derived mate rials[ J]. Bioresour Techno, 2008, 99(14):6332-6338[36]JINDAROM C, MEEYOO V, KITTY ANAN B, et al. Surface characterization and dye adsorptive capacities of charobtained from pyrolysis/):239-246[37]SEREDYCH M, BANDOSZ T J. Removal of copper on composite sewage sludge/industrial sludge based adsorbents: The role of surfacechemistry[ J]. J Colloid Interface Sci, 2006, 302(2): 379-388[38]KANTE K, QIU JS, ZHAO Z B, et al. Role of oil derived carbonaceous phase in the performance of sew age sludge based materials as mediafor desulfurizaton of digester gas[ J]. Appl Surf Sci, 2008, 254(8): 2385-2395[39]ROS A, LILLO-RODENAS M A, FUENTE E, et al. High surface area materials prepared from sewage sludge based precursors[JChemosphere,2006,65(1):132-14[40]RIO S, LECOQ L, FAUR C, et al. Preparation of adsorbents from sewage sludge by steam ac tivation for industrial emission treatment[J]]Process Saf Environ Prot, 2006, 84(4): 258-264.[41]ROZADA F, OTERO M, MORAN A, et al. Activated carbons from sewage sludge and discarded tyres: Production and optimization[J]J Hazard Mater,2005,124(1/2/3):181-191[42]QODAH AZ, SHAWABKAH R. Production and characterization of granular activated carbon from activated sludge[ J]. Braz J Chem Eng2009,26(1):127-136[43]潘志辉,梁恒,田家宇,等,混合污泥制备吸附剂回用于污水处理研究[J]哈尔滨工业大学学报,2010,42(6):845-848[44 PAN Z H, TIAN J Y, XU G R, et al. Characteristics of adsorbents made from biological, chemical and hybrid sludges and their effect onorganics removal in wastewater treatment[J]. Water Research, 2011, 45: 819-827[45]LITTRELL. K C, KHALILI N R, CAMPBELL M, et al. Structural characterization of activated carbon adsorbents prepared from paper millsludge[]. Appl Phys,2002,74(81):1403-140546]程爱华嵇天明陈柳微波法制备污泥吸附剂的研究[J].环境工程,2008,26:353-355[47]谭非,王彬元,林金春,等微波加热化学活化法制备活性炭的优化工艺研究J.生物质化学工程,2010,44(1):1-4[48]常静.造纸污泥的处理及资源化利用[J].中国资源综合利用,2006,24(12):25-27可aqeq欢迆订阅2012年科技期刊《植物资源与环境学报》(季刊)系江苏省·中国科学院植物硏究所、江苏省植物学会及中国环境科学学会植物园保护分会联合主办的学术刊物,国内外公开发行。该刊为中国科技核心期刊、中国科学引文数据库核心期刊和 RCCSE中国核心学术期刊A,并为BA、CA、CAB、 Isevie's、中国生物学文摘、中国环境科学文摘、中国科学引文数据库、——数字化期刊群、中国学术期刊(光盘版)和中文科技期刊数据库等国内外著名刊库收摘。围绕植物资源与环境两个中心命题,报道我国植物资源的考察、开发利用和植物物种多样性保护,自然保护区与植物因的建设和管理,植物在保护和美化环境中的作用,环境对植物的影响以及与植物资源和植物环境有关学科领域的原始硏究论文研究简报和综述等。凡从事植物学、生态学、自然地理学以及农、林、因艺、医药、食品、轻化工和环境保护等领域的科研、教学、技术人员及决策者,可以从中获得相关学科领域的研究进展和信息。从2012年起本刊毎期页码增加至120页,定价为毎期20元。本刊于1992年创刊,国内统一刊号:CN32-1339/S,全国各地邮局发行,邮发代号:28-213,每期定价:20元,全年定价:80元。若错过征订时间或需补齐192年玊201l年各期者,请直接与编辑部联系邮购。编辑部地址::10014南京中山门外江苏省中国科学院植物研究所内;电话:025-84347016,025-84347014;Fax:025-84432074; E-mail:zwzy@milcnbg.net或nbgxx@jlonlinecomo欢迎订阅和投稿。投稿系统网址:http∥ryH中国煤化工gin.aspx。CNMHG