都市汚泥の環境汚染を軽減し,汚泥の資源利用を達成するために,国内外の汚泥処理の現状を詳しく解説した。 汚泥を石炭と混合して下水スラリーを製造する方法、石炭（セミコークス）と混合して成形燃料を製造する方法、植物わらと混合して造粒してバイオマス燃料を製造する燃料を製造する方法の研究状況を紹介した。
その結果,汚泥からのバイオマス燃料の調製は,汚泥の有効発熱量を十分に利用し,少量の石炭を代替し,汚泥の合理的利用のための効果的な技術的アプローチを提供できることを示した。 汚泥からバイオマス燃料を調製する際の小規模、高エネルギー消費、複雑なプロセス、低燃料発熱量の問題を分析し、高濃度燃料石炭水スラリーを調製するための汚泥の深改質の強化、汚泥の造粒、および燃料ストローの開発、汚泥と石炭（セミコークス）から成型燃料を製造するための効率的なバインダーの開発、および成型前のスラッジの脱水・乾燥に関する研究 成型燃料の防水処理と汚泥のバイオマス産業化に関する研究汚泥のバイオマス燃料への産業利用を加速するための燃料化。
導入
都市汚泥は、下水処理場で都市部の生活下水や産業排水を処理する過程で生成される大量の汚染物質を含む下水処理の副産物です。 中国の下水処理率の急速な伸びとそれに伴う汚泥生産量の急増により、都市汚泥は年間3,000万トン以上（含水率80パーセント）に達しています。 都市汚泥は、外観上、黒色または黒褐色の液体状、半流動状、またはケーキ状の凝集体です。
特徴は、含水率が25%～98%と高く、量が多く、組成が複雑であることです。 汚泥には、泥や砂などの固体粒子、繊維、動植物の残渣、凝集したフロックなどが含まれています。 有機物（主にベンゼン、クロロフェノールなど）、有毒有害な重金属、病原微生物、寄生虫卵、塩類、放射性核種を多く含み、分解が難しく深刻な環境汚染を引き起こします。 現在、国内外の汚泥の主な処理方法は埋め立てですが、増加する汚泥の生産は土地を占有するだけでなく、地下水の水質も汚染します。 汚泥処理の国際的な方向性の一つとして焼却量の大幅な削減が挙げられているが、焼却炉の建設には初期投資が高く、運営コストも高い。 したがって、都市汚泥をいかに効果的に処理・処分するかが緊急の課題となっている。
汚泥には一定の発熱量（乾燥ベースの高発熱量 8-10MJ/kg）を有する有機物が多く含まれており、窒素、リン、カリウムなどの栄養塩も豊富に含まれているため、汚泥の資源利用率は高くなります。汚泥の減量化、安定化、無害化処理を実現する上で非常に重要です。 現在、汚泥資源の利用を発展させるには、土地利用、建材利用、バイオマス燃料の調製の 3 つの主な方法があります。 このうちバイオマス燃料の調製は、汚泥と産業廃棄物、農業廃棄物、あるいはクリーン燃料を混合してボイラー燃焼用の高発熱量燃料を製造するものであり、汚泥資源利用の主流となっている。 汚泥からのバイオマス燃料の製造は、直接燃焼できない汚泥の低発熱性を主に利用しています。 可燃物と混合してバイオマス燃料としてエネルギー利用することにより、汚泥の発熱量を最大限に活用できるだけでなく、汚泥処理コストの削減にも効果を発揮します。 汚泥を無害かつ資源化する効果的な方法です。
そのため、国内外の学者は汚泥からのバイオマス燃料の調製について広範な研究を行ってきた。 外国産汚泥は主に土地利用、埋め立て、焼却に使用されており、資源利用は限られています。 中国における汚泥の資源利用に関する研究は始まったばかりである。 そこで本論文は国内外の汚泥処理の現状を概観し、汚泥のバイオマス燃料化の研究状況と既存の問題点を紹介し、汚泥のバイオマス燃料化の開発方向を提案する。
１、国内外の汚泥処理の現状
1.1 海外における汚泥処理の現状 現在、海外における汚泥処理の主な方法としては、農業利用（肥料、飼料）、埋め立て、乾燥焼却、埋立処分などが挙げられます。 西側先進国は強い経済力、先進的な技術、高いレベルの汚泥処理を持っています。 例えば、西ヨーロッパでは間接熱乾燥が主に使用され、アメリカやイギリスでは埋め立てと農業が主に使用され、日本では焼却が主に使用されています。 欧州ではドイツやオランダなどに大規模な汚泥事前乾燥プラントが設置されている。 事前に乾燥させた汚泥の含水率が 60 パーセントに達すると、発電所に入り、焼却または農業用の堆肥化され、エネルギーの再利用が実現します。 統計によると、世界の先進7か国では汚泥処理のうち土地利用が9%から54%を占め、埋め立てが16%から55%、焼却が15%から55%、その他が0%から8%を占めています。 。
日本における汚泥の処理・処分方法は、処分（埋め立て、野積み、その他の処分方法）と資源利用（建材、農地、緑地、燃料）の２つに分けられます。 資源・エネルギーに乏しい日本では、汚泥の資源・エネルギー利用が重要視されています。 このため、近年、資源利用の割合が急速に増加し、2008年には77.9％に達しました。主に、汚泥中の有機成分は、農業緑地（肥料や土壌改良）やエネルギー利用（バイオマスガス、固形燃料化）などに利用されています。 、など）、無機成分は建材利用に使用されます。 2010年に日量5tの低コスト汚泥発電技術を構築。
1.2 中国国内の汚泥処理の現状。 経済的および技術的な理由により、現時点では汚泥を処理する合理的な方法はなく、埋め立てと積み上げが依然として主な方法です。 統計によると、中国の汚泥処理の現状は、農業用が44.8％、埋め立て用が31％、その他が10.5％、未処理汚泥が13.7％となっている。 建設された下水処理場の9割以上には汚泥処理のための補助設備が備わっていないというデータもある。 場所によっては、汚泥の誤用により、重金属、有機化合物、害虫や病気が人間の健康を直接危険にさらし、環境への二次汚染を引き起こしています。
埋め立ては土地の緊張を引き起こすだけでなく、土地や海洋資源を汚染するため、汚泥埋め立ての割合は年々減少しています。 焼却は汚泥の量を大幅に削減し、汚泥処理の国際的な方向性の 1 つです。 しかし、汚泥そのものは発熱量が低く、通常は直接燃焼させることができません。 現在、多額の投資、運営コスト、環境汚染などの問題があり、まだ初期段階にあります。 中国でも、環境保護政策がますます厳しくなる中、汚泥を土壌改良材や土地利用堆肥として適切に処理したり、レンガやセメント、新素材などの建築資材として活用したり、汚泥を資源として活用しようとしている。それは燃料、発電、ガス生産のためのエネルギーとして利用されます。 汚泥の超微粒子と一定の発熱量を利用して、わらや石炭などの農業廃棄物と混合してバイオ燃料や燃料炭水スラリーを調製することは、汚泥燃料化の有効利用法です。
2、汚泥生産量の急増と環境への悪影響により、国内の汚泥燃料技術の現状がますます注目を集めています。 近年、国内の学者らは、汚泥からのバイオマス燃料の製造に関する研究を行っており、主に汚泥と石炭、農業廃棄物わらを混合することによる成形燃料の製造、および汚泥と石炭を混合することによる燃料水石炭スラリーの製造が含まれる。 この分野の研究は始まったばかりであるため、そのほとんどはまだ実験室での研究段階にあります。
2.1 汚泥と石炭、農業用わらを混合して成形燃料を調製する技術。 汚泥は水分が多く発熱量が低いため、直接燃焼が困難です。 汚泥の燃焼特性を改善するには、汚泥を石炭や農業廃棄物と混合して直接燃焼または成形燃焼することが効果的です。 汚泥と農業廃棄物の燃焼特性を理解するために、Wu Honxiang et al. [3] は、熱平衡反応装置を使用して、石炭、木材チップ、およびスラッジ混合物の発火温度や燃え尽き温度などの燃焼特性を研究しました。 その結果、汚泥単独では燃焼性能が悪いことがわかった。 石炭または木チップを添加して混焼すると、総合燃焼特性指数が上昇し、発火点が上昇し、燃え尽き温度が低下し、燃焼性能が向上した。汚泥とバイオマス廃棄物の混合燃焼が汚泥の有効利用法であることを証明した。リソースとして。
含水率約80％の2種類のスラッジを石炭およびおがくずとフィルタープレスで混合し、一定の圧力下で一定の強度と発熱量を有するスラッジ練炭を作製し、熱重量試験を実施した。 結果は、2 種類の汚泥練炭の熱分解プロセスには、乾燥段階、揮発分析段階、燃焼段階、および燃え尽き段階が含まれることを示しています。 木材チップとスラッジから製造された成形燃料の最大燃焼速度は、スラッジと石炭粉末から製造された成形燃料の最大燃焼速度よりも約 100K 低くなります。 汚泥と藁および適切な添加剤を混合して練炭燃料を調製する目的は、燃焼熱量と熱エネルギーを増加させることです。 成形工程では、燃料に着火しやすくする着火剤、燃料の気孔率を向上させる緩め剤、炭素粒子の完全燃焼を促進する触媒、固化効果を確実にする硬化剤など、さまざまな添加剤を添加する必要があります。燃料の燃焼時の臭気汚染を軽減する消臭剤。
