Fenton試劑與赤泥復(fù)合調(diào)理深度脫水泥餅催化熱解制取富氫燃?xì)獾难芯?pdf_第1頁
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文檔簡介

1、市政污泥是城市生活污水處理廠污水處理產(chǎn)生的一種副產(chǎn)物,其成分復(fù)雜、含水率高且難以脫水處理。如何降低污泥含水率并實現(xiàn)泥餅合理利用成為一項難題。本文在課題組前期研究以Fenton試劑與赤泥作為市政污泥的復(fù)合調(diào)理劑,經(jīng)過板框壓濾脫水,得到含水率為60%左右的深度脫水泥餅的基礎(chǔ)上,開展深度脫水泥餅的熱解產(chǎn)氣資源化利用研究,重點探討含水率對深度脫水泥餅熱解產(chǎn)氣效果的影響以及赤泥在泥餅有機(jī)物裂解中的催化作用效果,主要內(nèi)容包括:
  1、市政污

2、泥深度脫水泥餅熱解特性分析
  采用熱重分析,對烘干原泥和復(fù)合調(diào)理深度脫水泥餅的熱解特性進(jìn)行了分析。根據(jù)泥餅的熱重(TG)和微分熱重曲線(DTG)曲線發(fā)現(xiàn),原泥中的有機(jī)物裂解主要集中在200-600℃,總失重為49.15%,而深度脫水泥餅中的有機(jī)物裂解可以分為三個階段,即100-200℃、200-600℃和600-900℃,總失重為47.31%。無機(jī)復(fù)合調(diào)理劑能夠促使污泥中可生物降解有機(jī)物、腐殖質(zhì)以及難生物降解有機(jī)物的裂解溫度降低

3、,熱解失重速率下降,從而有利于污泥中有機(jī)物的裂解反應(yīng),增加產(chǎn)氣量。
  2、含水率對深度脫水泥餅熱解產(chǎn)氣效果的影響
  分別對含水率為0%、14.2%、40.9%、52.2%及65.2%的深度脫水泥餅,以及含水率分別為14.6%、40.4%、52.8%、65.1%及85.2%的傳統(tǒng)的PAM調(diào)理脫水泥餅開展熱解溫度分別為700、800和900℃的熱解實驗。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)熱解溫度達(dá)到900℃時,深度脫水泥餅含水率為65.2%時產(chǎn)氣

4、總量達(dá)到最大,但含水率為52.2%,H2產(chǎn)量達(dá)到最大。熱解溫度達(dá)到900℃時,PAM調(diào)理污泥含水率為65.1%,產(chǎn)氣總量以及H2產(chǎn)量均達(dá)到最大。在900℃時,深度脫水泥餅熱解最大產(chǎn)氣量相較于PAM調(diào)理污泥提高了36.0%,H2產(chǎn)量提高了89.1%。通過對深度脫水泥餅熱解焦油的GC-MS檢測發(fā)現(xiàn),焦油中主要包括芳香烴、含氮化合物、雜環(huán)化合物、含氧化合物以及脂肪烴等物質(zhì),其中芳香烴,尤其是多環(huán)芳烴(PAHs)占最主要成分。隨著含水率的不斷提

5、高,脂肪烴和含氧化合物逐漸消失,雜環(huán)化合物以及含氮化合物含量升高,有毒有害的芳香烴類物質(zhì)的含量不斷下降,尤其是5-6環(huán) PAHs含量下降明顯。對泥餅熱解殘渣進(jìn)行 FTIR分析,當(dāng)溫度達(dá)到700℃時,污泥中的有機(jī)物大部分已裂解完全。隨著泥餅含水率的增加,參與泥餅熱解反應(yīng)的水分比例越來越高,泥餅熱解殘渣的質(zhì)量也越來越低。當(dāng)深度脫水泥餅含水率達(dá)到65.2%,水分為其熱解提供了充足的水蒸氣氛圍,提高了水分參與泥餅熱解焦油的二次裂解重整反應(yīng)以及殘

6、渣氣化反應(yīng)的水蒸氣濃度,從而加強(qiáng)了焦油的裂解重整反應(yīng)和殘渣的氣化反應(yīng)程度,從而提高了產(chǎn)氣總量,尤其是H2產(chǎn)量。
  3、赤泥在深度脫水泥餅熱解產(chǎn)氣中的催化作用效果
  對700、800和900℃三個溫度下的不同種類的赤泥和Fenton試劑復(fù)合調(diào)理深度脫水泥餅產(chǎn)氣進(jìn)行研究。研究發(fā)現(xiàn),不同種類的赤泥對Fenton試劑與赤泥復(fù)合調(diào)理深度脫水泥餅的熱解產(chǎn)氣總量及H2產(chǎn)量有很大影響。經(jīng)過Fe2O3含量最高的赤泥復(fù)合調(diào)理的深度脫水泥餅的

7、單位有機(jī)物產(chǎn)氣總量以及 H2產(chǎn)量最高,尤其是在700℃時,其對污泥中有機(jī)物裂解產(chǎn)氣起到較大的催化促進(jìn)作用。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),赤泥中的Fe2O3含量越高,泥餅的熱解焦油中 PAHs的相對含量就越高,最高時其相對含量達(dá)到了88.54%。此外,對經(jīng)過赤泥復(fù)合調(diào)理的深度脫水泥餅熱解殘渣進(jìn)行 FTIR分析,分析發(fā)現(xiàn)其 C-Har鍵吸收振動較弱,且隨熱解溫度的提高,其吸收振動幅度下降較快,由此說明赤泥增強(qiáng)了污泥熱解殘渣中的芳香族化合物斷裂和氣化重整反

8、應(yīng),從而增加了焦油中芳香烴的相對含量。根據(jù) Diles-Alder反應(yīng)模型,赤泥可以促進(jìn)泥餅熱解產(chǎn)物之間的脫氫、環(huán)化和芳香化反應(yīng),提高 PAHs含量,且 Fe2O3含量越高,促進(jìn)效果越強(qiáng),反應(yīng)越劇烈,產(chǎn)氣量尤其是H2產(chǎn)量越高。
  此外,考察了赤泥與污泥混合方式對泥餅產(chǎn)氣效果的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)赤泥作為復(fù)合調(diào)理劑加入到污泥中,不僅能夠達(dá)到深度脫水效果,而且能對脫水泥餅中有機(jī)物的熱解產(chǎn)氣及焦油二次裂解重整和殘渣的裂解反應(yīng)起到催化作用。本

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