水热炭化终温对污泥生物炭产量及特性的影响.pdfVIP

生态环境学报 2012, 21(10): 1775-1780 Ecology and Environmental Sciences E-mail: editor@ 水热炭化终温对污泥生物炭产量及特性的影响 * 王定美，徐荣险，秦冬星，王跃强 ，周顺桂 广东省生态环境与土壤研究所，广东 广州 510650 摘要：以市政污泥为原料，采用水热炭化法制备生物炭，研究水热炭化终温对生物炭产量及特性的影响，着重分析不同水热 炭化终温（150~330 ℃）下生物炭的产率、工业成分、元素组成、重金属质量分数及表面官能团的变化。结果表明：随着水 热炭化终温的增大，生物炭的产率从75.8%下降至60.6% ，水分、挥发分分别从2.64%与23.62%下降至0.68%与12.57%，灰 分从69.59%上升至82.50% ，固定碳在3.67% ~ 5.05%波动；N 、O、C 的质量分数下降，相对污泥分别减小46.4% ~ 64.0% 、 39.2% ~ 88.0%、24.5% ~ 51.3% ，H 的则先下降后上升，减小3.3% ~ -27.6% ；OH、C―H 和C=C 官能团逐渐降解，原子比 n((O+N)/C)和n(O/C)下降，n(H/C)上升，芳香性和极性降低，水热炭化进程趋于脱水还原降解反应。生物炭中Zn 、Pb 、Cu、 Cr 的质量分数随水热炭化终温的增大而增大，Ni 、Cd、As 、Hg 的则呈现出不一致的变化规律；相对污泥，Zn 、Pb 、Cu、 Cr、Cd 的质量分数分别增加14.5% ~ 49.4%、39.1% ~ 82.6%、28.5% ~ 73.4% 、7.2% ~ 64.5%、53.8% ~ 88.9% ，Hg 的减少20.5% ~ 83.1% ，Ni 和As 的则增减不一。 关键词：生物炭；污泥；水热炭化终温 中图分类号：X705 文献标志码：A 文章编号：1674-5906 （2012 ）10-1775-06 引用格式：王定美，徐荣险，秦冬星，王跃强，周顺桂. 水热炭化终温对污泥生物炭产量及特性的影响[J]. 生态环境学报, 2012, 21(10): 1775-1780. WANG Dingmei, XU Rongxian, QIN Dongxing, WANG Yueqiang, ZHOU Shungui. Influence of final hydrothermal carbonization temperatures on the yields and characteristics of sludge biochars [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2012, 21(10): 1775-1780. 污泥是污水处理过程中产生的固态副产物，含 炭。与干法相比，水热炭化具有不受物料含水率的 有大量有机物、各种微量元素及多种致病物质、重 制约、制备过程简单、反应条件温和以及生物炭产 金属和难降解有机污染物，是一种典型危险固体废 量较高且具有官能团丰富等优点，被认为是处理处 物。近年来，城市污水处理事业迅速发展，城市污 置高含水率有机废物的一种非常有应用前景的生 泥产生量迅速增加，据统计，截至2010年我国污泥 物炭化技术[11-12] 。已有部分学者就污泥水热技术开 （以含水率80%计）产生量已达30 Mt ，并且以每年 展研究。Kim等[13]研究发现，利用水热法处理污泥 15%不断递增。城市污泥的合理处置已成为社会经 得到的固态产物即生物炭中的主要成分是稳定的 济发展中必须解决的难题。生物炭（Biochar ）是有 二氧化硅晶体，可实现污泥的稳定化与无害化。荀 机物在缺氧条件下热解的固体产物，具有固碳增 锐等[14]研究表明，随着水热处理时间