污泥热化学处理的试验

污泥热化学处理的试验研究摘要：本文介绍了污水厂污泥低温热解试验的初步研究成果，它能有效去除污泥中的污染物质，同时污泥热解的产物还可作为能源加以回收。关键字：低温热解污泥处置能量回收随着城市污水处处理率的上升升，城市污水水厂污泥将大大量增加。污污泥处理方法法种类繁多，但但大都存在一一些弊端。土土地填埋处理理由于可供填填埋场地越来来越少，今后后将受到严格格控制；焚烧烧法处理由于于设备及运行行费用昂贵、投投资大，也不不普遍适用[[1]。至于于目前国内广广泛使用的污污泥浓缩、压压滤脱水后即即行排放的处处理方法，则则有处理不彻彻底，易引起起二次污染等等缺点[2]]。而污泥热热化学处理法法具有灭菌效效果好、处理理迅速、占地地相对较少、处处置后污泥性性质稳定并能能进行能源回回收等优点，因因此能达到使使污泥处置减减量化、无害害化、资源化化的目的。1．污泥热分分解机理目前进行的污泥泥热解试验尚尚不能完全有有效地阐明其其作用机理。国国内外学者较较普遍的看法法为：污泥被被加热至200℃~300℃，其中的脂脂肪族化合物物发生转化；；加热至300℃~390℃时，蛋白质质类化合物转转化；390℃以上，糖类类化合物转化化，肽链断裂裂，基因变性性转移；与此此同时，碳化化合物发生转转化至450℃时转化完成成。所以污泥泥热解在500℃以下即可完完成。本人的的大量实验测测试结果亦证证实如此，但但在无氧或缺缺氧条件下热热解状况会略略有不同[33,4]。2．试验2.1试验原理理缺氧条件下，加加热脱水污泥泥至一定温度度（＜320℃），通过热热解和干馏作作用，使污泥泥性质发生变变化，分解产产出碳、油和和不凝气体。大大部分产物可可进行能源回回收。2.2试验原料料所取污泥为武汉汉水质净化厂厂脱水污泥，经经取样和化验验，其平均数数据如下：表1污泥肥份份及大肠杆菌菌数值项目有机质（%）全N（%）全P（%）全K（%）大肠杆菌（个/100gg）S(%)混合62.11.5200.7351.04＜24000.835初沉64.81.4571.4161.01＜24000.650表2污泥重金金属含量表(mg﹒kg-1)项目CuZnCrCdHgPbAs混合148.4543.972.80.700.4255.118.8初沉132.7568.278.60.750.9457.521.4从以上两表可看看出，污泥中中有机质含量量较高，具有有一定热值，而N、P、K等植物营养素含量不高，部分污泥重金属含量超标（GB4284-84）。这种污泥农用不会有好的效果。2.3试验设备备及方法2.3.1主主要设备：电热干燥箱箱，马弗炉，热热解器，氧弹弹测热仪，冷冷凝瓶，分液液漏斗，日产产TAS-1100热分析仪2.3.2测测试项目：反反应温度、时时间、含水率率、VS含量、TG图和放热值值2.3.3试试验结果及讨讨论表3污泥含水水率及VS含量污泥样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：测试所用方方法参见文献献5。污泥热解在温度度大于200℃时开始有明明显表象生成成,至300℃停留1小时后，反反应基本停止止（图1）。污泥热热解产物为炭炭、油、水和和不凝气体，主主要是炭和油油，故对这两两类物质进行行分析。从图1可知，污污泥热解时产产炭率随温度度升高而下降降，产油率随随温度升高而而上升。得到到的炭占污泥泥干重的50~700%，体积约为为原污泥的1/3~11/2。一般含有有机物较多的的炭为无光泽泽的黑色块粒粒。污泥炭性性质稳定，无无异味，杀菌菌率为100%，可长期贮贮存。所得油油有浓重的气气味，呈棕色色，易被明火火点燃，所得得率在20~355%左右（重量量比）。所得得气体带恶臭臭味，主要含含有H2S、甲硫醇和和氨等物质，这这些气体可通通过燃烧脱臭臭。由于在实实验过程中，避避开了生成二二噁英等持久久性污染物的的最佳温度区区域，故不必必担心生成这这类物质[66,7]。采用日产TASS-100热分析仪进进行TG和DTA测试。污泥泥热解自200℃开始，放出出烟气。大约约至300℃时，烟气放放出速率最高高，维持一段段时间后浓烟烟消失，至350℃时反应基本本停止。图3污泥DTTA曲线从TG和DTAA曲线判断污污泥热解在缺缺氧条件下进进行的是放热热反应。其中中200~3350℃对于城市污污水厂污泥而而言是较好的的热解温度范范围。当温度度升至500℃左右，其转转化率为最高高，但热解温温度高，需增增加大量加热热设备、消耗耗大量热能，不不经济。同时时在该温度下下，会产生难难以处理的二二噁英类物质质[8]。这种种污泥经200~3350℃低温热解后后，各类污染染物质均被去去除。部分重重金属离子留留在灰分中，不不会造成二次次污染。灰分分体积减为原原有体积的30%以下，便于于运输填埋。3．炭化污泥合合成燃料上述热解后的污污泥称之为炭炭化污泥。其其性质稳定，且且有一定量的的有机质（表表4），仍具有有一定热值。这这种污泥可与与其他固体燃燃料混合供工工业锅炉使用用。既减少了了污泥处置成成本，又可作作为一种能源源回收，获得得一定经济效效益。表4炭化污泥泥分析炭化污泥样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，为了充分分说明炭化污污泥可利用的的价值，本人人还进行了污污泥型煤燃烧烧可行性分析析，即将所配配制型煤经氧氧弹放热测试试，其发热值值可达到200000KJ·kgg-1，符合一一般燃料用煤煤放热值条件件[9]。这种种型煤具有点点火快、燃烧烧充分等优点点。表5列出了炭化化污泥型煤与与普通民用蜂蜂窝煤比较。表5型煤成分分分析项目水份（%）挥发份（%）灰份（%）热值KJkg--1炭化污泥型煤7.5610.434.518442普通蜂窝煤5.108.538.1190804．污泥热解的的能量分析由于条件所限，本本文未对污泥泥热解进行能能量平衡分析析。根据国内内外资料，可可以得出污泥泥热解过程为为能量净输出出过程。其中中污泥含水率率及有机质含含量是污泥热热解能量回收收效果的关键键。因此，对对于有机质含含量较高的污污泥采用污泥泥热解法处置置是适当的，此此外，提高污污泥脱水能力力也是决定污污泥热解成败败的重要因素素[8,100]。结论：采用污泥低温热热解能有效去去除污泥中的的污染物质，灰灰份可填埋，不不形成二次污污染。污泥热热解产物中的的污泥炭和油油类均可作为为燃料回收使使用。其中污污泥炭又可与与其它固体燃燃料按一定比比例混合后，形形成合成燃料料。污泥热解是放热热分解反应，对对于城市污水水厂污泥，其其经济、有效效热解温度区区域在200℃~350℃。对于生活污水污污泥，热解处处理产油率在在20~355%之间，产炭炭率在50%~770%左右。参考文献1．高庭耀.水处理手册.北京.高教出版社,198832．邓晓林.上海城市污污水处理厂的的污泥处置途途径探讨.中国给水排排水,20000,Voll.16(55)3．邵立明.污水厂污泥泥低温热解过过程能量平衡衡分析.上海环境科科学,19966,Vol15(6))4．BayerrB.KKutubuuddinM.Prroc.offtheInterrnatioonalRRecycllingCCongreess.BBerlinn:EFVerlaag,19987,3314-31185．5．金儒霖霖污泥处理北京：中国国建筑工业出出版社，19826．汪恂.二二噁英的危害害与防治.武汉科技大大学学报,20001,Vool24((4)7．CampeellH..W.anndBriidleTT.R.CConverrsionofslludgetooiil:anovellapprroachtoslludgemanaggementt.Watt.Scii.Tecch,19989,VVol.221.14467~144758．J.Weertherr,T.Ogadaa.Sewwagessl