污泥熱化學(xué)處理的試驗

污泥熱化學(xué)處理的試驗研究摘要：本文介紹了污水廠污泥低溫?zé)峤庠囼灥某醪窖芯砍晒?，它能有效去除污泥中的污染物質(zhì)，同時污泥熱解的產(chǎn)物還可作為能源加以回收。關(guān)鍵字：低溫?zé)峤馕勰嗵幹媚芰炕厥针S著城市污水處理率的上升，城市污水廠污泥將大量增加。污泥處理方法種類繁多，但大都存在一些弊端。土地填埋處理由于可供填埋場地越來越少，今后將受到嚴格控制；焚燒法處理由于設(shè)備及運行費用昂貴、投資大，也不普遍適用[1]。至于目前國內(nèi)廣泛使用的污泥濃縮、壓濾脫水后即行排放的處理方法，則有處理不徹底，易引起二次污染等缺點[2]。而污泥熱化學(xué)處理法具有滅菌效果好、處理迅速、占地相對較少、處置后污泥性質(zhì)穩(wěn)定并能進行能源回收等優(yōu)點，因此能達到使污泥處置減量化、無害化、資源化的目的。1．污泥熱分解機理目前進行的污泥熱解試驗尚不能完全有效地闡明其作用機理。國內(nèi)外學(xué)者較普遍的看法為：污泥被加熱至200℃~300℃，其中的脂肪族化合物發(fā)生轉(zhuǎn)化；加熱至300℃~390℃時，蛋白質(zhì)類化合物轉(zhuǎn)化；390℃以上，糖類化合物轉(zhuǎn)化，肽鏈斷裂，基因變性轉(zhuǎn)移；與此同時，碳化合物發(fā)生轉(zhuǎn)化至450℃時轉(zhuǎn)化完成。所以污泥熱解在500℃以下即可完成。本人的大量實驗測試結(jié)果亦證實如此，但在無氧或缺氧條件下熱解狀況會略有不同[3,4]。2．試驗2.1試驗原理缺氧條件下，加熱脫水污泥至一定溫度（＜320℃），通過熱解和干餾作用，使污泥性質(zhì)發(fā)生變化，分解產(chǎn)出碳、油和不凝氣體。大部分產(chǎn)物可進行能源回收。2.2試驗原料所取污泥為武漢水質(zhì)凈化廠脫水污泥，經(jīng)取樣和化驗，其平均數(shù)據(jù)如下：表1污泥肥份及大腸桿菌數(shù)值燒項目殖有機質(zhì)琴（智%像）砌全灰N托（察%定）休全扇P肉（填%猾）筐全拋K嘆（兇%濕）促大腸桿菌舊（刺個養(yǎng)/100表g蒙）傲S營(天%)斑混合扁62.1義1.520妥0.735否1.04耗＜傾2400堵0.835服初沉訪64.8軍1.457翠1.416騾1.01帝＜臂2400暖0.650表2污泥重金屬含量表(mg﹒kg-1)史項目屆Cu慢Zn持Cr紀Cd叛Hg毅Pb端As匠混合寬148.4殖543.9哄72.8嶺0.70鴉0.42培55.1者18.8政初沉船132.7沖568.2挨78.6澇0.75腰0.94樣57.5更21.4從以上兩表可看出，污泥中有機質(zhì)含量較高，具有一定熱值，而N、P、K等植物營養(yǎng)素含量不高，部分污泥重金屬含量超標（GB4284-84）。這種污泥農(nóng)用不會有好的效果。2.3試驗設(shè)備及方法2.3.1主要設(shè)備：電熱干燥箱，馬弗爐，熱解器，氧彈測熱儀，冷凝瓶，分液漏斗，日產(chǎn)TAS-100熱分析儀2.3.2測試項目：反應(yīng)溫度、時間、含水率、VS含量、TG圖和放熱值2.3.3試驗結(jié)果及討論表3污泥含水率及VS含量栗污泥樣搞W效1刷(舉g)噴W鑒2怒(嚇g)跟W浪3兵(酒g)橋P(%)鑰VSS(%)殲1恭24.972目38.128百30.698恭34.222普56.476儀2規(guī)23.876蜻37.191胖29.569齡33.425泉57.243墳3篩24.573慧37.771護30.270那34.012慌56.827注：測試所用方法參見文獻5。污泥熱解在溫度大于200℃時開始有明顯表象生成,至300℃停留1小時后，反應(yīng)基本停止（圖1）。污泥熱解產(chǎn)物為炭、油、水和不凝氣體，主要是炭和油，故對這兩類物質(zhì)進行分析?；趶念崍D京1屆可知，污泥熱拴解時產(chǎn)炭率隨焦溫度升高而下蔑降，產(chǎn)油率隨棕溫度升高而上盤升。得到的炭撤占污泥干重丘的視50~70吊%形，體積約為原漫污泥蹈的偏1/3~1/駛2泊。一般含有機衡物較多的炭為澇無光澤的黑色蘿塊粒。污泥炭慧性質(zhì)穩(wěn)定，無裁異味，殺菌率武為男100忍%劍，可長期貯存佳。所得油有濃額重的氣味，呈娘棕色，易被明誓火點燃，所得剝率未在它20~35章%薦左右（重量比演）。所得氣體召帶惡臭味，主半要含榜有炸H室2禍S表、甲硫醇和氨鴉等物質(zhì)，這些躲氣體可通過燃墊燒脫臭。由于遼在實驗過程中盟，避開了生成撞二噁英等持久擱性污染物的最公佳溫度區(qū)域，磁故不必擔心生虎成這類物質(zhì)替[6,7]距。醒采用日征產(chǎn)觸TAS-10鋪0拜熱分析儀進礎(chǔ)行樣T足G象和臘DT吼A酷測試。污泥熱源解跑自砌20扮0排℃梳開始，放出煙慢氣。大約嗓至肆30稀0語℃年時，煙氣放出資速率最高，維夾持一段時間后錢濃煙消失，追至磨35犯0達℃員時反應(yīng)基本停沃止。苗圖哪3淋茅污免泥夠DT凱A比曲線匪從凡T艘G蝴和餡DT顫A猶曲線判斷污泥蛙熱解在缺氧條揮件下進行的是據(jù)放熱反應(yīng)。其幣中垂200~35笑0捧℃佩對于城市污水破廠污泥而言是況較好的熱解溫蹈度范圍。當溫沸度升糞至輕50糖0畏℃轉(zhuǎn)左右，其轉(zhuǎn)化弦率為最高，但技熱解溫度高，餃需增加大量加街熱設(shè)備、消耗慨大量熱能，不行經(jīng)濟。同時在傭該溫度下，會憤產(chǎn)生難以處理煙的二噁英類物弓質(zhì)歌[8]減。這種污泥委經(jīng)環(huán)200~35嚷0和℃緒低溫?zé)峤夂?，負各類污染物質(zhì)裹均被去除。部約分重金屬離子維留在灰分中，托不會造成二次籃污染?；曳煮w疊積減為原有體睡積灰的襖30役%膽以下，便于運世輸填埋。展3該．炭化污泥合規(guī)成燃料閘上述熱解后的辰污泥稱之為炭暢化污泥。其性朝質(zhì)穩(wěn)定，且有水一定量的有機夕質(zhì)（靠表裹4距），仍具有一飄定熱值。這種貓污泥可與其他憐固體燃料混合戚供工業(yè)鍋爐使堪用。既減少了飽污泥處置成本勾，又可作為一君種能源回收，往獲得一定經(jīng)濟大效益。偷表逝4最冶炭化污泥分析瞇炭化污泥樣坡W閃1袖(魂g)酸W漢2翼(歸g)匹W違3銀(繼g)指P(%)勤VSS(%)束1滴24.563蠢44.279捎39.981彈1.42山21.8泄2修24.394扭44.120鬼39.701協(xié)1.37瞧22.4羞3枝25.622尺45.304肆41.328駕1.59刊20.2流此外，為了充關(guān)分說明炭化污顆泥可利用的價偷值，本人還進貝行了污泥型煤棗燃燒可行性分他析，即將所配貸制型煤經(jīng)氧彈囑放熱測試，其脂發(fā)熱值可達誼到魂20000K汽J·kg抵-1災(zāi)，符合一般燃濫料用煤放熱值懶條件粒[9]瀉。這種型煤具回有點火快、燃治燒充分等優(yōu)點耐。念表鴉5罵列出了炭化污疤泥型煤與普通誘民用蜂窩煤比升較。遣表成5榨若型煤成分分析奧項目達水份禽（廊%危）映揮發(fā)份光（虧%吼）鏟灰份唉（怕%截）霞熱閱值孤KJkg蟻-1跳炭化污泥型煤趣7.56涉10.4掛34.5糞18442君普通蜂窩煤賢5.10擋8.5晌38.1孫19080何4家．污泥熱解的線能量分析誤由于條件所限綿，本文未對污炭泥熱解進行能馳量平衡分析。撤根據(jù)國內(nèi)外資護料，可以得出倚污泥熱解過程似為能量凈輸出秧過程。其中污晝泥含水率及有橡機質(zhì)含量是污止泥熱解能量回鈔收效果的關(guān)鍵死。因此，對于匹有機質(zhì)含量較均高的污泥采用帝污泥熱解法處盈置是適當?shù)?，惱此外，提高污近泥脫水能力也友是決定污泥熱桿解成敗的重要判因素盟[8,10]劍。結(jié)論：墨采用污泥低溫菠熱解能有效去曉除污泥中的污持染物質(zhì)，灰份頑可填埋，不形怕成二次污染。傍污泥熱解產(chǎn)物少中的污泥炭和連油類均可作為除燃料回收使用概。其中污泥炭免又可與其它固求體燃料按一定號比例混合后，程形成合成燃料好。紡污泥熱解是放型熱分解反應(yīng)，策對于城市污水圈廠污泥，其經(jīng)送濟、有效熱解知溫度區(qū)域彼在健20票0棍℃勒~35集0艇℃洲。蟻對于生活污水國污泥，熱解處吩理產(chǎn)油率拆在棟20~35南%糞之間，產(chǎn)炭率掏在聞50%~70周%尿左右。參考文獻宅1俊．高庭琴耀右.誰肺水處理手波冊佛.舞頑北名京戴.恒貢高教出版茫社滿,1983鹽2扯．鄧曉鬼林還.插謊上海城市污水爪處理廠的污泥云處置途徑探庭討盤.帽蓋中國給水排肉水深,2000零,Vol.1晨6(5)嗽3薦．邵立銜明蔑.滾旬污水廠污泥低愈溫?zé)峤膺^程能嚇量平衡分齒析乳.裕法上海環(huán)境科圍學(xué)舅,1996,壇Vol15歪(6)壽4箏．收Bayer綠B.Kut控ubuddi景nM.P詳roc.of慢theI饒nterna戚tional餡Recyc印lingC粘ongres紅s.Ber待lin:E南FVerl密ag,19徹87,31坡4-318忌5唉．番5胳．金儒魂霖巾廟污泥處峽理楚棉北京：中國建兵筑工業(yè)出版社蜂，槐1982輪6裹．汪挑恂抬.略彎二噁英的危害輩與防是治兵.扒績武漢科技大學(xué)慚學(xué)嘴報括,2001濕,Vol頓24(4)情7掛．之Campel甜lH.W.旺andB速ridle奔T.R.C技onvers令ionof璃sludg殃etoo遙il:a孫novel必approa燕chto解sludge咱manag古ement.斤Wat.哥Sci.T獎ech,1務(wù)989,V睜ol.21泥.1467歡~1475稻8暫．勤J.Wer適ther,偵T.Oga雄da.Se千wages廚ludge律