城市污水污泥的热解动力学特性研究

采用差示热天平获得上海程桥污水处理厂污泥的TG、DTG曲线，对干燥污泥的热解行为及其动力学规律采用热重分析法进行了研究。实验结果表明：干燥污泥的热解过程中有2个失重速率比较高的区域，这2个区域以挥发分的析出为主。通过热重分析法，求解了这2个区域的化学反应动力学参数——频率因子A和活化能E，对其反应机理进行了分析。     

城市污水污泥热解特性及动力学研究

采用热重分析仪与傅里叶红外光谱仪对城市污水污泥进行实验,考察了反应过程及逸出气体产物,求解了热解表观动力学参数。研究表明,污泥样品在N2、CO2和N2+O2气氛中分别发生的热解、气化和燃烧反应,反应过程的特征参数不同;在N2中主要热解温度范围为200~560℃,反应过程在600℃基本完成;随着升温速率增加,热解最大失重速率提高;污泥样品在N2中的热解过程依次析出H2O、CO2、CH4和CO等气体;污泥样品热解不同反应阶段具有不同反应机理和动力学参数,表观活化能在60~100 kJ/mol范围内。     

城市污泥耦合锯末共热解特性及动力学分析

为实现城市污水污泥与锯末共热解的工业应用,利用热重分析仪对污泥耦合锯末共热解过程进行了实验与理论研究,揭示了锯末添加比例、升温速率对污泥热解特性的影响,并基于Coats-Redfern法,结合20种常见固体热解机理函数确定了污泥耦合锯末共热解过程最优热解动力学模型。结果表明:锯末相比污泥具有更低的表观活化能,最大失重速率是污泥的4倍;锯末的添加使得热重分析(TG)曲线向下偏移,最大失重速率明显增大,挥发份析出特性变强;随着升温速率的增大,固态残渣增加,最大失重速率减小,不利于热解反应的进行;按7∶3比例混合的污泥锯末耦合热解微分热重分析(DTG)曲线峰前(230~350℃)表观活化能为38.81 k J/mol,最优动力学模型为D_5-3D扩散模型;峰后(350~500℃)表观活化能为29.93 k J/mol,最优动力学模型为C~2-化学反应模型。     

褐煤干燥及热解机理研究现状

单个大颗粒褐煤干燥、热解机理的研究对于褐煤提质技术的开发具有重要的理论与实际意义,可用于该过程的数值计算与优化研究.对于单个大颗粒褐煤而言,在干燥、热结过程中内部存在较大的温度、水含量及挥发分含量的梯度,所涉及到的科学问题为多孔介质传热与传质问题.文中主要针对褐煤的干燥机理、热解机理及堆积态干燥过程机理进行了详细的文献调研.     

污泥热解油的燃烧特性及动力学模型

利用热重分析(TG)对污泥热解油的燃烧特性进行了研究,污泥热解油的燃烧过程分为两个阶段.第1阶段为轻质有机物挥发后与氧发生均相燃烧,第2阶段为难挥发有机物与氧发生非均相燃烧,其中第1阶段燃烧反应是其失重的主要原因.分析了升温速率对燃烧特性的影响,发现增大升温速率有利于燃烧.对燃烧过程中烟气的排放规律进行了红外分析(FTIR),从另一角度印证了热重分析的结果.根据热重曲线建立动力学模型,分别对不同升温速率下燃烧过程的两个阶段进行动力学参数计算.活化能的变化趋势再次表明提高升温速率有利于污泥热解油的燃烧.     

市政污泥与木屑共热解特性及动力学分析

采用热重分析法对市政污泥、木屑及其不同比例的混合样品热解特性进行了分析,研究了升温速率和混合比例对热解过程的影响。对污泥和木屑进行单独热解时,木屑比污泥的反应活性更高;随着升温速率的增大,二者的挥发分析出指数D均有增大,但升温速率对污泥挥发分析出的影响更大;污泥与木屑共热解改善了污泥热解过程的综合热解释放特性,有利于热解反应的进行;随木屑添加比例的增加D值呈指数增长,在木屑添加比例为80%时,D达到最大值118.18×10-8,但仍低于理论值141.67×10-8,说明存在竞争作用。文章采用FWO(Flynn-Wall-Ozawa)和Starink方法,分别计算木屑添加比例为80%的共热解表观活化能。当转化程度α为0.1～0.8时活化能变化较小,α为0.9时活化能分别突增到761.64,786.12 kJ/mol。这说明共热解过程可分为150～520℃和520～1 000℃两个温度阶段,与污泥单独热解相比,降低了转化率达到90%时的终温。     

脱水污泥低温热解制备生物炭的研究

污泥热解制备生物炭是污泥资源化利用方式之一。文章研究了以脱水污泥为原料热解制备生物炭的工艺条件,并对样品进行了SEM,BET,FTIR,DES测试和元素分析。结果表明最佳的工艺条件:热解温度为350℃,醋酸钾溶液添加量为4%,反应时间为60 min,升温速率为7℃/min;热解制备的生物炭具有较好的孔隙结构,其比表面积达到10.942 m2/g;热解过程中C,O,S等元素的流失,使得Mg,Al,Si,P,K,Ca,Fe等元素富集,有利于其作为肥分物质的长效作用;污泥中水分可以促进生物炭的吸附性能和增大比表面积;制备的生物炭达到农用土壤第二级标准,实现了资源的有效利用。     

基于TG-FTIR联用的污水污泥热解实验研究

采用TG-FTIR联用技术研究了污水污泥热解,结果表明.污泥热解分为3个阶段,污泥热解的主要产物有脂肪烃、芳香烃及其化合物、酯类、羧酸、含氮化合物、酚、醇、醛、酮、水、CO2、CH4、CO和NH3,这些热解产物随热解温度的改变呈规律性变化.     

城市污水污泥热解特性实验研究

为了获得南昌市青山湖污水处理厂污泥的热解特性,采用差热天平对污泥进行热重分析实验,获得了不同加热速率下污泥的TG-DTG曲线。根据实验结果对干燥污泥热解过程进行了分析,并对实验数据进行了处理。利用微分法确定了热解机理并求出反应动力学参数——频率因子A、活化能E。     

污水污泥热解和燃烧特性的实验研究

采用热分析的方法研究了2种污泥的热解和燃烧特性。实验结果表明,热解和燃烧都可以划分为3个阶段。第1阶段是水分析出阶段。第2个阶段是污泥失重的主要阶段,燃烧失重是由于有机物的分解燃烧和固定碳的燃烧引起,热解失重是由于有机物的分解引起。第3阶段中,燃烧过程失重主要是无机物引起,热解过程失重是由于无机物和残余有机物引起。在燃烧和热解主要阶段(第2阶段)内,污泥燃烧的反应速率总体上大于热解的反应速率。污泥热解和燃烧在第2和第3阶段是放热过程。     

几种典型电子垃圾大物料量热重实验及机理研究

在自行设计的实验室规模的热重分析装置上进行了较大物料量(15.g左右)的热重实验,研究了几种典型电子垃圾组分(电线、键盘和废电路板)的热解行为和特性,热解过程采用氮气作载气,升温速率为20.K/min,热解终温为1,073,K.所得实验结果同常规热重分析仪(微热重)的实验结果进行比较,发现大物料量热重相对于微热重存在热滞后效应.此外,采用最概然机理函数选择法,提出了各种电子垃圾组分(电线、键盘和废电路板)微热重和大物料量热重热解的机理函数,分析获得了电线、键盘和废电路板不同热解方式下的表观活化能E和指前因子A.     

六氟丙烷的热解过程及其动力学灭火机理

针对目前全氟烷烃灭火机理认识的不足,首先选取六氟丙烷为研究对象,通过管式裂解炉对六氟丙烷进行加热,进行不同温度下的裂解实验;其次,通过色谱-质谱联用仪,对六氟丙烷热解产物进行测定,分析六氟丙烷热分解活化能随温升的变化;最后,通过实验测量结果和理论分析的结合,研究六氟丙烷化学灭火机理的动力学模型.研究结果表明,六氟丙烷热...     

污水污泥在流化床中快速热解制油

采用流化床污泥热解制油系统,在300～600℃进行污泥快速热解试验,研究了污泥在不同热解温度下的热解特性.结果表明,随着反应温度的提高,残炭的产率减少,不凝结气体产率增加,热解油产率在300～500℃以下随着反应温度的升高逐渐增加,在500℃时达到最大值46.31%,随后逐渐减少;不凝结气体主要由CO_2、CO、H_2、CH_4、C2H_4、C2H_6、C_3H_6和C_3H_8等组成,各成分随反应温度的升高呈规律性变化;通过GC-MS联用分析技术,对热解油中的29种含量(峰面积百分比)大于1%的成分进行了定性分析,400℃时热解油中酯类的含量(峰面积百分比)占绝对优势,而在600℃时,烯烃的含量(峰面积百分比)最多,各种组分的分布较400℃时均匀.     

储运油泥热解机理研究

利用管式炉,通入氯气和二氧化碳两种不同气氛,研究储运油泥的热解特性.分析油泥的气、液、渣的不同特性,探讨两种气氛下的不同热解特点.二氧化碳气氛下油泥热解的最佳温度为450℃,而氮气气氛下为500℃2.二氧化碳气氛下的渣是致密性渣,氮气气氛下是薄壁型渣.冷凝液中的低烷烃类、单环芳烃,二氧化碳气氛下比氮气气氛下高.而气体成分中甲烷和氢气含量氮气气氛比二氧化碳下高.得出同温度下,氮气的热解程度大于二氧化碳,而且二氧化碳参与了热解反应.     

污水污泥热解过程的能量平衡与反应热分析

依据能量守恒定律,通过分析污水污泥热解过程的能量利用、耗散和回收情况,提出了污泥热解制取三相产物处理系统的能量平衡模型,分析计算了污泥热解反应热,并利用回收率和耗能比对热解处理系统的耗能状况进行了评价.结果表明:能量利用过程中总存在能源的耗散,减少能耗的主要方式是尽可能提高产物的能值、降低热消耗和废弃的能量;在不同的热解工况下,热量损失的差别明显,热解停留时间长、升温速率慢、热解温度高均会导致输入能量和热损失增大;能耗评价也验证了热解技术能够回收更多的能量,可以获得更大的能耗比.     

城市污水污泥热解特性及动力学规律研究

采用差热-热重分析法对不同反应条件下的污泥热解特性及动力学规律展开研究。结果表明:污泥的非等温热解过程包含4个失重阶段;提高升温速率和降低氮气吹扫速率可促进污泥热解转化效率增加、挥发份最大失重率增大、表观活化能E值和频率因子A值增大;加入不同类型催化剂也提高了污泥热解转化效率,使热解过程向低温区移动;加入KCl催化剂使污泥热解DTG曲线向低温移动最多,加入Na2CO3使污泥最大失重率达到11.8%,是未添加催化剂时的2.7倍;添加催化剂也降低了表观活化能E值、提高了频率因子A值,且Na2CO3的加入使挥发份在主要析出阶段的表观活化能E值降低了约30%。     

污泥基生物炭的制备及其作为污泥调理剂的可行性探究

基于污泥资源化利用需求,选用市政污泥制备污泥基生物炭,通过冷场扫描电镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）及氮吸附比表面积分析仪对其进行物化性质表征。结果显示：当污泥和浓硫酸按照1∶2比例活化时制备得到的生物炭比表面积最大,但弱酸或强碱弱酸盐有利于提高活化后污泥基生物炭官能团种类。此外,将污泥基生物炭作为活性污泥调节剂,对其可行性进行了探究,采用沉降性能、过滤性能和脱水性能作为调理后活性污泥脱水性能评价指标。结果表明：在CO₂氛围下制备的污泥基生物炭调理后,活性污泥脱水性能最好,泥饼含水率仅为50%,满足单独焚烧用泥质和卫生填埋对泥饼含水率的要求,显示出污泥基生物炭用作污泥调理剂具有良好的可行性。     

微波吸收剂与气氛对造纸污泥微波裂解效能影响

研究了近年来比较新颖的一种处置污泥方法——微波裂解法。主要探讨了在输入功率为1 800 W的微波下,同种气氛时对250 g干的造纸污泥添加不同微波吸收剂以及在相同的前提条件下通入CO2和N2两种气体时造纸污泥微波裂解的效能影响规律。研究发现:在CO2气氛下,对造纸污泥中分别添加了5%的水、活性炭、NaOH和ZnCl2微波吸收剂后污泥的裂解效果明显变好,且可以看出添加了5%的NaOH后污泥微波裂解效果最好,污泥温度达到331℃;在相同的前提条件下污泥的微波裂解效果在不同气氛下也明显不同:在不添加任何微波吸收剂对干污泥进行裂解时,污泥在CO2气氛下裂解的最终温度只有85℃左右,甚至没有达到100℃,造纸污泥在N2气氛下裂解效果较好些,但对污泥添加了5%的水和NaOH后,污泥在CO2气氛下裂解效果较好些。上述研究结果为造纸污泥进行微波裂解时的适宜条件提供了一定的参考价值。     

我国市政污泥处理处置现状研究

随着我国生态文明建设进程日益加快,污泥处理处置行业也得到快速发展。我国市政污泥处理处置技术呈现多样化发展趋势,焚烧、厌氧发酵、好氧堆肥、热解炭化等方式尤为常见。统计分析了国内385个典型污泥处理处置项目的处理规模、各技术占比、投资、运行成本等指标,并针对各污泥处理工艺碳排放情况进行综述,以期为未来污泥处理处置技术发展方向提供一定参考。数据显示,截至2022年3月,我国污泥项目建设总规模达4851.4万t/a,污泥无害化理论处置率达73.5%。污泥处理处置项目以焚烧、厌氧消化、好氧堆肥为主,分别占比65.41%、15.55%、9.61%。对污泥碳排放水平、处理成本、能源回收效率、资源化利用水平等因素的综合分析表明,污泥厌氧消化是当前较具潜力的处理技术。