综述：探索污泥气化与资源回收的潜力：一项综述

这篇综述系统探讨了污水污泥（SS）气化技术在资源回收（如磷P）和能源转化（合成气H2/CO）中的应用潜力，对比了焚烧、热解等传统处理方法的优劣，并分析了工艺参数（如温度、ER当量比）对产物（合成气LHV、灰渣SSA）的影响，为可持续废弃物管理提供了技术路线。

　　

背景

污水污泥（SS）作为废水处理厂（WWTPs）的副产品，其产量持续增长。传统处理方式包括焚烧、农业利用和堆肥，但热化学处理（如气化）因能同时实现能源回收和资源循环而备受关注。气化技术通过缺氧环境将SS转化为合成气（含H₂、CO等），同时产生富磷灰渣（SSA），但其大规模应用仍受限于技术成熟度（TRL 6-7）和经济性。

污泥特性与法规挑战

SS的高灰分（35-52 wt%）、水分（>80 wt%）和重金属（如Cd、Pb）含量对气化工艺提出特殊要求。欧盟法规（如2019/1009）推动磷回收，但当前气化灰渣被排除在肥料许可范围外。污泥中磷以Ca₅(PO₄)₃(OH)等形式存在，与铝铁磷酸盐共存，需通过酸提取或热化学后处理（如AshDec工艺）回收。

气化技术与优化

气化反应器分为固定床、流化床（BFB/CFB）和气流床三类。流化床因适应高灰分 feedstock 成为主流选择。关键参数包括：

• 温度：>800°C可提升合成气产量（GY）和H₂占比，但增加灰渣熔融风险；
• 气化剂：蒸汽（S/C比）促进水煤气变换反应（WGS），提高H₂；空气则引入N₂稀释热值；
• 添加剂：石灰石（CaO）催化焦油裂解，降低H₂S排放。

产物与污染控制

合成气LHV为4-26 MJ/m³，含NH₃、H₂S等杂质需通过洗涤或吸附去除。灰渣中90%的磷可回收，而共气化（如与秸秆）可改善灰渣农用性能。重金属（Hg、Cd）在高温下挥发，需通过冷凝控制。

挑战与展望

技术瓶颈包括污泥干燥能耗高（850 kWh/t H₂O）、灰分处理复杂，以及缺乏规模化案例。未来需结合AI优化工艺，并推动政策支持（如修订肥料法规），以实现气化技术在循环经济中的潜力。