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2.5;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。
