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时间:2017-08-21
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1、污泥热化学处理的试验研究-污泥处置随着城市污水处理率的上升,城市污水厂污泥将大量增加。污泥处理方法种类繁多,但大都存在一些弊端。土地填埋处理由于可供填埋场地越来越少,今后将受到严格控制;焚烧法处理由于设备及运行费用昂贵、投资大,也不普遍适用[1]。至于目前国内广泛使用的污泥浓缩、压滤脱水后即行排放的处理方法,则有处理不彻底,易引起二次污染等缺点[2]。而污泥热化学处理法具有灭菌效果好、处理迅速、占地相对较少、处置后污泥性质稳定并能进行能源回收等优点,因此能达到使污泥处置减量化、无害化、资源化的目的。1.污泥热分解机理 目前进行的污泥热解试验尚不能完全有效地阐明其作用机理。
2、国内外学者较普遍的看法为:污泥被加热至200℃~300℃,其中的脂肪族化合物发生转化;加热至300℃~390℃时,蛋白质类化合物转化;390℃以上,糖类化合物转化,肽链断裂,基因变性转移;与此同时,碳化合物发生转化至450℃时转化完成。所以污泥热解在500℃以下即可完成。本人的大量实验测试结果亦证实如此,但在无氧或缺氧条件下热解状况会略有不同[3,4]。2.试验 2.1试验原理 缺氧条件下,加热脱水污泥至一定温度(<320℃),通过热解和干馏作用,使污泥性质发生变化,分解产出碳、油和不凝气体。大部分产物可进行能源回收。 2.2试验原料 所取污泥为武汉水质净化厂脱水污
3、泥,经取样和化验,其平均数据如下: 表1污泥肥份及大肠杆菌数值 项目有机质 (%)全N (%)全P (%)全K (%)大肠杆菌 (个/100g)S (%) 混合62.11.5200.7351.04<24000.835 初沉64.81.4571.4161.01<24000.650 表2污泥重金属含量表(mg﹒kg-1) 项目CuZnCrCdHgPbAs 混合148.4543.972.80.700.4255.118.8 初沉132.7568.278.60.750.9457.521.4 从以上两表可看出,污泥中有机质含量较高,具有一定热值,而N、P、
4、K等植物营养素含量不高,部分污泥重金属含量超标(GB4284-84)。这种污泥农用不会有好的效果。 2.3试验设备及方法 2.3.1主要设备:电热干燥箱,马弗炉,热解器,氧弹测热仪,冷凝瓶,分液漏斗,日产TAS-100热分析仪 2.3.2测试项目:反应温度、时间、含水率、VS含量、TG图和放热值 2.3.3试验结果及讨论 表3污泥含水率及VS含量 污泥样W1(g)W2(g)W3(g)P(%)VSS(%) 124.97238.12830.69834.22256.476 223.87637.19129.56933.42557.243 324.57337.771
5、30.27034.01256.827 注:测试所用方法参见文献5。 污泥热解在温度大于200℃时开始有明显表象生成,至300℃停留1小时后,反应基本停止(图1)。污泥热解产物为炭、油、水和不凝气体,主要是炭和油,故对这两类物质进行分析。 从图1可知,污泥热解时产炭率随温度升高而下降,产油率随温度升高而上升。得到的炭占污泥干重的50~70%,体积约为原污泥的1/3~1/2。一般含有机物较多的炭为无光泽的黑色块粒。污泥炭性质稳定,无异味,杀菌率为100%,可长期贮存。所得油有浓重的气味,呈棕色,易被明火点燃,所得率在20~35%左右(重量比)。所得气体带恶臭味,主要含有H
6、2S、甲硫醇和氨等物质,这些气体可通过燃烧脱臭。由于在实验过程中,避开了生成二噁英等持久性污染物的最佳温度区域,故不必担心生成这类物质[6,7]。
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