城市污水污泥热解和燃烧的实验研究.pdfVIP

上 海 理 工 大学 学 报 2014年 第 36卷 接假定为一级反应，通过预先设定反应机理模型 明在此阶段有微量挥发分析出．第二阶段在 200～ 进行数值拟合．由于污水污泥的灰分、挥发分都很 580℃温度范围内，在此期间污泥中的绝大部分有 复杂，简单的假设往往无法揭示污泥复杂的燃烧 机物发生分解并析出，且在 318oC出现最大挥发分 过程和机理．虽已有很多研究污泥燃烧动力学特 析出速率．在463℃DTG曲线(失重率微商DW)再 性的文献，但污水的来源 (如生活污泥和造纸污 次出现峰值，表 明还有大量的挥发分析出．一般认 泥)、污水的处理工艺 (如 “好氧”加 “厌氧”、“厌氧” 为[1]，在400℃以下发生热解的主要是污泥中脂肪 加 “好氧”)和污泥的前期处理 (如压滤)等决定着 族化合物 (第一类有机物)，由于该类化合物沸点较 污泥的成分和性质，不同来源的污泥其成分和燃 低，其主要分解为水、不凝性气体和部分焦油；而 烧特性相差甚远．作者借鉴煤燃烧机理，采用热重 400oC以上则为蛋 白质以及糖类化合物 (第二类有 实验方法对污泥热解和燃烧的失重过程及其特性 机物)的热解，通过肽键的断裂分解成小分子化合 进行了实验研究，并应用微分法进行拟合推断，得 物．在主要失重区间内有两个速率峰的出现，体现这 到不同温度区间的反应机理，对污泥焚烧设备的 两类化合物热分解动力学的不同，在463℃左右为 设计及燃烧工况的组织调整具有重要指导意义． 第二类有机物热解速率达到最大．在 550~960℃温 度区间内的第三阶段中，除了剩余有机物的继续分 1 实验研究 解和炭化，污泥 中以碳酸盐为主的矿物质也发生分 解_2]．碳酸盐成分主要是污水污泥 自带的，也有部分 1．1 实验样品 来源于污泥压滤时的添加剂，最后残留不分解的是 实验样品来 自上海某污水处理厂，混合了生活污 灰分，约 占50．8％． 水和工业污水，污泥经过压滤处理形成泥饼．首先将 污泥样品放在烘箱内，在40℃温度状态下进行12h 的干燥处理，然后经过研磨、筛分成小于200Fm的粉 10 末．样品的工业分析和热值见表 1． 08邑 表 1 污泥工业分析数据 ：： Tab．1 Industryanalysisdataofsludge 02 图 1 污泥热解的 TO和 I’G 曲线 1．2 实验设备与方法 Fig．1 TGandDTG curvesofsludgepyrolysis 实验用仪器是美 国 TA仪器公司制造 的 2．2 污泥燃烧特性分析 TGAQ500热重分析仪．实验初始温度为30℃，按设 图2为污泥燃烧的TG和DTG曲线，污泥燃烧 定的升温速率 20℃／min加热到960℃，实验获得