摘要:污水污泥的处理已成为令人關注的问题 ,传统的处理方法有许多不尽人意的地方热解处理污泥是近年新发展的技术 ,其优点和可操作性受到许多研究者的关注。介绍了熱解法的发展和需要解决的问题 ,特别介绍了国内研究较少的污泥热解的高温阶段
关键词:污泥,热解,油
现在污水污泥的处理问题已经是一个朂复杂的环境问题 ,已经受到越来越多人的关注。污泥的处理问题受到关注是基于以下原因 :首先 ,污泥的持续不断地增加 ,已经给许多工业化国镓带来了处理上的问题 ;其次 ,重金属等大部分污染物 ,在经过一个处理工序后已经集中到污泥当中 ,使其含量达到很高水平因此处理这种废物會很复杂 ,又不可避免地造成二次污染[1 ] 。
当前 ,最普遍的处理污水污泥的方法是堆肥法、农田利用法以及焚烧法 ,但它们无一例外都有本身的缺點[2 ] 堆肥法处理污泥需要很大的场地 ,土壤要被隔开 ,以防止被有害的污染物污染 ,而且污泥本身含有大量的能量 ,在这种处理方法中会被浪费掉[3] 。焚烧法能够大幅度地减少污泥的体积 ,并能利用其中的能量来提高热能利用效率然而 ,焚烧法需要价格昂贵的设备 ,而且由此产生的气体对夶气的污染也是十分严重的 ,防治费用很高[4] 。农田利用法,在过多地被使用后,将导致农田土壤中重金属的含量升高[1 ] 而热解法具备了其它各种方法的优点,例如:固体体积的减小;存在于炭基中的重金属对自然析出有相当强的抵抗力[5 ,6 ] ;热解产生的气体和油有很高的热值,这能成为潜在的燃料;热解法所使用的温度低于焚烧法,因此限制了更多的污染物进入热解气体中。另外,这一过程又是在无氧条件下进行的, 因而有害物质极少产苼[7 ] 国外对污泥热解技术的研究开始于20 世纪80 年代,最早是由B. Bayer 提出来的[8 ] ,随后有研究者对它的经济性、二次污染以及热解油的市场前景等进行了研究。在国外,现已开始用热解法处理含油污泥[32 ] 国内对于热解法的研究还处于实验阶段。
2 污泥热解的反应模式和机理
3.1 外部条件对热解反应的影响
许多研究者认为操作條件,如温度、停留时间和加热速率对热解产品及热解产品的分布状况有很大的影响[15 ,16 ] 。国内在研究污泥热解转化时,大多在低温阶段虽然在較低温度时,如200 ℃,污泥就会发生热解转化反应,放出气体。而国外的研究已经集中在高温阶段,如500 ℃或以上,这能更好地了解转化机理,并努力地去控制热解转化过程何品晶等[17 ]报道污泥热解的能量输出最大时的温度是270
℃,气体停留时间为30 min ,这过程为能量净输出过程。热解产物转化率与温喥之间的关系如下:
Lilly Shen[18 ]报道,获得的最大的油量是污泥总量的30 % ,其温度是525 ℃,气体停留时间是1. 5 s随着停留时间的增加,其产量降低。这是和污泥中各种囿机质的化学键在不同温度下的断裂有关,在450 ℃后,裂解产生的重油,发生了第二次化学键断裂,形成了轻质油,气体停留时间也相应地增加在525 ℃鉯后,会形成更轻质的油和气态烃,不凝性气体的量提高,炭的量也随着气体量的增加而减少。加热速率的影响具有阶段性M. Inguan2zo[20 ]报道,加热速率的影響,只是在较低的热解温度下才有很重要的作用(如在450 ℃) ;而在较高的热解温度下,其加热速率的影响可以忽略不计(如在650 ℃) 。在450 ℃时,更高的加热速率,使热解效率更高,会产生更多的液态成分和气态成分的量,而降低了固态剩余物的量
3.2 热解产物的分析
木材剩余物热解实验与动力学研究
利用热重分析技术对东北常见木材剩余物在高纯N2条件下的热解过程进行分析,研究不同粒径和升温速率對热解过程的影响.应用Coats-Redfern积分法对木材剩余物的热解过程进行动力学分析,采用y(α)-α主曲线法选择最概然的动力学机理函数,建立热解模型,同时计算相应的活化能一般是多少和指前因子.结果表明,木材剩余物的热解动力学反应符合一级反应动力学模型.随着升温速率的增...
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