污泥熱解工藝機理與碳排放研究.pdf

1、隨著我國污水處理事業(yè)的高速發(fā)展，污泥處理問題逐漸開始凸顯。從國內(nèi)外發(fā)展來看，污泥安全處理與資源化利用是污泥處理處置的發(fā)展趨勢。污泥熱解處理工藝是國內(nèi)外研究熱點之一。通過熱解工藝可以實現(xiàn)污泥能源化利用與資源化利用的雙重目標，同時熱解產(chǎn)物可以實現(xiàn)碳封存進而減少污泥熱化學處理過程中溫室氣體排放。
　　本研究主要分為污泥熱解機理探討、污泥熱解工藝碳排放模型的建立、不同污泥處理工藝碳排放的比較。通過對污泥熱解過程中氣態(tài)產(chǎn)物、固態(tài)產(chǎn)物的分析，

2、深入闡述污泥熱解機理，同時對污泥碳中穩(wěn)定碳形態(tài)與含量進行深入分析；在明確污泥熱解工藝機理的基礎上，建立污泥熱解工藝碳排放機理，并對工藝碳排放量進行核算；比較不同污泥處理處置工藝碳排放量。
　　通過 FTIR分析了不同熱解溫度下污泥碳中的官能團分布，結(jié)果表明熱解終溫在600℃以上時污泥碳中有機物趨于穩(wěn)定，有利于后續(xù)處置與資源化利用；通過TG-FTIR、TG-MS兩種分析方法，分析了污泥熱解過程中各種氣體生成規(guī)律；通過13C核磁共振、

3、拉曼光譜對熱解終溫為650℃的污泥碳中穩(wěn)定碳形態(tài)進行了分析，結(jié)果表明污泥碳中碳元素主要以芳香碳形式存在，芳碳率 fa=93.94％；通過熱化學氧化法確定了污泥碳中穩(wěn)定態(tài)碳元素的含量占總含碳量的92.43%；拉曼光譜譜圖研究表明，650℃熱解終溫污泥碳中存在稠環(huán)芳烴以及類石墨微晶結(jié)構(gòu)。通過對污泥中主要物質(zhì)木質(zhì)素、蛋白質(zhì)、脂類物質(zhì)、纖維素和半纖維素熱解機理的總結(jié)，可以得出污泥熱解過程中存在自由基生成反應、脂肪側(cè)鏈斷裂反應、含氧官能團分解反應

4、、裂解反應、脫氫反應、加氫反應、縮合反應、橋鍵斷裂反應、縮聚反應等。
　　污泥干化-熱解工藝碳排放或者減排可以分為三個階段：干化階段、熱解階段和污泥碳利用階段。
　　以處理1t含水率為80%的污泥計，熱干化-熱解工藝碳排放量為501.98 kgCO2e（CO2e表示二氧化碳當量）；考慮污泥中的碳為中性碳，干化-熱解整體碳排放量為106.213 kg CO2e；
　　以處理1t含水率為80%的污泥計，污泥干化-焚燒碳排放

5、量為486.586 kgCO2e，扣除其中中性二氧化碳，碳排放量為49.583 kgCO2e。污泥好氧發(fā)酵工藝碳排放量為28.0834 CO2e，扣除其中中性碳產(chǎn)量，碳排放量為24.083kgCO2e。
　　熱干化-熱解工藝與熱干化-焚燒工藝碳排放量相當，但是考慮到熱解污泥碳具有良好的資源化應用前景，而焚燒飛灰與底灰只能作為危險廢棄物填埋處理，熱解工藝仍然具有顯著優(yōu)勢；好氧發(fā)酵工藝碳排放量較低，當污泥中有毒有害有機物、重金屬含量較