污泥熱化學(xué)處理的試驗(yàn)

污泥熱化學(xué)處理的試驗(yàn)研究摘要：本文介紹了污水廠污泥低溫?zé)峤庠囼?yàn)的初步研究成果，它能有效去除污泥中的污染物質(zhì)，同時(shí)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著城市污水處處理率的上升升，城市污水水廠污泥將大大量增加。污污泥處理方法法種類繁多，但但大都存在一一些弊端。土土地填埋處理理由于可供填填埋場(chǎng)地越來來越少，今后后將受到嚴(yán)格格控制；焚燒燒法處理由于于設(shè)備及運(yùn)行行費(fèi)用昂貴、投投資大，也不不普遍適用[[1]。至于于目前國(guó)內(nèi)廣廣泛使用的污污泥濃縮、壓壓濾脫水后即即行排放的處處理方法，則則有處理不徹徹底，易引起起二次污染等等缺點(diǎn)[2]]。而污泥熱熱化學(xué)處理法法具有滅菌效效果好、處理理迅速、占地地相對(duì)較少、處處置后污泥性性質(zhì)穩(wěn)定并能能進(jìn)行能源回回收等優(yōu)點(diǎn)，因因此能達(dá)到使使污泥處置減減量化、無害害化、資源化化的目的。1．污泥熱分分解機(jī)理目前進(jìn)行的污泥泥熱解試驗(yàn)尚尚不能完全有有效地闡明其其作用機(jī)理。國(guó)國(guó)內(nèi)外學(xué)者較較普遍的看法法為：污泥被被加熱至200℃~300℃，其中的脂脂肪族化合物物發(fā)生轉(zhuǎn)化；；加熱至300℃~390℃時(shí)，蛋白質(zhì)質(zhì)類化合物轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化；390℃以上，糖類類化合物轉(zhuǎn)化化，肽鏈斷裂裂，基因變性性轉(zhuǎn)移；與此此同時(shí)，碳化化合物發(fā)生轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化至450℃時(shí)轉(zhuǎn)化完成成。所以污泥泥熱解在500℃以下即可完完成。本人的的大量實(shí)驗(yàn)測(cè)測(cè)試結(jié)果亦證證實(shí)如此，但但在無氧或缺缺氧條件下熱熱解狀況會(huì)略略有不同[33,4]。2．試驗(yàn)2.1試驗(yàn)原理理缺氧條件下，加加熱脫水污泥泥至一定溫度度（＜320℃），通過熱熱解和干餾作作用，使污泥泥性質(zhì)發(fā)生變變化，分解產(chǎn)產(chǎn)出碳、油和和不凝氣體。大大部分產(chǎn)物可可進(jìn)行能源回回收。2.2試驗(yàn)原料料所取污泥為武漢漢水質(zhì)凈化廠廠脫水污泥，經(jīng)經(jīng)取樣和化驗(yàn)驗(yàn)，其平均數(shù)數(shù)據(jù)如下：表1污泥肥份份及大腸桿菌菌數(shù)值項(xiàng)目有機(jī)質(zhì)（%）全N（%）全P（%）全K（%）大腸桿菌（個(gè)/100gg）S(%)混合62.11.5200.7351.04＜24000.835初沉64.81.4571.4161.01＜24000.650表2污泥重金金屬含量表(mg﹒kg-1)項(xiàng)目CuZnCrCdHgPbAs混合148.4543.972.80.700.4255.118.8初沉132.7568.278.60.750.9457.521.4從以上兩表可看看出，污泥中中有機(jī)質(zhì)含量量較高，具有有一定熱值，而N、P、K等植物營(yíng)養(yǎng)素含量不高，部分污泥重金屬含量超標(biāo)（GB4284-84）。這種污泥農(nóng)用不會(huì)有好的效果。2.3試驗(yàn)設(shè)備備及方法2.3.1主主要設(shè)備：電熱干燥箱箱，馬弗爐，熱熱解器，氧彈彈測(cè)熱儀，冷冷凝瓶，分液液漏斗，日產(chǎn)產(chǎn)TAS-1100熱分析儀2.3.2測(cè)測(cè)試項(xiàng)目：反反應(yīng)溫度、時(shí)時(shí)間、含水率率、VS含量、TG圖和放熱值值2.3.3試試驗(yàn)結(jié)果及討討論表3污泥含水水率及VS含量污泥樣W1(g)W2(g)W3(g)P(%)VSS(%)124.97238.12830.69834.22256.476223.87637.19129.56933.42557.243324.57337.77130.27034.01256.827注：測(cè)試所用方方法參見文獻(xiàn)獻(xiàn)5。污泥熱解在溫度度大于200℃時(shí)開始有明明顯表象生成成,至300℃停留1小時(shí)后，反反應(yīng)基本停止止（圖1）。污泥熱熱解產(chǎn)物為炭炭、油、水和和不凝氣體，主主要是炭和油油，故對(duì)這兩兩類物質(zhì)進(jìn)行行分析。從圖1可知，污污泥熱解時(shí)產(chǎn)產(chǎn)炭率隨溫度度升高而下降降，產(chǎn)油率隨隨溫度升高而而上升。得到到的炭占污泥泥干重的50~700%，體積約為為原污泥的1/3~11/2。一般含有有機(jī)物較多的的炭為無光澤澤的黑色塊粒粒。污泥炭性性質(zhì)穩(wěn)定，無無異味，殺菌菌率為100%，可長(zhǎng)期貯貯存。所得油油有濃重的氣氣味，呈棕色色，易被明火火點(diǎn)燃，所得得率在20~355%左右（重量量比）。所得得氣體帶惡臭臭味，主要含含有H2S、甲硫醇和和氨等物質(zhì)，這這些氣體可通通過燃燒脫臭臭。由于在實(shí)實(shí)驗(yàn)過程中，避避開了生成二二噁英等持久久性污染物的的最佳溫度區(qū)區(qū)域，故不必必?fù)?dān)心生成這這類物質(zhì)[66,7]。采用日產(chǎn)TASS-100熱分析儀進(jìn)進(jìn)行TG和DTA測(cè)試。污泥泥熱解自200℃開始，放出出煙氣。大約約至300℃時(shí)，煙氣放放出速率最高高，維持一段段時(shí)間后濃煙煙消失，至350℃時(shí)反應(yīng)基本本停止。圖3污泥DTTA曲線從TG和DTAA曲線判斷污污泥熱解在缺缺氧條件下進(jìn)進(jìn)行的是放熱熱反應(yīng)。其中中200~3350℃對(duì)于城市污污水廠污泥而而言是較好的的熱解溫度范范圍。當(dāng)溫度度升至500℃左右，其轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化率為最高高，但熱解溫溫度高，需增增加大量加熱熱設(shè)備、消耗耗大量熱能，不不經(jīng)濟(jì)。同時(shí)時(shí)在該溫度下下，會(huì)產(chǎn)生難難以處理的二二噁英類物質(zhì)質(zhì)[8]。這種種污泥經(jīng)200~3350℃低溫?zé)峤夂蠛?，各類污染染物質(zhì)均被去去除。部分重重金屬離子留留在灰分中，不不會(huì)造成二次次污染?；曳址煮w積減為原原有體積的30%以下，便于于運(yùn)輸填埋。3．炭化污泥合合成燃料上述熱解后的污污泥稱之為炭炭化污泥。其其性質(zhì)穩(wěn)定，且且有一定量的的有機(jī)質(zhì)（表表4），仍具有有一定熱值。這這種污泥可與與其他固體燃燃料混合供工工業(yè)鍋爐使用用。既減少了了污泥處置成成本，又可作作為一種能源源回收，獲得得一定經(jīng)濟(jì)效效益。表4炭化污泥泥分析炭化污泥樣W1(g)W2(g)W3(g)P(%)VSS(%)124.56344.27939.9811.4221.8224.39444.12039.7011.3722.4325.62245.30441.3281.5920.2此外，為了充分分說明炭化污污泥可利用的的價(jià)值，本人人還進(jìn)行了污污泥型煤燃燒燒可行性分析析，即將所配配制型煤經(jīng)氧氧彈放熱測(cè)試試，其發(fā)熱值值可達(dá)到200000KJ·kgg-1，符合一一般燃料用煤煤放熱值條件件[9]。這種種型煤具有點(diǎn)點(diǎn)火快、燃燒燒充分等優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)。表5列出了炭化化污泥型煤與與普通民用蜂蜂窩煤比較。表5型煤成分分分析項(xiàng)目水份（%）揮發(fā)份（%）灰份（%）熱值KJkg--1炭化污泥型煤7.5610.434.518442普通蜂窩煤5.108.538.1190804．污泥熱解的的能量分析由于條件所限，本本文未對(duì)污泥泥熱解進(jìn)行能能量平衡分析析。根據(jù)國(guó)內(nèi)內(nèi)外資料，可可以得出污泥泥熱解過程為為能量?jī)糨敵龀鲞^程。其中中污泥含水率率及有機(jī)質(zhì)含含量是污泥熱熱解能量回收收效果的關(guān)鍵鍵。因此，對(duì)對(duì)于有機(jī)質(zhì)含含量較高的污污泥采用污泥泥熱解法處置置是適當(dāng)?shù)模舜送?，提高污污泥脫水能力力也是決定污污泥熱解成敗敗的重要因素素[8,100]。結(jié)論：采用污泥低溫?zé)釤峤饽苡行トコ勰嘀械牡奈廴疚镔|(zhì)，灰灰份可填埋，不不形成二次污污染。污泥熱熱解產(chǎn)物中的的污泥炭和油油類均可作為為燃料回收使使用。其中污污泥炭又可與與其它固體燃燃料按一定比比例混合后，形形成合成燃料料。污泥熱解是放熱熱分解反應(yīng)，對(duì)對(duì)于城市污水水廠污泥，其其經(jīng)濟(jì)、有效效熱解溫度區(qū)區(qū)域在200℃~350℃。對(duì)于生活污水污污泥，熱解處處理產(chǎn)油率在在20~355%之間，產(chǎn)炭炭率在50%~770%左右。參考文獻(xiàn)1．高庭耀.水處理手冊(cè).北京.高教出版社,198832．鄧曉林.上海城市污污水處理廠的的污泥處置途途徑探討.中國(guó)給水排排水,20000,Voll.16(55)3．邵立明.污水廠污泥泥低溫?zé)峤膺^過程能量平衡衡分析.上海環(huán)境科科學(xué),19966,Vol15(6))4．BayerrB.KKutubuuddinM.Prroc.offtheInterrnatioonalRRecycllingCCongreess.BBerlinn:EFVerlaag,19987,3314-31185．5．金儒霖霖污泥處理北京：中國(guó)國(guó)建筑工業(yè)出出版社，19826．汪恂.二二噁英的危害害與防治.武漢科技大大學(xué)學(xué)報(bào),20001,Vool24((4)7．CampeellH..W.anndBriidleTT.R.CConverrsionofslludgetooiil:anovellapprroachtoslludgemanaggementt.Watt.Scii.Tecch,19989,VVol.221.14467~144758．J.Weertherr,T.Ogadaa.Sewwagessl