回收污水污泥，通过热解过程，产生高质量的生物炭，其中含有有价值的磷，这是植物生长所必需的营养物质。此外，就循环经济而言，这一过程为市政当局提供了一种安全而有利可图的解决方案，因为可以产生和再利用大量可再生能源，而富含磷的生物炭既能带来农业效益，又能固碳(从而减少CO)₂排放)，当放入土壤(CO₂删除证书)。

自2015年以来，PYREG一直在德国、丹麦、捷克共和国、瑞典以及美国的污水处理厂(WWTP)安装经过验证的、可持续的、可扩展的生物炭生产工厂。PYREG的模块化系统占地面积小/紧凑，可与现有的污水处理厂设备(如污泥消化器，干燥设备等)集成。

巨大的收入机会

此外，在废水处理过程中，磷的回收保证了不依赖昂贵的矿物磷进口污染环境和气候。因此，对地方当局来说，这似乎是一个额外的财政负担，实际上，巨大的收入机会，因为炭化循环过程不仅产生磷肥生物炭，而且提供可再生能源，产生有价值的CO₂删除证书。因此，污水处理厂可以从三个收入来源中受益，同时消除污泥运输等重大成本。

PYREG工厂目前在全球50多个地点运行。他们也为美国环境保护署(EPA)等国家环境主管部门提供研究和参考植物;一个例子是在加州旧金山附近的硅谷清洁水(SVCW)污水处理厂运行的PYREG工厂。

生物质循环

生物质在低氧环境下的加热称为热解碳化。在这个过程中，有机碳化合物被转化为过程气体和固体元素碳。而有机碳化合物是可降解的，自然分解会释放出二氧化碳等温室气体₂或甲烷(CH)₄)进入大气，单质碳在数千年里保持稳定。只要这种碳不燃烧，它就不与任何元素发生反应，并保持其稳定的c形式。因此，当它被用作耕地农业的土壤改进剂时，它可以被认为是一个永久的碳汇。

碳化过程的特点

—温度和过程持续时间，分别足够高和足够长去除原料中的重要杂质如病毒或微污染物“分解”或“挥发”
- - -重要营养素的保留比如固相的磷。
-能力将原料中所含的大部分碳保留为稳定碳在产生生物炭时，从而提供了稳定的碳汇。这个过程被称为生物炭除碳(BCR)。

自热式碳化

PYREG过程可以将有机残留物转化为生物炭，同时回收热能。我们技术的核心是PYREG反应器与下游的FLOX燃烧室(“FLOX”代表无焰氧化)相结合。在反应器中，原料在没有空气的情况下，在500至700°C的高温下加热几分钟。的计算机控制工艺参数-如输送物料的速度，温度和空气供应，是回收成功的关键。污水污泥在控制过程中几乎完全热解碳化。在这个过程中，磷仍然完全可供植物利用。

挥发性成分通过热气体过滤从夹带颗粒中释放出来，并作为热工艺气体在燃烧室中无焰燃烧。所产生的燃烧热部分用于加热反应器，使该过程在启动阶段后热自给自足。因此，PYREmanbext网页登陆首页G系统不产生残留物，如热解油，这是昂贵的和有问题的处理。

FLOX燃烧，与烟气再循环，结合热气体过滤，允许非常低的烟气排放-特别是氮氧化物和粉尘含量低-同时产生生物炭和可用废热。因此，PYRmanbext网页登陆首页EG系统代表了NetZero技术，因为它们与它们自己生产的可再生能源相比，运行所需的能源要少得多。

有价值的输出

产生的余热用于原料的预备干燥或送入加热网络。或者，如果目标是发电，它也可以用来发电。由此产生的生物炭可以用作优质肥料。这是可能的，因为碳化过程在超过500°C消毒和净化干燥污泥。和:该工艺的磷酸盐回收率可达98%以上。

肥效高

对资源节约的承诺要求我们从污水污泥中回收磷，供农民使用。在磷回收的方法中，在500至700°C的温度下碳化是碳效率最高的方法之一，所产生的产品可以直接用作土壤肥料，而无需进一步的化学提取。2021年，受黑森州环境部委托，位于吉森的黑森州国家实验室(LHL)进行了一项试验，将十种再生磷酸盐与三过磷酸钙(TSP)和污水污泥的工厂可用性进行了比较。回收物在生产、成分和产品形态上各不相同。
TSP是一种含磷酸二氢钙的肥料，其转化含量大于46五氧化二磷(P₂O₅）.PYREG碳酸盐的磷有效性几乎达到了TSP(再生性能)效果的90%。。该肥料含磷46%₂O₅目前成本在700 - 800欧元/吨之间。因此，市政当局将能够产生收入，而不是招致巨大的成本。

气候保护效益

与传统肥料相比，污水污泥碳酸盐具有负的全球变暖潜力。德国联邦环境署从2019年开始的一项研究得出结论，德国传统化肥生产排放约1.2公斤二氧化碳₂-每公斤磷的当量₂O₅［1］．磷酸盐回收过程，如消化污泥中的沉淀或浓缩污泥或污水污泥灰会产生CO₂排放。与这些过程的温室气体潜力相比，来自污水污泥的PYREG碳酸盐具有负的全球变暖潜力，为-4.01 kg CO₂当量每公斤P₂O₅。因此，在Pyreg过程中磷酸盐的回收和生物炭的最终应用有助于实现对抗全球变暖并推进我们的零净目标。

此外，污水污泥碳酸盐的磷酸盐回收率在98%以上，在其他热处理的范围内，远优于沉淀法的回收率低于40%。

没有塑料微粒

在一些欧洲国家，污水污泥直接应用于耕地仍然是一种首选的方法。研究人员发现，污水污泥中含有大量的微塑料。消除微塑料污染只能通过高温处理和足够长的滞留时间来实现。Ni et al. 2020[2]指出，“污水污泥中最常见的两种微塑料是聚乙烯和聚丙烯在450°C的碳化温度下完全降解。”

没有病原体

污水污泥主要由人类排泄物组成，自然含有病原体，就其性质而言，对公众健康构成重大风险。500℃以上10分钟以上的高温碳化工艺条件，比美国卫生与公众服务部CDC(疾病控制与预防中心)的要求更为极端。
根据美国疾病控制与预防中心的蒸汽灭菌消毒和灭菌指南，最低灭菌条件如下:132°C 4分钟或250°C至在干燥条件下去除细菌内毒素等病原体(干热灭菌)。

没有污染物

在2019年联邦环境局发表的一项研究中，分析了各种生物固体在500°C以上热解处理后的药物残留物[3]。经炭化处理后，所分析的药品各项参数均低于检出限。作者的结论是热化学处理，如碳化，可以完全破坏药物残留物。

没有PFASs

另一个例子:全氟化和多氟化烷基物质(PFAS)非常持久，寿命长，并在环境和我们体内积累。由于这个原因，它们通常被称为“永远的化学品”。在这方面，美国环保署从2021年开始的一项研究表明，旧金山附近运行的PYREG工厂的综合碳化和燃烧过程成功地消除了全氟烷烃[4]。

结论

的有限公司₂从气候、环境和健康方面的观点来看，排放污水污泥的焚烧或未经处理的土壤施用已不再是合理的。相反，碳化是一个有利可图的过程，它可以从污水污泥中回收有价值的原料，并将其作为精制生物炭提供给农业。
对于市政当局来说，这有几个积极的影响:它们关闭了材料循环，实现了脱碳目标，产生了大量的可再生能源，并创造了一种高质量、安全和环保的最终产品，它们可以作为磷肥的替代品出售。

来源:

1. Umweltbundesamt，“Ökobilanzieller Vergleich der p - rckgewinnung aus dem Abwasserstrom mit der der d nggemittelproduction aus Rohphosphaten unter Einbeziehung von Umweltfolgeschäden und deren Vermeidung”，《化学工程学报》13/2019,ISSN 1862-480
2. Ni et al.， 2020，“通过热解减少污水污泥中的微塑料:热解温度的作用”，Environ。科学。抛光工艺。植物学报，2020,7,12,961-967,https://doi.org/10.1021/acs.estlett.0c00740
3. Umweltbundesamt，“Arzneimittelrückstände in Rezyklaten der phosphorr ckgewinnung aus Klärschlämmen”，UBA text 31/2019
4. 环境保护局，“PFAS创新处理团队(PITT)对PFAS破坏技术的研究结果”，2021年2月17日，https://www.epa.gov/chemical-research/pfas-innovative-treatment-team-pitt