脱水污泥与松木锯末共热解气化特性研究

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1、分类号学号M201273251学校代码10487密级硕士学位论文脱水污泥与松木锯末共热解气化特性研究学位申请人：朱小磊学科专业：环境工程指导教师：肖波教授答辩日期：2015年5月25日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterinEngineeringCharacteristicsStudyonCo-pyrolysisandCo-gasificationofSewagesludgeandPinesawdustCandidate：ZhuxiaoleiMajor：Enviromen

2、talengineeringSupervisor：Prof.XiaoBoHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位

3、论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要污泥中含有大量有害物质，如重金属、难生物降解有机物、细菌、病毒、药物和激素等，会造成污泥处理处置较为困难。近年来，由于可利用土地大量减少以及相关法律条规愈发严格，一些传统的污泥处置方法（卫生填埋

4、、堆肥、农业利用以及焚烧等）在应用上受到很大限制。污泥和生物质共气化作为一种新型污泥处置方法，可以实现两种废弃物的优势互补，具有较大的应用潜力。首先在热重分析仪试验台上开展了污泥和松木锯末生物质共热解实验，研究了污泥和松木锯末共热解特性，并分别使用Friedman法和分布活化能模型（DAEM）对污泥和松木锯末共热解过程的动力学特性进行分析。研究结果表明：在本实验研究条件下，污泥和松木锯末共热解过程中不存在明显的协同效应。分别使用Friedman法和分布活化能模型（DAEM）计算出的表观活化能数值相似，均表明热分解过程是多步反应机制。另外，DAEM模拟污泥和生物质共热解所得结论与已

5、知实验结果吻合较好。以油炸干燥预处理过的污泥和松木锯末混合物为原料，基于自行搭建的管式炉固定床反应器，主要研究反应温度（700~900℃）、生物质掺混比例（0%~40%）和氢氧化钙的添加等因素对共气化产物生成特性的影响。研究结果表明：反应温度是影响气化过程的重要因素，H2体积含量从700℃时的27.94%猛增至800℃时的37.53%，而进一步提升至900℃时，H2体积含量几乎没有增加。CO体积含量在800℃时为最小值。随着生物质的掺混比例从0%增加到40%，气体产量逐步增加，氢气体积含量从32.17%逐渐增加到37.53%。通过油炸浸渍法添加Ca(OH)2成本较低，且可以使Ca

6、在原料基质上分散均匀，催化活性较高。H2体积含量由未添加Ca(OH)2时的34.08%猛增至添加后的50.76%，且气体产量明显增加。CO2体积含量也有所上升，反之，CH4和CO体积含量均下降。虽然物理干混添加Ca(OH)2也能显示出一定的催化活性，但与油炸浸渍法相比，其效果要明显减弱。为了解污泥和松木锯末水蒸气共气化过程中焦油的析出特性，分别采用GC/MS和重量分析法对焦油主要成分和焦油产量进行了分析。研究结果表明：高温和I华中科技大学硕士学位论文Ca(OH)2的加入能促进焦油的裂解。随着反应温度的升高，杂环芳香化合物相对含量下降程度明显，轻质多环芳香烃和重质多环芳香烃相对含量

7、均上升；当生物质掺混比例从0%增加到40%时，焦油产量增加，生物质的掺混对焦油成分影响较大，新增了吡啶、喹啉、异喹啉等含N焦油化合物；通过油炸浸渍法添加Ca(OH)2后，杂环芳香化合物相对含量明显增加，多环芳香烃相对含量下降。关键词：污泥；生物质；共热解；共气化；焦油II华中科技大学硕士学位论文AbstractSewagesludgecontainsharmfulsubstancessuchasheavymetals,poorlybiodegradableorganiccompo