生物质与污水污泥共热解特性研究.pdf

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1、第32卷第2期可再生能源VoJ_32No.22014年2月RenewableEnergyResourcesFeb.2014生物质与污水污泥共热解特性研究金湓.李宝霞(1.西北民族大学化_T学院,甘肃兰州730100;2.华侨大学化_T学院,福建厦门361021)摘要:采用热重分析仪(TGA)对生物质与城市污水污泥单独及共热解基本热解特性进行了考察,并结合测定的生物质中纤维素、半纤维素和木质素含量对共热解过程热解特性的影响规律发现:升温速率为20%/min时,污泥单独热解分为水分析出、挥发分析出和焦炭化3个阶段;由生物质单独热解特性分析可知,松木屑热解特性最优.花生壳次之,

2、狐尾藻最差;通过不同生物质添加量时的共热解过程考察,得知较高的生物质添加量更有利于共热解过程的进行:结合共热解特性变化与生物质组成的关系可知,含纤维素和木质素较多的松木屑与污泥共热解时有明显的协同作用发生,含木质素较多的花生壳也有较为明显的协同作用,含半纤维素较多的狐尾藻协同效果不明显关键词:生物质;污泥;共热解特性;协同作用中图分类号:TK6;$216.2文献标志码:A文章编号:1671—5292(2O14)02—0234—060前言泥和生物质单独热解时热解特性的变化,并结合城市污水污泥(简称:污泥)是污水处理厂的生物质中纤维素、半纤维素和木质素的含量对共主要副产物之一

3、,由于污泥中含有大量的重金热解过程热解特性的影响规律,综合分析由于生属、病原体和难降解有毒有机物等物质,如果直物质种类(组成差异)对污泥热解及其共热解性接排放或采用不正确方法处理很容易对环境造质的协同作用基本机理,以期为后续的生物质与成严重的二次污染⋯21。要实现其减量化、稳定化、污泥共热解研究提供基础数据。资源化、无害化的处置,耗费甚大,但从废弃物资1实验源化的角度看.污泥中含有大量的可热降解的有1.1原料及预处理机物质利用热解技术实现废弃污泥资源化的潜本实验所用狐尾藻采于城市周边地区,松木力巨大f。屑和花生壳购买于加工厂废料,污泥来自于厦门由于污泥含有较多的灰分和较少

4、挥发分,单某污水处理厂沉淀污泥独热解时往往存在热解不彻底、挥发分不易析出将采集的生物质样品洗净后烘干、粉碎:污和产物应用性能差等问题。生物质含有半纤维泥晾晒后烘干、粉碎;所有样品分别过90目筛.素、纤维素和木质素等成分,具有较好的热解特按照所需比例混合制样,密封标记.置于干燥器性⋯6],文献『71考察了污泥与稻秆的共热解过程,备用。发现共热解过程物料间存在一定的相互促进作1.2实验部分用。王国才进行了脱水污泥和麦秸的混合共热解生物质的主要成分测定采用范式(VanSoest1实验发现:由于麦秸的添加使得裂解碳比表面积洗涤纤维分析法进行:污泥和生物质的工业分析增加,并可以有效

5、地改善秸秆热解后易飘飞和不参照GB/T212—2001进行。宜储运等问题阎。目前有关污泥和生物质共热解热重实验采用日产岛津DTG一60H热重分析的研究报道还较少.尚缺乏基础理论数据。本文仪,装料量约10mg,分别进行污泥单独、生物质从多种生物质与污泥的基本组成特性和工业分单独和污泥与生物质共热解的热重实验,载气为析结果着手,采用热重分析仪(TGA)着重研究污氮气,流量为50mL/min,以所需的升温速率从室收稿日期:2013-04—03。基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金资助(JB—ZR1110);福建省科技计划重点项目(2013Y0065)。作者简介:金湓(198

6、6一),男,甘肃f临夏人,硕士研究生,主要从事固体废弃物资源化利用的研究工作。E—mail:kkinkkkk@126m·234·金湓。等生物质与污水污泥共热解特性研究温升至1000c(=。样品失重率03的计算公式如下:2结果与讨论o~=Wo-W,/W0x100%(1)2.1生物质成分分析和原料工业分析式中:。,分别为热解开始时和终了时样品的生物质样品范式(VanSoest)洗涤纤维分析和质量,mg。生物质、污泥工业分析的结果见表1。表1生物质成分分析和原料工业分析结果Table1Resultsofbiomasscomponentsanalysisandrawmateria

7、lsindustrialanalysis%注:表1中“一”代表未测项;“术_’代表计算所得。从表1中可以看出.生物质纤维素、半纤维作为热解终温,%。素和木质素含量有着明显差异,这种差异性对其综合上述几个参数,文献I9l中采用挥发分析出热解特性有着显著的影响。通过工业分析结果特性指数D来分析试样的热解特性,其定义式为可以看到,污泥的灰分含量远远高于生物质,而D=l(dW/dt)n~,l/(··△,2)(2)生物质有着更多的固定碳含量:生物质的挥发分式中:挥发分析出特性指数D的大小能够较好地含量较之污泥偏高。反映热解过程挥发分析出

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