文档介绍：西安科技大学
硕士学位论文
城市污水污泥低温热解及其热解特性研究
姓名:贾建成
申请学位级别:硕士
专业:化学工艺
指导教师:王晓华
2011
论文题目:城市污水污泥低温热解及其热解特性研究
专业:化学工艺
研究生:贾建成(签名)
指导教师:王晓华(签名)
摘要
污泥是城市污水处理厂的主要副产物之一,随着城市化的发展和环保要求的提高,
污泥的产量急剧增加。如何处置日益增长的污泥以尽量消除其所产生的危害已成为一项
重要的环保课题。热解因其经济性好、二次污染小、热解产物利用价值高等优点而被认
为是实现污泥减量化、稳定化、无害化和资源化目标的极具潜力的热化学处理技术之一。
本论文对西安市创业水务有限公司消化污水污泥的热解特性及其产物性质进行了研究,
主要工作如下:
利用热重分析仪对污泥的热解特性进行研究,探讨了样品粒径和升温速率对污泥热
解特性的影响,并利用 Coats-Redfern 积分法分别计算了热解反应的动力学参数。结果
表明:在不同的实验条件下,污泥热解的 TG 和 DTG 曲线具有一致的变化趋势;水分析
出、挥发分析出和焦炭燃烬阶段的规律基本相同;各个阶段的起始温度、终止温度和最
大反应速率处的温度随着升温速率或粒径的增加均有不同程度升高,并且主反应区间减
小;升温速率对污泥热解反应活化能的影响较小,反应速率与升温速率成正比;污泥粒
径对反应速率的影响较小;在升温速率为 10℃/min 时,三种粒径的污泥样品的最佳动
力学拟合方程反应级数都为 ;在升温速率分别为 20℃/min 和 30℃/min 时,三种粒径
的污泥样品的最佳动力学拟合方程反应级数都为 1。
分别采用两段管式反应器和铝甑反应器对污泥进行低温热解实验,结果表明:两段
管式反应器热解所得的焦油产量较大;污泥在两段管式反应器中热解的最佳工艺条件
为:升温速率为 7℃/min,污泥粒径为 120 目,热解终温为 550℃,反应时间为 20min;
三种热解产物的分布分别是:半焦产率约为 47%;液体产率约为 41%,其中焦油产率约
为 33%;气体产率约为 11%。
分别对污泥低温热解所得的三种产物进行了检测分析,结果表明:热解焦油的主要
组分有:单环芳烃类化合物,含氮化合物,烷烃,酸酯类化合物等,实验条件不同对焦
油中各主要组分含量的影响较大;热解温度在 300℃以下时产生的气体不能燃烧;热解
温度在 350℃时所得半焦热值最高。在污泥低温热解过程中,污泥中的重金属基本都保
留在半焦中。
关键词:城市污水污泥;低温热解;两段管式反应器;热解动力学
研究类型:应用研究
Subject : Study on Low-temperature Pyrolysis and Pyrolysis Charaeteristics
of Municipal Sewage Sludge
Specialty : Chemical Technology
Name : Jia Jiancheng (Signature)
Instructor : Wang Xiaohua (Signature)
ABSTRACT
Sludge are main by-products from municipal sewage treatment plant,and the yield of
sludge are ever-increasing due to the rapid urbanization and higher environmental protection
criteria implemented in recent decades. How to dispose of tremendous sewage sludge to
eliminate the potential hazardous effect on environment has e an important issue of
environmental protection. Pyrolysis is receiving more attention as an economical efficiency
and environmental friendly route to waste treatment. Pyrolysis of sewage sludge is a promis-
ing thermal conversion technology aiming at sludge reduction,stabilization, detoxifi