污水污泥与咖啡渣的共水热碳化：燃烧特性与水热炭特性

《Scientific Reports》：Co-hydrothermal carbonization of sewage sludge and coffee grounds: combustion characteristics and hydrochar properties

　　

摘要

为了同时解决污泥（SS）处置和咖啡渣（CG）资源化利用的迫切挑战，本文在 1:2 的干质量比下，于 180–260 °C 温度范围内对 SS 和 CG 进行了共水热碳化（Co-HTC），以评估水热炭性质和协同相互作用。结果显示，单独由 SS 产生的水热炭（SS260）燃料品质较差，灰分含量为 64.04%，高位发热值（HHV）仅为 8.56 MJ·kg^??1。相比之下，共水热炭（SC260）表现出显著增强的燃料特性：灰分含量降至 38.53%，固定碳增至 10.53%，HHV 升至 15.11 MJ·kg^??1（相对于 SS260 增加了 76.5%），整体能量回收效率达到 64%。燃烧性能也显著改善，其中 SC180 的可燃性指数（C_i）为 1.06，综合燃烧指数（S）为 6.37，这些数值远超原始 SS（分别为 0.75 和 2.92）。值得注意的是，Co-HTC 过程中观察到了显著的协同效应：SC260 的碳保留协同系数达到 7.92%，产率协同系数为 3.05%。此外，与单原料水热炭相比，所得共水热炭具有更高的比表面积（31.54 m²·g^??1）和更发达的多孔结构。这些发现表明，SS 和 CG 的 Co-HTC 是升级水热炭燃料品质的有效策略，为这两种难处理有机废物的清洁和可持续共资源化利用提供了一条技术可行的途径。