城市生活垃圾熱解固體殘余物的分析及其利用.pdf

1、城市生活垃圾是一種非均質(zhì)的多組分混合物，與單一物質(zhì)不同，其組成和性質(zhì)隨著地域、季節(jié)的不同有很大差異。垃圾問題是目前困擾城市生活的一大難題.如何處理好垃圾問題，尋求一種科學(xué)的垃圾處理技術(shù)，是多年來的科研攻關(guān)難題。熱解技術(shù)憑借其無害化、減量化和資源化等優(yōu)勢，越來越受到人們的重視。熱解得到的氣態(tài)和液態(tài)物質(zhì)可以直接作為能源使用，但是得到的黑色固態(tài)殘余物因其成分復(fù)雜，尚未得以廣泛利用。
　　 本論文通過熱重、元素分析、EDS、XRD等檢測

2、方法對固體殘余物進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)組成十分復(fù)雜，含有十多種元素，其中碳含量達(dá)到30％。主要成分除碳以外還有氧化硅、氧化鈣和碳酸鹽等無機(jī)物，達(dá)到40%～50%，金屬氧化物（包括氧化鋁、氧化鐵等）和能溶于水的鹽類占15%，余下部分為其他的金屬、金屬氧化物、無機(jī)單質(zhì)、有機(jī)物等。殘余物表面含有多種基團(tuán)，通過紅外光譜的測定表明主要有含氧官能團(tuán)、含硫官能團(tuán)、含氮官能團(tuán)和烷基側(cè)鏈。城市生活垃圾中含有的各種重金屬，在經(jīng)過熱解處理后保留在殘余物中。對殘余物進(jìn)

3、行消解處理，利用原子吸收光譜檢測了重金屬含量，其中鋅元素達(dá)到了2400mg/kg，其次為銅、鎘、鉛。最后利用化學(xué)分離的方法將殘余物的干餾產(chǎn)物分成4大類，進(jìn)行GC-MS的分離和分析。結(jié)果表明：城市生活垃圾熱解固體產(chǎn)物干餾的油狀產(chǎn)物主要是長鏈烷烴、烯烴以及酯、酮、醛等。
　　 殘余物復(fù)雜的組成和性質(zhì)給應(yīng)用帶來一定困難。殘余物中碳的含量相對較高，但是整體熱值偏低。本文第三章詳細(xì)考察了以殘余物為原料進(jìn)行浮選的實(shí)驗(yàn)條件。目的在于提高殘余物

4、中的碳含量，為下一步的應(yīng)用提供更好的原料。對于殘余物的浮選相對有效的藥劑組合為柴油和仲辛醇，在此優(yōu)化的基礎(chǔ)上，考察了浮選藥劑的投放量和攪拌時間、礦漿濃度、浮選刮泡時間等實(shí)驗(yàn)參數(shù)。在優(yōu)化的條件下能將殘余物中的碳含量由30%提升至40%。以石墨為碳源人工合成了類似殘余物成分的樣品，參照殘余物的浮選條件，對石墨樣品進(jìn)行了浮選，效果顯著。通過比較這些結(jié)果并結(jié)合對殘余物進(jìn)行的各項(xiàng)分析，討論殘余物浮選效果欠佳的原因，認(rèn)為主要是由于熱解過程影響了殘余

5、物的表面性質(zhì)和包裹形態(tài)。
　　 浮選的目的只是提高碳含量，而非直接利用殘余物。在第四章，仿照焦炭生成水煤氣的方法，利用管式爐進(jìn)行殘余物的水煤氣反應(yīng)。在高溫及惰性環(huán)境條件下，殘余物中的碳與水反應(yīng)，生成了氫氣和一氧化碳，即水煤氣。反應(yīng)溫度維持在900℃，持續(xù)時間為1h，殘余物作為原料的投料量為2g，水作為氣化劑投入量為10g。反應(yīng)后的固體產(chǎn)物含碳量不到百分之一，說明殘余物中大部分的碳參與了水煤氣反應(yīng)。經(jīng)水煤氣反應(yīng)后殘?jiān)珊谏優(yōu)榛尹S

6、色，得到的氣體體積約為2L，利用氣相色譜對其進(jìn)行分析，一氧化碳的產(chǎn)量同二氧化碳相比占了絕對優(yōu)勢。將殘?jiān)械奶加晒虘B(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，徹底利用了殘余物中的碳元素，解決了浮選只能有限地提高碳含量，無法直接利用的問題。同時，經(jīng)過水煤氕反應(yīng)，得到的氣體便于存儲運(yùn)輸，也勝于浮選提高碳含量后直接進(jìn)行燃燒。該方法對殘?jiān)奶己繜o定量要求，具有推廣性。
　　 通過以上的實(shí)驗(yàn)研究，對城市生活垃圾熱解后固體殘余物的性質(zhì)有了一定的了解。出于提高碳含量的目的