發(fā)布時(shí)間：2021-08-19 09:21

　　如何實(shí)現(xiàn)市政污泥的無(wú)害化、穩(wěn)定化、減量化和資源化,已經(jīng)成為環(huán)境保護(hù)研究領(lǐng)域的重要課題之一。熱解是一種環(huán)境友好的污泥資源化處置技術(shù),可以有效地減少污泥體積,殺死病原體,并將污泥中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為生物能（生物油和合成氣）和生物炭產(chǎn)品,但污泥生物炭中有機(jī)碳含量較低,其中含有的重金屬可能對(duì)環(huán)境帶來(lái)的危害也不能忽視;同時(shí)污泥基生物炭在重金屬污染土壤修復(fù)領(lǐng)域中的利用也有待進(jìn)一步深入研究。本文在污泥基生物炭性質(zhì)分析的基礎(chǔ)上,研究熱解溫度、農(nóng)林廢棄物種類(lèi)及其混合比對(duì)污泥和農(nóng)林廢棄物共熱解生物炭性質(zhì)的影響;同時(shí)對(duì)共熱解過(guò)程中重金屬遷移轉(zhuǎn)化行為和固定機(jī)理進(jìn)行了研究;探討了污泥和農(nóng)林廢棄物共熱解生物炭、污泥和木屑共熱解生物炭在重金屬污染土壤中利用的可行性;并通過(guò)盆栽實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究了污泥生物炭、農(nóng)林廢棄物生物單獨(dú)熱解生物炭、污泥和農(nóng)林廢棄物共熱解生物炭對(duì)土壤中重金屬遷移轉(zhuǎn)化的影響,旨在為污泥熱解資源化利用提供一定的依據(jù)。本研究得到的主要結(jié)果如下:污泥單獨(dú)熱解過(guò)程中,當(dāng)熱解溫度由300°C提高至800°C時(shí),污泥中灰分大多保留在生物炭中（保留率為83.2%～91.2%）,但揮發(fā)分則在熱解過(guò)程中損失較多（保留率為46... 

【文章來(lái)源】：江南大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

018年我國(guó)污泥主要處理處置方法（上半年）[17]

江南大學(xué)博士學(xué)位論文4穩(wěn)定化、減量化和無(wú)害化。目前污泥的處理處置費(fèi)用占污水處理廠運(yùn)行費(fèi)用的20%~50%左右，從經(jīng)濟(jì)成本看，污泥的處理和處置問(wèn)題實(shí)際上制約著污水處理事業(yè)的發(fā)展。圖1-12018年我國(guó)污泥主要處理處置方法（上半年）[17]Fig.1-1MajorsludgetreatmentanddisposalmethodsinChinain2018(firsthalfyear)[17]1.1.3污泥熱解技術(shù)近年來(lái)隨著污水處理廠排水標(biāo)準(zhǔn)的提高，以及可利用土地的減少，傳統(tǒng)的污泥處置方法在應(yīng)用上受到很大限制，如污泥焚燒過(guò)程中釋放的二噁英、NOx、SO2和重金屬等會(huì)造成較為嚴(yán)重的空氣污染，污泥填埋過(guò)程中如果重金屬處理不當(dāng)，有可能會(huì)造成地下水和土壤的二次污染[18]，因此污泥處理處置的新方法相繼出現(xiàn)，如污泥堆肥、厭氧消化、污泥制建筑材料、污泥制油和污泥熱解技術(shù)等，這些技術(shù)在一定程度上均能實(shí)現(xiàn)污泥的資源化，是污泥處理處置發(fā)展的新方向，其中污泥熱解技術(shù)受關(guān)注較多[19-21]。污泥熱解最早開(kāi)始于1939年法國(guó)的一項(xiàng)專(zhuān)利，作者Shibata首先提出了污泥熱解處理工藝[22]。上世紀(jì)70年代，由于全世界范圍內(nèi)的石油危機(jī)對(duì)各個(gè)工業(yè)化國(guó)家的影響，德國(guó)科學(xué)家Bayer等對(duì)污泥熱解工藝進(jìn)行了深入研究[23]，開(kāi)發(fā)了污泥低溫?zé)峤夤に嚕鐖D1-2所示。1983年污泥熱解的中試實(shí)驗(yàn)開(kāi)展，此后污泥熱解技術(shù)逐漸進(jìn)入大規(guī)模試驗(yàn)。90年代末，澳大利亞的污水處理廠（Subiaco）建成首個(gè)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的污泥煉油廠，采用Enersludge工藝[24]，其工藝流程見(jiàn)圖1-3。圖1-2污泥的低溫?zé)峤饬鞒虉D[23]Fig.1-2Flowprocessdiagramoflowtemperaturepyrolysisofsewagesludge[23]

第一章緒論5圖1-3污泥熱解的Enersludge工藝流程圖[24]Fig.1-3FlowchartofEnersludgetechnologyusedinsludgepyrolysis[24]污泥熱解指的是在無(wú)氧或者缺氧條件下，對(duì)干燥的污泥進(jìn)行加熱，通過(guò)熱解反應(yīng)，使污泥中的有機(jī)物裂解，從而轉(zhuǎn)化為氣體、液體以及固體產(chǎn)物[25]。污泥熱解的氣體產(chǎn)物稱(chēng)為合成氣（syngas），其主要成分為碳?xì)浠衔锶鏑O、H2、CH4和C2H2等[26]，液體產(chǎn)物稱(chēng)為生物油（bio-oil），其主要組成為焦油、揮發(fā)性有機(jī)酸、甲醇、丙酮和乙酸等[27]，固體產(chǎn)物稱(chēng)為生物炭（biochar）。在熱解過(guò)程中氣體、液體以及固體產(chǎn)物的產(chǎn)率由熱解原料自身性質(zhì)以及熱解技術(shù)特點(diǎn)決定。按照加熱方式的不同，熱解技術(shù)可分為電熱解、微波熱解和水熱炭化法等。按照熱解后得到的主要產(chǎn)物形態(tài)可分為液化技術(shù)（Liquification）、氣化技術(shù)（Gasification）和炭化技術(shù)（Carbonization）。按照熱解過(guò)程中反應(yīng)速度的快慢，可分為快速熱解（Fastpyrolysis）、中速熱解（Intermediatepyrolysis）、慢速熱解（Slowpyrolysis）[28-30]。通過(guò)不同的熱解技術(shù)，得到的氣、液、固產(chǎn)品的比例也有所不同，快速熱解有利于得到更多的焦油，但生物炭的產(chǎn)率偏低。而慢速熱解則能得到更多的生物炭，中速熱解則處于兩者之間。因此在熱解過(guò)程中，需要根據(jù)熱解目的和需要選擇合適的熱解技術(shù)，污泥熱解技術(shù)一般采用的是慢速熱解技術(shù)。不同熱解技術(shù)的特點(diǎn)見(jiàn)表1-4。表1-4污泥熱解技術(shù)的分類(lèi)Table1-4Classificationofsludgepyrolysis工藝加熱速率/（°C·min-1）加熱溫度/°C停留時(shí)間主要產(chǎn)物生物炭產(chǎn)率/%文獻(xiàn)快速熱解（液化）>100400-600數(shù)秒生物油10-20[31,32]慢速熱解（炭化）<10300-800幾分鐘到幾小時(shí)生物炭20-40[32]氣化>100700-1500幾秒到幾分

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號(hào)：3351146