页数：35页文件大小：4.31 MB来源： 环境工程学ppt课件
本课件研究污水处理工艺对污泥热处理特性的影响，从污泥的污染问题与焚烧、热解、气化处置路线入手，利用热重法比较五种污泥在氮气与氧气氛围下的热解燃烧特性，并通过下吸式固定床热解实验分析升温速率与产气规律。
污水处理工艺对污泥热处理特性的影响
CONTENTS研究背景热重实验热解实验
二噁英(Dioxins)多氯代二苯并二恶英PCDD多氯代二苯并呋喃PCDF2,3,7,8-四氯代二苯并-对-二噁英（TCDD）为目前已知毒性最强的化合物多环芳烃（PAHs）多氯联苯（PCBs）
天然土壤中农业用地中平均含量污泥中的平均含量的平均含量重金属0.30.443.8Cd4515330Cu1539Ni2036159Pb95671318Zn0.40.122.7Hg902591Cr表污泥和土壤的重金属含量(mg/kg·d·m)
55%14%15%25%日本德国比利时美国丹麦24%法国20%在发达国家污泥的焚烧处置已经得到了相当广泛的应用我国污泥焚烧还处于起步阶段只有上海市石洞口污水处理厂设有污泥焚烧装置东南大学热能工程研究所和无锡锅炉厂合作开发了一台143t/d的流化床造纸污泥焚烧炉，已正常运行6年以上浙江大学热能所将异比重流化床焚烧技术应用于污泥焚烧处理工程，设计了一台65t/d的城市污泥焚烧炉，目前在韩国清州城市污水处理厂运行良好污泥焚烧技术的成本是其他技术的2-4倍
含有悬浮的未燃烧或部分燃烧的废物、灰分等少量颗粒物未完全燃烧产物有CO、H2、醛、酮和稠环碳氢化合物氮氧化物、硫氢化物和重金属的烟雾二噁英污染问题烟气问题灰渣处理的潜在问题灰渣集中了大部分重金属，直接填埋会带来例如重金属渗出问题这样就增加了灰渣处置的难度，要求特殊的处置场地焚烧的二次污染问题烟气的处理熔融技术
广州番禺垃圾焚烧处理事件
热解poorO2atmosphereenergy有机物污泥液体部分CH4+CO+H2+CO2气体部分+CnHm+…由焦油组成，包括醋酸、丙酮和甲醇等物质无机物固体部分固定碳半焦热解能量回收率高，经济性优于焚烧处理，是大有前途的处理方法能源性质稳定，可以用于掺煤或直接作为热解补充能源，还可以作为化学工业原料热解比传统的焚烧污染少，因为重金属集中在固体碳化剩余物中，所以热解灰中重金属的渗出性比焚烧灰中重金属的渗出性低，这样热解灰的填埋更安全新兴的处理工艺
固定床气化炉流化床气化气流床气化炉熔融床气化炉气化炉下吸式上吸式下吸式上吸式气化剂水蒸气空气氧气
(2)2C+O2→2CO+123kJ/mol(1)C+O2→CO2+406kJ/mol(4)C+H2O→2CO+H2-119kJ/mol(3)C+CO2→2CO-162kJ/mol(6)C+2H2O→CO2+2H2-75kJ/mol(5)CO+H2O→CO2+H2+42kJ/mol(7)C+2H2→CH4+87kJ/molCO+3H2→CH4+H2O+206kJ/mol(8)2C+2H2O→CO2+CH4+11kJ/mol(9)气化的基本反应式污泥气化反应主要分为两部分：1污泥的热解过程，生成半焦；2半焦与气化剂的反应，生成含有大量的CO2、H2和CO的煤气反应
气化反应机理气化是气体（氧）和固体（碳）之间的多相反应过程，关于碳和氧之间的反应机理，至今仍是一个有争议的问题，关于气化反应机理，主要有三种学说：还原说认为碳和氧的反应首先生成CO2，而CO的存在是由于CO2被燃料中的碳还原的结果一氧化碳说认为CO是碳和氧反应的初生物，CO进一步氧化生成CO2络合物说认为碳和氧首先生成CxOy络合物，由于温度等条件不同，这个络合物分解成不同比例的CO2和CO，所以CO2和CO是同时形成的
污泥气化的障碍污泥含有高的氮含量。气化过程中氮转化为氨或者氰化氢，这两个产物都是NOx的前体高灰份含量。由于处理方法的发展较少，生物气化中灰份的结渣和搭桥是最主要的问题污泥各种各样的化学成分。这为建立推断和过程的控制的标准参数的困难
工作内容利用热重法，在10、30℃/min升温速率下对不同来源的5种污泥分别在氮气和氧气氛围下的热解和燃烧的特性进行研究，并求得动力学模型利用下吸式固体床，探讨了升温速率、污泥的来源等因素对污泥热解的影响利用下吸式固定床，研究了不同来源的5种污泥的空气气化特性（与别人合作）
污泥来源天津市3个不同工艺污水厂的5种污泥生活污水工业污水连续SBR工艺(DAT-IAT)镀金工业废水生活污水未消化污泥：2#泰达污水厂未消化污泥：5#纪庄子污水厂二沉池厌氧消化消化污泥：1#A2/O工艺生活污水厌氧消化重力沉淀池消化污泥：3#未消化污泥：4#东郊污水厂活性污泥法污泥脱水机房
热重实验部分
热解(N2)热重实验结果02008001000-2.4-2.0-1.6-1.2-0.8-0.40.0DTG/%.min-1400600temperature/℃1#2#3#4#5#第四阶段第一阶段水分损失阶段第二阶段和第三阶段挥发份析出阶段残余有机物和矿物质的分解阶段分解产生产生38.5%腐殖质类物质污水处理工艺的好氧过程污水处理工艺的厌氧过程污泥厌氧消化
200℃300℃500℃450℃脂肪族化合物300℃以上开始转化450℃转化反应加强蛋白质糖类化合物390℃以上开始转化纤维素主要在500℃以上分解污泥中有机物的分解温度第二阶段第三阶段第四阶段
污泥热解热重实验结论小于污水处理工艺的“好氧”过程污水处理工艺的“厌氧+好氧”过程污水处理工艺的“好氧+厌氧”过程+污泥厌氧过程导致有机物复杂，产生腐殖质物质导致有机物复杂第三阶段第四阶段比较简单的有机物第三阶段分解温度低第二阶段分解温度较高第二阶段分解温度高主要
02008001000-3.5-3.0-1.0-0.5DTG/(%/min-1)400600temperature/℃1#2#3#4#5#第一阶段0.0-1.5第二阶段-2.0-2.5第三阶段第四阶段水分损失阶段有机物析出燃烧阶段有机物和固定碳燃烧阶段矿物质分解阶段燃烧(O2)热重实验结果
中间最低最高中间最高1#消化2#未消化3#消化4#未消化5#未消化237.3℃226.2℃248.5℃233.5℃253.3℃燃烧的着火点污水工艺的“厌氧”过程污水工艺的污水工艺的“厌氧”过程“厌氧”过程
污泥燃烧热重实验结论氧气的存在加速了有机物的析出燃烧200℃600℃未消化污泥热解燃烧消化污泥燃烧热解1000℃污泥厌氧消化污水厌氧过程有机物复杂化有机物的析出延迟有机物的析出燃烧没有延迟现象燃烧热解明显不明显导致导致由于
热解实验部分
热解实验装置图
热解炉
温控仪U型管压力计冷凝回流装置气体收集装置
奥式气体分析仪二氧化碳用氨氧化钾溶液吸收2KOH+CO2=K2CO3+H2OKOH+CO2=KHCO3不饱和烃用溴水溶液吸收2CH2+Br2=BrCH2-CH2Br3CH+2Br2=Br2CH-CH-CHBr2氧用焦性没食子酸碱溶液吸收C6H3(OH)3+3KOH=C6H3(OK)3+3H2O2C6H3(OK)3+1/2O2+(OK)3C6-C6H2(OK)3+H2O一氧化碳用氨性氯化亚铜溶液吸收2CO+Cu2Cl2=Cu2Cl2.2COCu2Cl2.2CO+4NH3+2H2O=2NH4CL+2Cu+2COONH4氢，甲烷用爆炸法2H2+O2=2H2OCH4+2O2=CO2+2H2O
热解半焦的工业分析灰分的含量不断增大挥发份含量不断的减少固定碳的含量总体的趋势是增大的5006009001000020406080100700800温度/℃质量分数/%挥发份灰分固定碳
热解焦油3#东郊消化热解焦油4#东郊未消化热解焦油
热解气体的分析结果污水处理工艺的厌氧过程+污泥厌氧消化CH4气态产物析出总量析出量减少碳氢化合物CO2析出温度升高H2CO无影响
升温速率对热解气体瞬时流量的影响020401001206080时间/min020406080100气体瞬时流量/(L/min)300-450450-600600-750750-850850-9501#:10℃/min020608040时间/min020406080100瞬时气体流量/(L/min)300-450450-600600-750750-850850-9501#:30℃/min流量变化比较小，气体的产生析出比较稳定连续流量不停的在变化，气体的产生不稳定不连续
020401001206080时间/min020406080100气体瞬时流量/(L/min)300-450450-600600-750750-850850-9501#:10℃/min020406080时间/min020406080100气体瞬时流量/(L/min)300-450450-600600-750750-850850-9502#:10℃/min100120消化污泥高温段热解气体的瞬时流量大于低温段的，有机物的析出主要在高温段未消化污泥低温段的热解气体瞬时流量大于高温段的，有机物的析出主要在低温厌氧消化对热解气体瞬时流量的影响
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